机械工程控制基础培训课件.pptx

制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才机械工程控制机械工程控制(kngzh)基础基础主讲主讲(zhjing)教师：陈教师：陈丽芬丽芬第一页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才第三章第三章 时间时间(shjin)(shjin)响应分析响应分析一、时间一、时间(shjin)响应及响应及其组成其组成时间响应：时间响应：时间响应：时间响应：系统的响应（输出）在时域上的表现形式，即系系统的响应（输出）在时域上的表现形式，即系系统的响应（输出）在时域上的表现形式，即系系统的响应（输出）在时域上的表现形式，即系统微分方程在一定初始条件下的解。统微分方程在一定初始条件下的解。统微分方程在一定初始条件下的解。统微分方程在一定初始条件下的解。1.1.1.1.时间响应时间响应时间响应时间响应系统在外界（输入或扰动）的作用下，从一定的初始状态出发，系统在外界（输入或扰动）的作用下，从一定的初始状态出发，系统在外界（输入或扰动）的作用下，从一定的初始状态出发，系统在外界（输入或扰动）的作用下，从一定的初始状态出发，所经历的由其固有特性所决定的动态历程。亦即系统微分方程所经历的由其固有特性所决定的动态历程。亦即系统微分方程所经历的由其固有特性所决定的动态历程。亦即系统微分方程所经历的由其固有特性所决定的动态历程。亦即系统微分方程在一定初始条件下的解。在一定初始条件下的解。在一定初始条件下的解。在一定初始条件下的解。研究时间响应的研究时间响应的研究时间响应的研究时间响应的目的在于目的在于目的在于目的在于分析系统的稳定性、响应的快速分析系统的稳定性、响应的快速分析系统的稳定性、响应的快速分析系统的稳定性、响应的快速性与响应的准确性等系统的动态性能。性与响应的准确性等系统的动态性能。性与响应的准确性等系统的动态性能。性与响应的准确性等系统的动态性能。第二页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才零状态响应零状态响应零状态响应零状态响应(xingyng)(xingyng)（零初（零初（零初（零初始状态下，完全由输入所引始状态下，完全由输入所引始状态下，完全由输入所引始状态下，完全由输入所引起）。起）。起）。起）。零输入零输入零输入零输入(shr)(shr)响应（系统无输入响应（系统无输入响应（系统无输入响应（系统无输入(shr)(shr)，完全由初始状态所决定），完全由初始状态所决定），完全由初始状态所决定），完全由初始状态所决定）。2.2.2.2.时间响应的组成时间响应的组成时间响应的组成时间响应的组成第三页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才-3-3-3-3，-4-4-4-4是系统是系统是系统是系统(xtng)(xtng)(xtng)(xtng)传递函数的极点（特征根）传递函数的极点（特征根）传递函数的极点（特征根）传递函数的极点（特征根）零状态响应零状态响应零状态响应零状态响应零输入响应零输入响应零输入响应零输入响应强迫响应强迫响应强迫响应强迫响应自由响应自由响应自由响应自由响应第四页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才若无特殊若无特殊若无特殊若无特殊(tsh)(tsh)(tsh)(tsh)说明，通常所述时间响应仅指零状态响应说明，通常所述时间响应仅指零状态响应说明，通常所述时间响应仅指零状态响应说明，通常所述时间响应仅指零状态响应第五页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才3.3.3.3.系统系统系统系统(xtng)(xtng)(xtng)(xtng)特征根与自由响应的关系特征根与自由响应的关系特征根与自由响应的关系特征根与自由响应的关系第六页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才特征根实部特征根实部特征根实部特征根实部ResiResi的正负决定自由的正负决定自由的正负决定自由的正负决定自由(zyu)(zyu)响应的收敛性响应的收敛性响应的收敛性响应的收敛性.Resi0,.Resi0,Resi0,自由自由自由自由(zyu)(zyu)响应发散，响应发散，响应发散，响应发散，绝对值越大发散越快。