第三章线性系统的时域分析法PPT讲稿.ppt

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1、第三章线性系统的时域分析法第1页，共91页，编辑于2022年，星期二本章重点：本章重点：掌握用劳斯判据分析系统的稳定性，掌握参数变掌握用劳斯判据分析系统的稳定性，掌握参数变化对系统稳定性的影响；化对系统稳定性的影响；掌握一阶、二阶系统的瞬态响应指标的求取，以掌握一阶、二阶系统的瞬态响应指标的求取，以及对系统快速性性能改善的措施及对系统快速性性能改善的措施,学会用主导极点学会用主导极点的方法分析高阶系统的快速性；的方法分析高阶系统的快速性；掌握系统稳态误差的求取方法，以及对系统掌握系统稳态误差的求取方法，以及对系统控制精度的改善措施。控制精度的改善措施。第2页，共91页，编辑于2022年，星期二

2、稳、准、快稳、准、快第3页，共91页，编辑于2022年，星期二1.1.稳定性概念和稳定的条件稳定性概念和稳定的条件稳定的概念稳定的概念 系统工作在系统工作在平衡状态平衡状态，受到，受到扰动作用扰动作用偏离了平衡状态，扰偏离了平衡状态，扰动动消失消失之后，若系统能之后，若系统能恢复恢复到平衡状态，称系统是到平衡状态，称系统是稳定稳定的；的；否则称系统是否则称系统是不稳定不稳定的。稳定性只由的。稳定性只由结构、参数结构、参数决定决定，与与初始初始条件条件及及外作用外作用无关无关。线性系统稳定的充要条件线性系统稳定的充要条件若有一系统，受到一扰动若有一系统，受到一扰动(t)(t)后，会产生一个输出偏

3、差后，会产生一个输出偏差c(t)c(t)，当当tt时，时，3.1 3.1 线性系统的稳定性分析线性系统的稳定性分析第4页，共91页，编辑于2022年，星期二用部分分式展开用部分分式展开Aj将闭环极点的实部用将闭环极点的实部用 i i表示表示r(t)=(t),则则R(s)=1 有有第5页，共91页，编辑于2022年，星期二 线性系统稳定的充分必要条件：线性系统稳定的充分必要条件：闭环系统特征方程的根都具闭环系统特征方程的根都具有负实部。有负实部。判别系统稳定性的基本方法：判别系统稳定性的基本方法：(1)(1)劳斯判据劳斯判据 (2)(2)根轨迹法根轨迹法 (3)(3)奈奎斯特判据奈奎斯特判据 (

4、4)(4)李雅普诺夫第二方法李雅普诺夫第二方法 第6页，共91页，编辑于2022年，星期二2.2.劳斯稳定判据劳斯稳定判据(Rouths stability criterion)stability criterion)劳斯表劳斯表 ：系统特征方程为：系统特征方程为：稳定的必要条件：稳定的必要条件：若系统稳定，则特征方程的各项系数均为正值，若系统稳定，则特征方程的各项系数均为正值，且无零系数且无零系数。劳斯判据能够判定出特征方程的根关于劳斯判据能够判定出特征方程的根关于S S平面平面虚轴虚轴的分布情况，的分布情况，进而间接的判定出系统的稳定性。进而间接的判定出系统的稳定性。第7页，共91页，编辑

5、于2022年，星期二系统特征方程为：系统特征方程为：sn a0 a2 a4 a6 sn-1 a1 a3 a5 a7 sn-2 b1 b2 b3 b4 sn-3 c1 c2 c3 c4 s2 f1 f2s1 g1 s0 h1 第8页，共91页，编辑于2022年，星期二判据判据 ：稳定的充要条件：稳定的充要条件：如果劳斯表中如果劳斯表中第一列第一列所有元素的所有元素的系数系数都为都为正值正值，则特征方程的根均在，则特征方程的根均在S S的的左半平面左半平面，对应的，对应的系统是稳定的系统是稳定的如果劳斯表中如果劳斯表中第一列第一列元素的元素的系数有变化系数有变化，其，其变化的次变化的次数数等于则特

