第三章时域瞬态响应分析PPT讲稿.ppt
第三章 时域瞬态响应分析第1页，共66页，编辑于2022年，星期二规定一些特殊的试验输入信号各种系统比较各种系统对这些试验信号的响应第2页，共66页，编辑于2022年，星期二 时域响应及典型输入信号时域响应包括：（以阶跃输入为例）稳态响应稳态响应瞬态响应瞬态响应t第3页，共66页，编辑于2022年，星期二常见的典型输入信号：1.阶跃信号 0t第4页，共66页，编辑于2022年，星期二2斜坡函数 10t第5页，共66页，编辑于2022年，星期二3 加速度函数 0t第6页，共66页，编辑于2022年，星期二 因为持续时间趋于无穷小，所以脉冲高度趋于无穷大，脉冲面积为 。当 时，称为单位脉冲函数，又称 函数。4脉冲函数 00第7页，共66页，编辑于2022年，星期二 函数的重要性质：必须明确含 的拉氏变换的积分下限积分下限必须是第8页，共66页，编辑于2022年，星期二第9页，共66页，编辑于2022年，星期二p29第10页，共66页，编辑于2022年，星期二5正弦函数0t第11页，共66页，编辑于2022年，星期二究竟采用哪种典型信号？取决于系统在正常工作情况下最常见的输入信号 形式。斜坡信号 随时间逐渐变化的输入阶跃信号 突然的扰动量、突变的输入脉冲信号 冲击输入正弦信号 随时间往复变化的输入 瞬态性能指标是以阶跃信号为典型输入信号定义的。第12页，共66页，编辑于2022年，星期二-?第13页，共66页，编辑于2022年，星期二一、一阶系统的单位阶跃响应第14页，共66页，编辑于2022年，星期二结论：1 一阶系统总是稳定的；2 可用实验方法测 T；3 经过34T，响应已达 稳态值的95%98%4 T 2T 3T 4T 5T98.2%95%99.3%86.5%B0t163.2%A0.632一阶系统的单位阶跃响应曲线第15页，共66页，编辑于2022年，星期二二、一阶系统的单位斜坡响应第16页，共66页，编辑于2022年，星期二t0一阶系统的单位斜坡响应曲线第17页，共66页，编辑于2022年，星期二三、一阶系统的单位脉冲响应98.2%95%99.3%86.5%B0tT 2T 3T 4T 5T63.2%A第18页，共66页，编辑于2022年，星期二第19页，共66页，编辑于2022年，星期二二阶系统的瞬态响应-第20页，共66页，编辑于2022年，星期二二阶系统特征方程：s0000特征方程的根：第21页，共66页，编辑于2022年，星期二0s一、二阶系统的单位阶跃响应欠阻尼第22页，共66页，编辑于2022年，星期二衰减振荡第23页，共66页，编辑于2022年，星期二0一、二阶系统的单位阶跃响应无阻尼等幅振荡第24页，共66页，编辑于2022年，星期二0一、二阶系统的单位阶跃响应临界阻尼不振荡第25页，共66页，编辑于2022年，星期二0一、二阶系统的单位阶跃响应过阻尼不振荡动态过程更长第26页，共66页，编辑于2022年，星期二一、二阶系统的单位阶跃响应s0负阻尼不相等正实根单调发散第27页，共66页，编辑于2022年，星期二共轭复根0负阻尼发散振荡第28页，共66页，编辑于2022年，星期二102345678wn=6;kosi=-1:0.5:1.5;figure(1);hold on;for kos=kosi num=wn.2 den=1,2*kos*wn,wn.2 step(num,den,k)end;-1第29页，共66页，编辑于2022年，星期二 补充习题：10ts0000001234561、根据特征根在S平面的分布，画出单位阶跃响应，并标出对应的序列号；2、指出各响应属于哪种形式：（单调上升 衰减振荡 等幅振荡 发散振荡 单调发散）第30页，共66页，编辑于2022年，星期二二、二阶系统的性能指标二阶系统 瞬态性能？