绝对值越大发散越快。绝对值越大发散越快。绝对值越大发散越快。特征根实部特征根实部特征根实部特征根实部ImsiImsi的大小决定的大小决定的大小决定的大小决定(judng)(judng)自由响应的振荡频率自由响应的振荡频率自由响应的振荡频率自由响应的振荡频率第七页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才若所有若所有若所有若所有(suyu)(suyu)特征根具有负实部特征根具有负实部特征根具有负实部特征根具有负实部系统自由响应系统自由响应系统自由响应系统自由响应(xingyng)(xingyng)收敛收敛收敛收敛系统稳定系统稳定系统稳定系统稳定自由响应称为自由响应称为自由响应称为自由响应称为瞬态响应瞬态响应瞬态响应瞬态响应强迫响应称为强迫响应称为强迫响应称为强迫响应称为稳态响应稳态响应稳态响应稳态响应若存在特征根的实部大于零若存在特征根的实部大于零若存在特征根的实部大于零若存在特征根的实部大于零系统自由响应发散系统自由响应发散系统自由响应发散系统自由响应发散系统不稳定系统不稳定系统不稳定系统不稳定若有一对特征根的实部为零若有一对特征根的实部为零若有一对特征根的实部为零若有一对特征根的实部为零其余特征根均小于零其余特征根均小于零其余特征根均小于零其余特征根均小于零系统自由响应最终为等幅振荡系统自由响应最终为等幅振荡系统自由响应最终为等幅振荡系统自由响应最终为等幅振荡系统临界稳定系统临界稳定系统临界稳定系统临界稳定第八页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才1.1.若所有特征根实部均为负值（所有极点均位于若所有特征根实部均为负值（所有极点均位于若所有特征根实部均为负值（所有极点均位于若所有特征根实部均为负值（所有极点均位于ss平面左半平面），平面左半平面），平面左半平面），平面左半平面），系统系统系统系统(xtng)(xtng)自由响应收敛。系统自由响应收敛。系统自由响应收敛。系统自由响应收敛。系统(xtng)(xtng)稳定。稳定。稳定。稳定。结论结论结论结论(jiln(jiln)：2.2.若存在特征根实部负值（若存在特征根实部负值（若存在特征根实部负值（若存在特征根实部负值（s s 平面右半平面存在极点），系统自由响平面右半平面存在极点），系统自由响平面右半平面存在极点），系统自由响平面右半平面存在极点），系统自由响应发散应发散应发散应发散。系统不稳定。系统不稳定。系统不稳定。系统不稳定。3.3.若存在一对特征根实部为零，而其余特征根实部均为负值（若存在一对特征根实部为零，而其余特征根实部均为负值（若存在一对特征根实部为零，而其余特征根实部均为负值（若存在一对特征根实部为零，而其余特征根实部均为负值（s s 平平平平面虚轴上存在一对极点，其余极点位于左半平面），系统自由最终面虚轴上存在一对极点，其余极点位于左半平面），系统自由最终面虚轴上存在一对极点，其余极点位于左半平面），系统自由最终面虚轴上存在一对极点，其余极点位于左半平面），系统自由最终为等幅振荡为等幅振荡为等幅振荡为等幅振荡。系统临界稳定。系统临界稳定。系统临界稳定。系统临界稳定。4.4.特征根实部特征根实部特征根实部特征根实部I Imm s si i 的大小决定自由响应的的大小决定自由响应的的大小决定自由响应的的大小决定自由响应的振荡频率。振荡频率。振荡频率。振荡频率。