6、征方程的根在等于则特征方程的根在S S的的右半平面的个数右半平面的个数，相应，相应的系统的系统不稳定不稳定。第9页，共91页，编辑于2022年，星期二3 3、举例、举例例例3-13-1 已知某控制系统的特征方程为已知某控制系统的特征方程为 ：试用劳斯判据判定系统的稳定性。试用劳斯判据判定系统的稳定性。例例3-23-2 已知某单位负反馈系统开环传递函数，已知某单位负反馈系统开环传递函数，试确定使系统稳定的试确定使系统稳定的k k的取值范围及临界放大系数的取值范围及临界放大系数k kp p。第10页，共91页，编辑于2022年，星期二4 4、劳斯稳定判据的特殊情况、劳斯稳定判据的特殊情况例例例例3

7、-33-33-33-3 设系统特征方程为设系统特征方程为设系统特征方程为设系统特征方程为s s s s4 4 4 4+s+s+s+s3 3 3 3+3s+3s+3s+3s2 2 2 2+3s+2=0+3s+2=0+3s+2=0+3s+2=0，试用劳斯稳定，试用劳斯稳定，试用劳斯稳定，试用劳斯稳定判据判断系统的稳定性。判据判断系统的稳定性。判据判断系统的稳定性。判据判断系统的稳定性。例例3-43-4 设系统特征方程为设系统特征方程为s s5 5+s+s4 4+3s+3s3 3+3s+3s2 2+2s+2=0+2s+2=0，试用劳斯稳，试用劳斯稳定判据判断系统的稳定性。定判据判断系统的稳定性。当劳

8、斯表中出现当劳斯表中出现全零行全零行时，用上一行的系数构成一个时，用上一行的系数构成一个辅助方辅助方程程，对辅助方程求导，用所得方程的系数代替全零行，然后对，对辅助方程求导，用所得方程的系数代替全零行，然后对新特征方程应用劳斯判据。对应系统有对称于新特征方程应用劳斯判据。对应系统有对称于原点原点的根（由辅的根（由辅助方程可求出该根），系统助方程可求出该根），系统不稳定不稳定或或临界稳定临界稳定。某行的某行的第一列项为第一列项为0 0，而其余各项，而其余各项不为不为0 0或不全为或不全为0 0。用趋于零。用趋于零的正数的正数 代替零元素，然后代替零元素，然后对新特征方程应用劳斯判据。对应对新特征

9、方程应用劳斯判据。对应的系统存在位于的系统存在位于s s右半平面右半平面的根，系统的根，系统不稳定不稳定。第11页，共91页，编辑于2022年，星期二5 5、系统相对稳定性的判定、系统相对稳定性的判定 j 0s平面s1平面为给定为给定稳定裕度稳定裕度 以特征方程最以特征方程最靠近虚轴的根靠近虚轴的根和虚轴的距离和虚轴的距离来表征系统的来表征系统的相对稳定性相对稳定性做法：做法：以以s=ss=s1 1-带入原带入原系统的特征方程，对系统的特征方程，对s s1 1变变量应用劳斯判据。量应用劳斯判据。例例3-53-5 已知某系统的开环传递函数为：已知某系统的开环传递函数为：试用劳斯判据分别判定使得系

10、统稳定和具有试用劳斯判据分别判定使得系统稳定和具有=1=1的稳定裕的稳定裕度的度的K K的取值范围。的取值范围。第12页，共91页，编辑于2022年，星期二6 6、对结构不稳定系统进行改进措施对结构不稳定系统进行改进措施 仅仅通过调整仅仅通过调整参数参数无法稳定的系统称为无法稳定的系统称为结构结构不稳定系统。不稳定系统。C(s)R(s)-改变积分环节的性质改变积分环节的性质-引入比例微分环节引入比例微分环节C(s)R(s)-第13页，共91页，编辑于2022年，星期二3.2 3.2 系统时间响应的性能指标系统时间响应的性能指标第14页，共91页，编辑于2022年，星期二1 1、典型测试信号（、