第31页，共66页，编辑于2022年，星期二1、二阶系统瞬态响应指标响应曲线从0上升到稳态值的100%所用时间响应曲线达到第一个峰值所用时间在响应曲线的稳态值上，用稳态值的绝对百分数做一个允许误差范围，响应曲线达到并且永远保持在这一允许误差范围内所用的最小时间10t这些点已被确定0.05或0.02第32页，共66页，编辑于2022年，星期二1、二阶系统瞬态响应指标0s第33页，共66页，编辑于2022年，星期二第34页，共66页，编辑于2022年，星期二第35页，共66页，编辑于2022年，星期二0s第36页，共66页，编辑于2022年，星期二04.39.416.325.437.252.772.910010.70.60.50.40.30.20.10表3-2 不同阻尼比的最大超调量第37页，共66页，编辑于2022年，星期二第38页，共66页，编辑于2022年，星期二10t第39页，共66页，编辑于2022年，星期二第40页，共66页，编辑于2022年，星期二标准二阶系统瞬态响应指标第41页，共66页，编辑于2022年，星期二例3-1第42页，共66页，编辑于2022年，星期二MfK8.9N0.0029求M、k、f 的数值第43页，共66页，编辑于2022年，星期二三、二阶系统的单位脉冲响应第44页，共66页，编辑于2022年，星期二衰减振荡第45页，共66页，编辑于2022年，星期二三、二阶系统的单位脉冲响应第46页，共66页，编辑于2022年，星期二第47页，共66页，编辑于2022年，星期二三、二阶系统的单位脉冲响应第48页，共66页，编辑于2022年，星期二第49页，共66页，编辑于2022年，星期二四、二阶系统的单位斜坡响应第50页，共66页，编辑于2022年，星期二第51页，共66页，编辑于2022年，星期二第52页，共66页，编辑于2022年，星期二第53页，共66页，编辑于2022年，星期二3-4 高阶系统的瞬态响应 对于一般二阶以上的单输入单输出线性定常系统，其传递函数可以表示为：第54页，共66页，编辑于2022年，星期二 可见，高阶系统的瞬态响应是由一些一阶惯性环节和二阶振荡环节的响应函数迭加组成的。当所有极点均具有负实部时，除了，其它各项随着t而衰减为零，即系统是稳定的。见教材 高阶系统通过合理的简化，可以用低阶系统近似。第55页，共66页，编辑于2022年，星期二1、系统极点的负实部愈是远离虚轴，则该极点对应的项在瞬态响应中衰减得愈快。反之，距虚轴最近的闭环极点对应着瞬态响应中衰减最慢的项，该极点对（或极点）对瞬态响应起主导作用，称之为主导极点。工程上当极点A距虚轴的距离大于5倍的极点B距虚轴的距离时，分析时可忽略极点A。第56页，共66页，编辑于2022年，星期二2、闭环传递函数中，如果零、极点数值上相近，则可将该零点和极点一起消去，称之为偶极子相消。第57页，共66页，编辑于2022年，星期二 对分母分解因式，工程上常用的方法，一是试探法，二是劈因法。第58页，共66页，编辑于2022年，星期二 当考虑主导极点削去(s+60)时，只去掉s，保证静态增益不变。第59页，共66页，编辑于2022年，星期二例题及习题第60页，共66页，编辑于2022年，星期二-第61页，共66页，编辑于2022年，星期二-第62页，共66页，编辑于2022年，星期二 比较 对二阶系统单位阶跃响应的影响0s衰减振荡第63页，共66页，编辑于2022年，星期二第64页，共66页，编辑于2022年，星期二第65页，共66页，编辑于2022年，星期二作业：1、5、25 6、7、11、12（1、2）、24第66页，共66页，编辑于2022年，星期二