第九页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才3.2 典型输入典型输入(shr)信信号号第十页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才3.3 一阶系统一阶系统(xtng)微分方程微分方程微分方程微分方程传递函数传递函数传递函数传递函数3.3.13.3.13.3.13.3.1一阶系统一阶系统一阶系统一阶系统(xtng)(xtng)(xtng)(xtng)的单位脉冲响的单位脉冲响的单位脉冲响的单位脉冲响应应应应 瞬态响应瞬态响应瞬态响应瞬态响应稳态响应稳态响应稳态响应稳态响应第十一页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才 上图表明,一阶系统的单位脉冲响应函数是一条单调下降的曲线。随着(su zhe)时间t的增加，指数函数将衰减为零。如果将上述指数曲线衰减到初值的2%之前的过程定义为过渡过程，则可算得相应的时间为4T。称此时间（4T）为过渡过程时间或调整时间，记为ts。由此可见，系统的时间常数T越小，其过渡过程的持续时间越短，系统对输入信号的快速性能越好。第十二页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才3.3.2 3.3.2 3.3.2 3.3.2 一阶系统的单位一阶系统的单位一阶系统的单位一阶系统的单位(dnwi)(dnwi)(dnwi)(dnwi)阶跃阶跃阶跃阶跃响应响应响应响应瞬态响应瞬态响应瞬态响应瞬态响应(xingyng)(xingyng)：稳态响应：稳态响应：稳态响应：稳态响应：3.3一阶系统一阶系统第十三页，共42页。上图表明(biomng)，一阶系统的单位阶跃响应是一条单调上升的曲线，稳态值为1。曲线有两个重要的特征点，一个是t=0时刻对应的点，系统的响应曲线的切线斜率（它表示系统的响应速度）等于1/T。一个是t=T时刻的对应点，系统 响应达到稳态值的0.632.这两个特征点都十分直接地同系统的时间常数T相联系，都包含了一阶系统的固有特性。当t4T时，一阶系统的响应已经达到稳态值的98%以上。与单位脉冲响应一样，系统的过渡过程时间ts=4T。可见，时间常数T确实反映了一阶系统的固有特性，其值越小，系统的惯性就越小，系统的响应也就越快。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才第十四页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才3.3.3 3.3.3 3.3.3 3.3.3 一阶系统的单位斜坡一阶系统的单位斜坡一阶系统的单位斜坡一阶系统的单位斜坡(xip)(xip)(xip)(xip)响应响应响应响应瞬态响应瞬态响应瞬态响应瞬态响应(xingyng)(xingyng)：稳态响应：稳态响应：稳态响应：稳态响应：第十五页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才输入输入输入输入输出输出输出输出1 1t t如果输入函数如果输入函数如果输入函数如果输入函数(hnsh)(hnsh)(hnsh)(hnsh)等于某个函数等于某个函数等于某个函数等于某个函数(hnsh)(hnsh)(hnsh)(hnsh)的导数，则该输的导数，则该输的导数，则该输的导数，则该输入函数入函数入函数入函数(hnsh)(hnsh)(hnsh)(hnsh)所引起的输出等于这个函数所引起的输出等于这个函数所引起的输出等于这个函数所引起的输出等于这个函数(hnsh)(hnsh)(hnsh)(hnsh)所引起的所引起的所引起的所引起的输出的导函数输出的导函数输出的导函数输出的导函数(hnsh)(hnsh)(hnsh)(hnsh)。结论结论结论结论(jiln)1(jiln)1：第十六页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才3.3.4.3.3.4.时间常数时间常数时间常数时间常数(sh jin chn sh)(sh jin chn sh)对时间对时间对时间对时间响应的影响响应的影响响应的影响响应的影响单位单位单位单位(dnwi)(dnwi)脉冲响应脉冲响应脉冲响应脉冲响应单位阶跃响应单位阶跃响应单位阶跃响应单位阶跃响应单位斜坡响应单位斜坡响应单位斜坡响应单位斜坡响应时间常数时间常数时间常数时间常数T T 越小，系统惯性越小，系统响应越快；越小，系统惯性越小，系统响应越快；越小，系统惯性越小，系统响应越快；越小，系统惯性越小，系统响应越快；时间常数时间常数时间常数时间常数T T 越大，系统惯性越大，系统响应越慢。