11、典型测试信号（typical test signalstypical test signals）第15页，共91页，编辑于2022年，星期二第16页，共91页，编辑于2022年，星期二第17页，共91页，编辑于2022年，星期二第18页，共91页，编辑于2022年，星期二第19页，共91页，编辑于2022年，星期二系统的系统的时间响应时间响应：由：由动态过程动态过程和和稳态过程稳态过程两部分组成。两部分组成。动态过程动态过程：指系统在：指系统在典型输入信号典型输入信号作用下，系统输出量从作用下，系统输出量从初始状初始状态态到到最终状态最终状态的响应的响应过程过程。又称过渡过程、瞬态过程。又称过

12、渡过程、瞬态过程。由于由于系统具有系统具有惯性惯性、摩擦摩擦、阻尼阻尼等原因。等原因。稳态过程稳态过程：指系统在：指系统在典型输入信号典型输入信号作用下，当时间作用下，当时间t t趋于无穷趋于无穷时，时，系统输出量的表现形式。系统输出量的表现形式。相应地，系统的性能分为相应地，系统的性能分为动态性能动态性能和和稳态性能稳态性能。2 2、系统的响应、系统的响应第20页，共91页，编辑于2022年，星期二3 3、动态性能和稳态性能（、动态性能和稳态性能（transient response and transient response and steady-state responsesteady

13、-state response）h(t)t时间时间tr上上 升升峰值时间峰值时间tpAB超调量超调量%=AB100%c(t)t调节时间调节时间tsc(t)t时间时间tr上上 升升峰值时间峰值时间tpAB超调量超调量%=AB100%调节时间调节时间ts动态动态性能性能第21页，共91页，编辑于2022年，星期二上升时间上升时间t td d：指响应指响应第一次第一次达到其达到其终值一半终值一半所需要的时间。所需要的时间。上升时间上升时间t tr r：指输出响应指输出响应第一次第一次到达到达终值终值所需要的时间；所需要的时间；峰值时间峰值时间t tp p：响应响应超过超过其终值到达其终值到达第一个峰

14、值第一个峰值所需时间。所需时间。调节时间调节时间t ts s：响应到达并响应到达并保持保持在在误差带误差带内所需的内所需的最小最小时间，时间，通常取通常取0.050.05c()c()或或0.020.02c()c()为误差带。为误差带。超调量超调量%：响应的最大偏离量响应的最大偏离量c(tc(tp p)与终值与终值c()c()之差与终值之差与终值 h()h()的百分比，即的百分比，即第22页，共91页，编辑于2022年，星期二 c(t)0c()稳态误差稳态误差稳稳态态性性能能稳态误差是系统控制精度或抗稳态误差是系统控制精度或抗绕动能力的一种度量。绕动能力的一种度量。误差信号：误差信号：稳态误差：

15、稳态误差：第23页，共91页，编辑于2022年，星期二第24页，共91页，编辑于2022年，星期二第25页，共91页，编辑于2022年，星期二3.3 3.3 一阶系统的时域分析一阶系统的时域分析下面分别就不同的下面分别就不同的典型输入信号典型输入信号，分析该系统的，分析该系统的时域响应时域响应。定义：定义：输出的时域解：输出的时域解：第26页，共91页，编辑于2022年，星期二1 1、单位阶跃响应（、单位阶跃响应（unit-step responseunit-step response）取拉氏反变换得：取拉氏反变换得：第27页，共91页，编辑于2022年，星期二第28页，共91页，编辑于202

16、2年，星期二2 2、单位脉冲响应（、单位脉冲响应（unit-impulse responseunit-impulse response）性能指标：性能指标：第29页，共91页，编辑于2022年，星期二3 3、单位斜坡响应（、单位斜坡响应（unit-ramp responseunit-ramp response）当输入信号为单位斜坡函数当输入信号为单位斜坡函数r(t)=t时，时，R(s)=1/s2，系统的输出为：，系统的输出为：取拉氏反变换得：取拉氏反变换得：动态分动态分量量稳态分量稳态分量误差信号：误差信号：第30页，共91页，编辑于2022年，星期二第31页，共91页，编辑于2022年，星期

17、二4 4、单位加速度响应（、单位加速度响应（unit-acceleration responseunit-acceleration response）误差信号：误差信号：取拉氏反变换得：取拉氏反变换得：第32页，共91页，编辑于2022年，星期二第33页，共91页，编辑于2022年，星期二3.4 3.4 二阶系统的时域分析二阶系统的时域分析1 1、二阶系统的数学模型、二阶系统的数学模型定义：定义：二二二二第34页，共91页，编辑于2022年，星期二第35页，共91页，编辑于2022年，星期二其中其中 为了使研究的结果具有为了使研究的结果具有普遍意义普遍意义，将上式写成如下，将上式写成如下标准形

18、式标准形式：记住该标准形式记住该标准形式第36页，共91页，编辑于2022年，星期二第37页，共91页，编辑于2022年，星期二2 2、二阶系统的单位阶跃响应、二阶系统的单位阶跃响应欠阻尼欠阻尼()()二阶系统二阶系统=cos 0-s1 n-s2 j j d 称为衰减系数，称为衰减系数，d d叫做阻尼振荡频率叫做阻尼振荡频率第38页，共91页，编辑于2022年，星期二c(t)对上式取拉氏对上式取拉氏反变换得：反变换得：称为阻尼角称为阻尼角第39页，共91页，编辑于2022年，星期二稳态分量稳态分量为为1，表明上述二阶系统在单位阶跃信号作用下，表明上述二阶系统在单位阶跃信号作用下不存在不存在稳态

19、误差稳态误差。瞬态分量瞬态分量由闭环传递函数的极点决定，衰减速度取决于衰由闭环传递函数的极点决定，衰减速度取决于衰减系数减系数，振荡频率取决于，振荡频率取决于第40页，共91页，编辑于2022年，星期二临界阻尼临界阻尼()()二阶系统二阶系统 j 0-nc(t)稳态分量稳态分量为为1，表明上述二阶系统在单位阶跃信号作用下不存在，表明上述二阶系统在单位阶跃信号作用下不存在稳稳态误差态误差。瞬态分量瞬态分量由闭环传递函数的极点决定，衰减速度取决于由闭环传递函数的极点决定，衰减速度取决于第41页，共91页，编辑于2022年，星期二无阻尼无阻尼()()二阶系统二阶系统 j j n-j n 0阶跃响应：

20、阶跃响应：为一条不衰减的等幅余弦振荡曲线。为一条不衰减的等幅余弦振荡曲线。第42页，共91页，编辑于2022年，星期二过阻尼过阻尼()()二阶系统二阶系统c第43页，共91页，编辑于2022年，星期二第44页，共91页，编辑于2022年，星期二3 3、欠阻尼二阶系统的动态过程分析、欠阻尼二阶系统的动态过程分析第45页，共91页，编辑于2022年，星期二1 1）延迟时间）延迟时间t td d单位阶跃响应c第46页，共91页，编辑于2022年，星期二2 2）上升时间）上升时间t tr r单位阶跃响应c第47页，共91页，编辑于2022年，星期二单位阶跃响应3 3）峰值时间）峰值时间t tp p第4