越大，系统惯性越大，系统响应越慢。越大，系统惯性越大，系统响应越慢。越大，系统惯性越大，系统响应越慢。结论结论结论结论2 2：第十七页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才单位阶跃输入作用下，其响应与稳态单位阶跃输入作用下，其响应与稳态单位阶跃输入作用下，其响应与稳态单位阶跃输入作用下，其响应与稳态值相差等于值相差等于值相差等于值相差等于(dngy)(dngy)(dngy)(dngy)容许误差所需要的容许误差所需要的容许误差所需要的容许误差所需要的时间。时间。时间。时间。D D D D 越小，精度要求越小，精度要求越小，精度要求越小，精度要求(y(y(y(y oqi)oqi)oqi)oqi)越高，调整时间越高，调整时间越高，调整时间越高，调整时间ts ts ts ts 越长；越长；越长；越长；调整时间反映系统响应的快速性调整时间反映系统响应的快速性调整时间反映系统响应的快速性调整时间反映系统响应的快速性设设相对容许误差相对容许误差 DT T 越大，系统惯性越大，调整时间越大，系统惯性越大，调整时间越大，系统惯性越大，调整时间越大，系统惯性越大，调整时间t ts s 越长。越长。越长。越长。3.4.53.4.5一阶系统性能指标一阶系统性能指标一阶系统性能指标一阶系统性能指标调整时间调整时间调整时间调整时间ts ts第十八页，共42页。3.4 二阶系统二阶系统(xtng)一般控制系统均为高阶系统，但在一定的准确度条件下，可以忽略某些次要因素，近似地用一个二阶系统来描述。例如，一个电液伺服阀的微分方程(fngchng)一般为四阶或五阶的高阶方程(fngchng)，但在实际中，电液控制系统按二阶系统来分析已经足够准确了。因此，研究二阶系统有较大的实际意义。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才第十九页，共42页。3.4 二阶系统二阶系统(xtng)传递函数：传递函数：无阻尼固有频率无阻尼固有频率阻尼比阻尼比特征方程：特征方程：特征根：特征根：欠阻尼系统欠阻尼系统欠阻尼系统欠阻尼系统无阻尼系统无阻尼系统无阻尼系统无阻尼系统临界阻尼系统临界阻尼系统临界阻尼系统临界阻尼系统过阻尼系统过阻尼系统过阻尼系统过阻尼系统第二十页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才1.1.二阶系统二阶系统二阶系统二阶系统(xtng)(xtng)的单位脉冲响应的单位脉冲响应的单位脉冲响应的单位脉冲响应有阻尼有阻尼有阻尼有阻尼(zn)(zn)(zn)(zn)固有频率固有频率固有频率固有频率角频率为角频率为角频率为角频率为有阻尼固有频率有阻尼固有频率有阻尼固有频率有阻尼固有频率的减幅振荡的减幅振荡的减幅振荡的减幅振荡1)1)0 0 0 0 x x x x111xxx1 1 1 1时：时：时：时：无振荡（可视为两个无振荡（可视为两个无振荡（可视为两个无振荡（可视为两个(lin)(lin)一阶环节的组合）一阶环节的组合）一阶环节的组合）一阶环节的组合）第二十二页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才2.2.2.2.二阶系统的单位二阶系统的单位二阶系统的单位二阶系统的单位(dnwi)(dnwi)(dnwi)(dnwi)阶跃响应阶跃响应阶跃响应阶跃响应1)1)0 0 0 0 x x x x111xxx1 1 1 1时：时：时：时：角频率为无阻尼固有频率角频率为无阻尼固有频率角频率为无阻尼固有频率角频率为无阻尼固有频率(yu pn l)(yu pn l)的等幅振荡的等幅振荡的等幅振荡的等幅振荡无振荡无振荡无振荡无振荡(zhndng)(zhndng)第二十四页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才0 x1 0 x1 0 x1 0 xxxx1 1 1 1 时，无振荡时，无振荡时，无振荡时，无振荡.