21、8页，共91页，编辑于2022年，星期二单位阶跃响应4 4）超调量）超调量%c第49页，共91页，编辑于2022年，星期二第50页，共91页，编辑于2022年，星期二5 5）调节时间）调节时间t ts s单位阶跃响应第51页，共91页，编辑于2022年，星期二6 6）稳态误差）稳态误差第52页，共91页，编辑于2022年，星期二二阶系统在斜坡信号作用下的稳态误差二阶系统在斜坡信号作用下的稳态误差第53页，共91页，编辑于2022年，星期二4 4、过阻尼二阶系统的动态过程分析、过阻尼二阶系统的动态过程分析c1 1）延迟时间）延迟时间t td d同欠阻尼情况相同欠阻尼情况相似（近似情况仍似（近似情

22、况仍然成立）然成立）2 2）上升时间）上升时间t tr r3 3）调节时间）调节时间t ts s图图3-17图图3-16第54页，共91页，编辑于2022年，星期二例例例例3-6 3-6 3-6 3-6 试讨论下图所示系统的动态性能指标同结构参数的关系。试讨论下图所示系统的动态性能指标同结构参数的关系。试讨论下图所示系统的动态性能指标同结构参数的关系。试讨论下图所示系统的动态性能指标同结构参数的关系。例例例例3-7 3-7 3-7 3-7 对于上图所示系统，若已知对于上图所示系统，若已知对于上图所示系统，若已知对于上图所示系统，若已知 .试求试求试求试求（1 1 1 1）系统的动态性能指标）系

23、统的动态性能指标）系统的动态性能指标）系统的动态性能指标 .（2 2 2 2）若欲使）若欲使）若欲使）若欲使 ，但保持，但保持，但保持，但保持 不变时，不变时，不变时，不变时，K K K K0 0 0 0应取何值？应取何值？应取何值？应取何值？R(s)C(s)(-)第55页，共91页，编辑于2022年，星期二5 5、二阶系统在斜坡信号作用下的响应（自己看）、二阶系统在斜坡信号作用下的响应（自己看）cc第56页，共91页，编辑于2022年，星期二6 6、二阶系统的性能改善、二阶系统的性能改善1 1）比例）比例-微分微分(PD)控制控制第57页，共91页，编辑于2022年，星期二令令得到得到结论：

24、结论：第58页，共91页，编辑于2022年，星期二系统的阶跃响应：系统的阶跃响应：c第59页，共91页，编辑于2022年，星期二峰值时间、上升时间、延迟时间均提前，超峰值时间、上升时间、延迟时间均提前，超调增大、振荡加剧、调节时间拉长。调增大、振荡加剧、调节时间拉长。第60页，共91页，编辑于2022年，星期二2 2）测速反馈控制）测速反馈控制第61页，共91页，编辑于2022年，星期二第62页，共91页，编辑于2022年，星期二例例例例3-83-83-83-8 如图示某单位负反馈二阶系统的单位阶跃响应曲线，如图示某单位负反馈二阶系统的单位阶跃响应曲线，如图示某单位负反馈二阶系统的单位阶跃响应

25、曲线，如图示某单位负反馈二阶系统的单位阶跃响应曲线，试确定其开环传递函数。试确定其开环传递函数。试确定其开环传递函数。试确定其开环传递函数。第63页，共91页，编辑于2022年，星期二3.5 3.5 高阶系统的时域分析高阶系统的时域分析1 1、高阶系统的单位阶跃响应、高阶系统的单位阶跃响应用部分分式用部分分式展开有：展开有：对上式进行拉氏反变换有：对上式进行拉氏反变换有：第64页，共91页，编辑于2022年，星期二高阶系统性能分析：高阶系统性能分析：3 3）极点的性质决定瞬态分量的类型：）极点的性质决定瞬态分量的类型：实数极点实数极点非周期瞬态分量；非周期瞬态分量；共轭复数极点共轭复数极点阻尼