第二十五页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才五、二阶系统五、二阶系统(xtng)的性能的性能指标指标二阶欠阻尼系统二阶欠阻尼系统二阶欠阻尼系统二阶欠阻尼系统(xtng)(xtng)单位阶跃响应单位阶跃响应单位阶跃响应单位阶跃响应1.1.1.1.上升时间上升时间上升时间上升时间 t t t tr r r rD=2%或 5%性能指标性能指标性能指标性能指标x x x x一定，增大一定，增大一定，增大一定，增大w w w wn n，上升时间减小上升时间减小上升时间减小上升时间减小w w w wn n 一定一定一定一定，减小减小减小减小x x x x，上升时间减小上升时间减小上升时间减小上升时间减小第二十六页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才2.2.2.2.峰值峰值峰值峰值(fn zh)(fn zh)(fn zh)(fn zh)时间时间时间时间 tp tp tp tp3.3.最大超调量最大超调量 MMp pD=2%或 5%Mp Mp 只与只与只与只与x x 有关有关有关有关(yugun)(yugun)，与，与，与，与wnwn无关无关无关无关x x x x一定，增大一定，增大一定，增大一定，增大w w w wn n，或或或或w w w wn n 一定一定一定一定，减小减小减小减小x x x x，峰值时间减小峰值时间减小峰值时间减小峰值时间减小峰值时间为振荡周期之半峰值时间为振荡周期之半峰值时间为振荡周期之半峰值时间为振荡周期之半增大增大增大增大x x x x，最大超调量减小最大超调量减小最大超调量减小最大超调量减小第二十七页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才4.4.4.4.调整调整调整调整(tiozhng)(tiozhng)(tiozhng)(tiozhng)时时时时间间间间 ts ts ts ts5.5.5.5.振荡振荡振荡振荡(zhndng)(zhndng)(zhndng)(zhndng)次数次数次数次数 N N N ND=2%或 5%D D D D,w w w wn n一定一定一定一定,增大增大增大增大x x x x，t ts s减减减减小小小小D D D D,x x x x一定一定一定一定,增大增大增大增大w w w wn n ，t ts s减减减减小小小小第二十八页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才讨论讨论(toln)：要使二阶系统要使二阶系统要使二阶系统要使二阶系统(xtng)(xtng)动态特性好，选择合适的动态特性好，选择合适的动态特性好，选择合适的动态特性好，选择合适的wnwn和和和和x x(0.7)(0.7)通常根据允许的超调量通常根据允许的超调量通常根据允许的超调量通常根据允许的超调量 MMp p 来选择阻尼比来选择阻尼比来选择阻尼比来选择阻尼比 x x x xx x x x 大，则大，则大，则大，则MMMMp p小小小小x x x x 0.70.7时时时时，t ts s 较较较较小小小小w w w wn n 大，则大，则大，则大，则 t ts s 小小小小第二十九页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才例例例例1 1 如图所示系统如图所示系统如图所示系统如图所示系统(xtng)(xtng)中，中，中，中，x=0.6x=0.6，wn=0.5/sec,wn=0.5/sec,求其瞬态性能指标。求其瞬态性能指标。求其瞬态性能指标。求其瞬态性能指标。解：系统解：系统解：系统解：系统(xtng)(xtng)传递函数为传递函数为传递函数为传递函数为1)1)2)2)3)3)4)4)5)5)第三十页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才例例例例2 2图示机械系统，在质块图示机械系统，在质块图示机械系统，在质块图示机械系统，在质块mm上施加上施加上施加上施加(shji)xi(t)=8.9N(shji)xi(t)=8.9N阶跃力后，质块的阶跃力后，质块的阶跃力后，质块的阶跃力后，质块的时间响应时间响应时间响应时间响应xo(t)xo(t)如图所示，求如图所示，求如图所示，求如图所示，求m,k,c.m,k,c.