26、振荡瞬态分量。阻尼振荡瞬态分量。1 1）高阶系统的单位阶跃响应由一阶和二阶系统的响应函数叠）高阶系统的单位阶跃响应由一阶和二阶系统的响应函数叠加而成。加而成。2 2）如果所有闭环极点都在）如果所有闭环极点都在 s s 平面的左半平面，则随着时间平面的左半平面，则随着时间tt，c()=Ac()=A0 0，系统是稳定的。，系统是稳定的。极点距虚轴的极点距虚轴的距离距离决定了其所对应的暂态分量衰减决定了其所对应的暂态分量衰减的快慢，距离越远衰减越快；的快慢，距离越远衰减越快；4 4）衰减系数）衰减系数p pj j、k k k k第65页，共91页，编辑于2022年，星期二2 2、系统零点分布对时域响

27、应的影响、系统零点分布对时域响应的影响2 2）通常如果闭环零点和极点的距离比其模值小一个）通常如果闭环零点和极点的距离比其模值小一个数量级，则该极点和零点构成一对偶极子，可以对消。数量级，则该极点和零点构成一对偶极子，可以对消。1 1）系统零点影响各极点处的留数的大小（即各个瞬态分量的）系统零点影响各极点处的留数的大小（即各个瞬态分量的相对强度），如果在某一极点附近存在零点，则其对应的瞬态相对强度），如果在某一极点附近存在零点，则其对应的瞬态分量的强度将变小。一对靠得很近的零点和极点其瞬态响应分分量的强度将变小。一对靠得很近的零点和极点其瞬态响应分量可以忽略。量可以忽略。第66页，共91页，编

28、辑于2022年，星期二 主导极点：距虚轴最近、实部的绝对值为其它极点实部绝对值主导极点：距虚轴最近、实部的绝对值为其它极点实部绝对值的的1/51/5或更小，且其附近没有零点的闭环极点，对高阶系统或更小，且其附近没有零点的闭环极点，对高阶系统的瞬态响应起主导作用。的瞬态响应起主导作用。高阶系统，如果能够找到主导极点，就可以忽略其它远离高阶系统，如果能够找到主导极点，就可以忽略其它远离虚轴的极点和偶极子的影响，近似为一阶或二阶系统进行虚轴的极点和偶极子的影响，近似为一阶或二阶系统进行处理。处理。3、闭环主导极点、闭环主导极点第67页，共91页，编辑于2022年，星期二三阶系统三阶系统二阶系统二阶系

29、统第68页，共91页，编辑于2022年，星期二3.6 3.6 线性系统的稳态误差计算线性系统的稳态误差计算稳定是系统工作的前提稳定是系统工作的前提第69页，共91页，编辑于2022年，星期二1 1、稳态误差的定义、稳态误差的定义1）输入端定义：）输入端定义：在实际系统中是可以测量的在实际系统中是可以测量的2）输出端定义：）输出端定义：输出的期望值和实际值之差输出的期望值和实际值之差3 3）两种定义之间的关系）两种定义之间的关系第70页，共91页，编辑于2022年，星期二 根据终值定理，求稳态误差根据终值定理，求稳态误差 误差传递函数误差传递函数第71页，共91页，编辑于2022年，星期二2 2

30、、系统类型、系统类型注意系统型注意系统型别和阶次的别和阶次的区别区别将系统的开环传递函数将系统的开环传递函数写成时间常数形式：写成时间常数形式：第72页，共91页，编辑于2022年，星期二3 3、阶跃信号作用下的稳态误差、阶跃信号作用下的稳态误差输入信号：输入信号：令令称为静态位置误差系数称为静态位置误差系数第73页，共91页，编辑于2022年，星期二4 4、斜坡信号作用下的稳态误差、斜坡信号作用下的稳态误差输入信号：输入信号：令令称为静态速度误差系数称为静态速度误差系数第74页，共91页，编辑于2022年，星期二第75页，共91页，编辑于2022年，星期二5 5、抛物线信号作用下的稳态误差、