解：解：解：解：1)1)求求求求k k3)3)求求求求 c c 2)2)求求求求mm第三十一页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才例例例例3 3图图图图a a所示位置随动系统，单位阶跃输入所示位置随动系统，单位阶跃输入所示位置随动系统，单位阶跃输入所示位置随动系统，单位阶跃输入(shr)(shr)时，要求时，要求时，要求时，要求1 1）系统）系统）系统）系统(xtng)(xtng)是否满足要求？是否满足要求？是否满足要求？是否满足要求？2 2）增加微分负反馈，如图）增加微分负反馈，如图）增加微分负反馈，如图）增加微分负反馈，如图b b 所示所示所示所示,求满足要求时的求满足要求时的求满足要求时的求满足要求时的t t t t 值。值。值。值。解：解：解：解：系统系统系统系统a:a:可知可知可知可知系统系统系统系统b b：可知可知可知可知欲满足要求，须满足欲满足要求，须满足欲满足要求，须满足欲满足要求，须满足得得得得第三十二页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才单位单位单位单位(dnwi)(dnwi)阶跃作用下阶跃作用下阶跃作用下阶跃作用下六、高阶系统六、高阶系统(xtng)的时间的时间响应响应多个一阶环节响应和二阶环节响应的叠加多个一阶环节响应和二阶环节响应的叠加第三十三页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才稳定稳定稳定稳定(wndng)(wndng)系统中，离虚轴越远的极点对应的自由响应衰减越快。系统中，离虚轴越远的极点对应的自由响应衰减越快。系统中，离虚轴越远的极点对应的自由响应衰减越快。系统中，离虚轴越远的极点对应的自由响应衰减越快。记离虚轴最近的极点记离虚轴最近的极点记离虚轴最近的极点记离虚轴最近的极点 sn=an+jbn,sn=an+jbn,其它极点其它极点其它极点其它极点 si=ai+jbi si=ai+jbi若若若若ai 5an ai 5an，sn sn称为称为称为称为(chn wi)(chn wi)主导极点主导极点主导极点主导极点系统的响应特性主要由系统的响应特性主要由系统的响应特性主要由系统的响应特性主要由主导极点主导极点主导极点主导极点决定决定决定决定高阶系统可近似为由高阶系统可近似为由高阶系统可近似为由高阶系统可近似为由主导极点主导极点主导极点主导极点所对应的所对应的所对应的所对应的低阶系统低阶系统低阶系统低阶系统第三十四页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才误差误差误差误差(wch)(wch)e e：在输出在输出在输出在输出(shch)(shch)端端端端偏差偏差偏差偏差 e e e e ：在输入端在输入端在输入端在输入端理想输出理想输出理想输出理想输出实际输出实际输出实际输出实际输出七、系统误差分析与计算七、系统误差分析与计算只有单位反馈系统，只有单位反馈系统，只有单位反馈系统，只有单位反馈系统，偏差才等于误差偏差才等于误差偏差才等于误差偏差才等于误差当当当当HH(s s)=1)=1时时时时E E(s s)=)=E E1 1(s s)第三十五页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才稳态误差稳态误差稳态误差稳态误差(wch)(wch)稳态偏差稳态偏差稳态偏差稳态偏差(pinch)(pinch)稳态偏差与输入有关；稳态偏差与输入有关；稳态偏差与输入有关；稳态偏差与输入有关；稳态偏差与系统开环有关稳态偏差与系统开环有关稳态偏差与系统开环有关稳态偏差与系统开环有关第三十六页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才1.1.单位单位单位单位(dnwi)(dnwi)阶跃输入阶跃输入阶跃输入阶跃输入2.2.