31、抛物线信号作用下的稳态误差输入信号：输入信号：令令称为静态加速度误差系数称为静态加速度误差系数第76页，共91页，编辑于2022年，星期二第77页，共91页，编辑于2022年，星期二 减小或消除误差的措施减小或消除误差的措施：提高系统的型别提高系统的型别 、增加开环增益、增加开环增益 K K。但会使系统的稳定性下降，振荡加剧，动态性能变差。但会使系统的稳定性下降，振荡加剧，动态性能变差。第78页，共91页，编辑于2022年，星期二例例3-9 3-9 设单位负反馈系统的开环传递函数为设单位负反馈系统的开环传递函数为试求系统的试求系统的 。例例3-10 3-10 引入比例加微分控制的系统结构图如图

32、，若已知输引入比例加微分控制的系统结构图如图，若已知输入信号为入信号为 ，试确定系统的稳态误差试确定系统的稳态误差 。C(s)R(s)-第79页，共91页，编辑于2022年，星期二C(s)R(s)-系统的稳定性、准确性和快速性之间的矛盾关系！系统的稳定性、准确性和快速性之间的矛盾关系！第80页，共91页，编辑于2022年，星期二6 6、扰动信号作用下的稳态误差、扰动信号作用下的稳态误差扰动造成的误差为：扰动造成的误差为：第81页，共91页，编辑于2022年，星期二 对扰动作用来讲，减小或消除误差的措施：增大扰动作用点之对扰动作用来讲，减小或消除误差的措施：增大扰动作用点之前的前向通路增益、增大

33、扰动作用点之前的前向通路积分环节数。前的前向通路增益、增大扰动作用点之前的前向通路积分环节数。具有相同开环传递函数，但扰动作用点不同的两系统：具有相同开环传递函数，但扰动作用点不同的两系统：C(s)N(s)(-)E(s)R(s)N(s)(-)E(s)C(s)R(s)第82页，共91页，编辑于2022年，星期二 N(s)C(s)R(s)(-)例例3-113-11 某单位负反馈控制系统结构图如图所示。试求系某单位负反馈控制系统结构图如图所示。试求系统在给定输入信号统在给定输入信号 和单位阶跃扰动输入信号和单位阶跃扰动输入信号 共同作用下系统输出量稳态误差。共同作用下系统输出量稳态误差。第83页，共

34、91页，编辑于2022年，星期二 为了减小或消除给定稳态误差，必须增大系统的开环为了减小或消除给定稳态误差，必须增大系统的开环放大系数或增加前向通道传递函数中的零值极点个数；放大系数或增加前向通道传递函数中的零值极点个数；为了减小或消除扰动稳态误差，则必须增大为了减小或消除扰动稳态误差，则必须增大E(s)E(s)到扰动作到扰动作用点间传递系数的零值极点或增大放大系数。但稳定性变差。用点间传递系数的零值极点或增大放大系数。但稳定性变差。7 7、提高系统稳态精度的措施、提高系统稳态精度的措施 若输入信号和扰动信号可以检测时，可引进与给定作用有若输入信号和扰动信号可以检测时，可引进与给定作用有关或与

35、扰动作用有关的附加控制构成复合控制的方法，减小稳关或与扰动作用有关的附加控制构成复合控制的方法，减小稳态误差。态误差。还可以采用串级控制抑制内回路的扰动。还可以采用串级控制抑制内回路的扰动。第84页，共91页，编辑于2022年，星期二1 1）按给定输入补偿的复合控制）按给定输入补偿的复合控制C(s)R(s)-Gc(s)G 2(s)E(s)G 1(s)对给定作用实现完全不变性的条件对给定作用实现完全不变性的条件第85页，共91页，编辑于2022年，星期二2 2）按扰动输入补偿的复合控制）按扰动输入补偿的复合控制C(s)R(s)(-)Gc(s)G1(s)G2(s)N(s)E(s)(-)对扰动作用实