单位单位单位单位(dnwi)(dnwi)斜坡信号输入斜坡信号输入斜坡信号输入斜坡信号输入3.3.单位加速度信号输入单位加速度信号输入单位加速度信号输入单位加速度信号输入加速度无偏系数加速度无偏系数加速度无偏系数加速度无偏系数速度无偏系数速度无偏系数速度无偏系数速度无偏系数位置无偏系数位置无偏系数位置无偏系数位置无偏系数第三十七页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才与输入与输入与输入与输入(shr)(shr)(shr)(shr)有关的稳态偏差：有关的稳态偏差：有关的稳态偏差：有关的稳态偏差：系统系统系统系统(xtng)(xtng)(xtng)(xtng)的型次的型次的型次的型次则则则则v v v v=0,1,2=0,1,2=0,1,2=0,1,2时，分别称为时，分别称为时，分别称为时，分别称为0 0 0 0型，型，型，型，型，型，型，型，型系统。型系统。型系统。型系统。无积分无积分无积分无积分一个积分环节一个积分环节一个积分环节一个积分环节两个积分环节两个积分环节两个积分环节两个积分环节设系统开环传递函数：设系统开环传递函数：设系统开环传递函数：设系统开环传递函数：K K:开环增益开环增益开环增益开环增益第三十八页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才系系系系统输统输统输统输入入入入单单单单位位位位阶跃阶跃阶跃阶跃单单单单位速度位速度位速度位速度 单单单单位加速度位加速度位加速度位加速度0 0型型型型I I型型型型 IIII型型型型000不同不同输输入下，入下，0,I,II型系型系统统(xtng)的的稳态稳态偏差表偏差表系统系统系统系统(xtng)(xtng)型次越高，稳态偏差越小型次越高，稳态偏差越小型次越高，稳态偏差越小型次越高，稳态偏差越小开环增益越大，稳态偏差越小开环增益越大，稳态偏差越小开环增益越大，稳态偏差越小开环增益越大，稳态偏差越小第三十九页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才有干扰有干扰有干扰有干扰(gnro)(gnro)作用下的偏差和误差作用下的偏差和误差作用下的偏差和误差作用下的偏差和误差增加增加增加增加(zngji)G1(zngji)G1增益增益增益增益,抗干扰抗干扰抗干扰抗干扰第四十页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才结论结论结论结论(jiln)(jiln)：1 1）稳态误差）稳态误差）稳态误差）稳态误差e(t)e(t)与输入信号与输入信号与输入信号与输入信号(xnho)xi(t)(xnho)xi(t)有关。有关。有关。有关。2 2）稳态偏差）稳态偏差）稳态偏差）稳态偏差e e e e(t t)与系统型次与系统型次与系统型次与系统型次 v v 有关；有关；有关；有关；型次型次型次型次v v越高，稳态偏差越高，稳态偏差越高，稳态偏差越高，稳态偏差e e e e(t t)越小。越小。越小。越小。3 3）稳态偏差）稳态偏差）稳态偏差）稳态偏差e e e e(t t)与系统开环增益与系统开环增益与系统开环增益与系统开环增益 k k 有关；有关；有关；有关；开环增益开环增益开环增益开环增益k k越大，稳态偏差越大，稳态偏差越大，稳态偏差越大，稳态偏差e e e e(t t)越小。越小。越小。越小。4 4）多输入作用或有干扰作用时，按叠加原理计算。）多输入作用或有干扰作用时，按叠加原理计算。）多输入作用或有干扰作用时，按叠加原理计算。）多输入作用或有干扰作用时，按叠加原理计算。5 5）单位反馈系统的稳态误差）单位反馈系统的稳态误差）单位反馈系统的稳态误差）单位反馈系统的稳态误差e e (t t)与稳态偏差与稳态偏差与稳态偏差与稳态偏差e e e e(t t)相同。相同。相同。相同。单位反馈系统单位反馈系统单位反馈系统单位反馈系统HH(s s)=1)=1第四十一页，共42页。制作(zhzu)：华中科技大学熊良才、吴波、陈良才八、单位脉冲响应函数八、单位脉冲响应函数(hnsh)在时间响应中在时间响应中的作用的作用第四十二页，共42页。