36、现完全不变性的条件对扰动作用实现完全不变性的条件第86页，共91页，编辑于2022年，星期二3 3）采用串级控制）采用串级控制 采用双闭环控制的转速控制系统，转速环为外环，电采用双闭环控制的转速控制系统，转速环为外环，电流环为内环。外环用来消除外部扰动（一次绕动），内流环为内环。外环用来消除外部扰动（一次绕动），内环用来消除内部扰动（二次扰动）。详见环用来消除内部扰动（二次扰动）。详见P119P119（可结合（可结合P67 P67 作业作业2-162-16），自己看！），自己看！第87页，共91页，编辑于2022年，星期二1 1系统的传递函数完全决定于系统的系统的传递函数完全决定于系统的 ()

37、.().A A输入信号输入信号 B.B.输出信号输出信号 C.C.结构和参数结构和参数 D.D.扰动信号扰动信号2 2线性定常控制系统的单位阶跃响应的类型完全决定于线性定常控制系统的单位阶跃响应的类型完全决定于系统的系统的 ()()。A A开环增益开环增益 B.B.开环极点在开环极点在S S平面上的位置平面上的位置 C C型别型别 D.D.闭环极点在闭环极点在S S平面上的位置平面上的位置3 3控制系统的闭环传递函数为控制系统的闭环传递函数为 ,那么，该系统的开环传递函数应为那么，该系统的开环传递函数应为 ().().A AG(s)B.1+G(s)H(s)C.G(s)H(s)D.G(s)B.1

38、+G(s)H(s)C.G(s)H(s)D.一、选择题（每题一、选择题（每题一、选择题（每题一、选择题（每题2 2 2 2分）分）分）分）小测验小测验 第88页，共91页，编辑于2022年，星期二4.4.系统闭环极点在系统闭环极点在S S平面的分布如图所示。那么，可以判平面的分布如图所示。那么，可以判断该系统是断该系统是 ()()。A.A.稳定的稳定的 B.B.不稳定的不稳定的 C.C.临界稳定的临界稳定的 D.D.无法判定稳定性无法判定稳定性5一般来说,系统增加积分环节,系统的稳定性将（）。A.变好 B.变坏 C.不变 D.可能变好也可能变坏6.6.某线性控制系统的速度误差为某线性控制系统的速

39、度误差为0,0,那么那么,该系统至少应为该系统至少应为()()系统。系统。AIII型 B.II型 C.I型 D.0型第89页，共91页，编辑于2022年，星期二.对一个自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面：对一个自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面：_、_和准确性。和准确性。二、填空题（每题二、填空题（每题二、填空题（每题二、填空题（每题2 2 2 2分）分）分）分）5 5一阶系统的时间常数越小，它的响应速度应越一阶系统的时间常数越小，它的响应速度应越_。那么那么,该系统是该系统是阶系统。阶系统。4 4积分环节被比例负反馈包围后积分环节被比例负反馈包围后,变为变为_环节。环节。3 3控

40、制系统对输入信号的响应由控制系统对输入信号的响应由_分量和分量和_分量分量两部分组成。两部分组成。如果要求系统的快速性好，则闭环极点应距离虚轴如果要求系统的快速性好，则闭环极点应距离虚轴_越好。越好。6.6.一控制系统的开环传递函数为：一控制系统的开环传递函数为：第90页，共91页，编辑于2022年，星期二三、计算题（三、计算题（三、计算题（三、计算题（20202020分）分）分）分）控制系统如图所示，各变量也在图中标明。已知初值控制系统如图所示，各变量也在图中标明。已知初值 ，求系统在该初值作用下的输出，求系统在该初值作用下的输出c(t)c(t)。)(tcs1)(te11+s)(tr)(1tc第91页，共91页，编辑于2022年，星期二