西北工业大学自动控制原理课件-08.ppt

《西北工业大学自动控制原理课件-08.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《西北工业大学自动控制原理课件-08.ppt（22页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、自动控制原理自动控制原理自动控制原理自动控制原理西北工业大学自动化学院西北工业大学自动化学院 自自 动动 控控 制制 原原 理理 教教 学学 组组自动控制原理自动控制原理本次课程作业本次课程作业(8)3 1,2,3,4,6自动控制原理课程的任务与体系结构自动控制原理课程的任务与体系结构自动控制原理自动控制原理（第（第 8 讲）讲）3 3 线性系统的时域分析与校正线性系统的时域分析与校正3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 一阶系统的时间响应及动态性能一阶系统的时间响应及动态性能3.3 3.3 二阶系统的时间响应及动态性能二阶系统的时间响应及动态性能3.4 3.4 高阶系统的阶跃响应及动态性能

2、高阶系统的阶跃响应及动态性能3.5 3.5 线性系统的稳定性分析线性系统的稳定性分析 3.6 3.6 线性系统的稳态误差线性系统的稳态误差 3.7 3.7 线性系统时域校正线性系统时域校正 自动控制原理自动控制原理（第（第 8 讲）讲）3 3 线性系统的时域分析与校正线性系统的时域分析与校正3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 一阶系统的时间响应及动态性能一阶系统的时间响应及动态性能3.3.3 3.3.3 过阻尼二阶系统动态性能过阻尼二阶系统动态性能 3.2 3.2 二阶系统的时间响应及动态性能二阶系统的时间响应及动态性能3 线性系统的时域分析与校正线性系统的时域分析与校正 3.1 时域分析

3、法概述时域分析法概述 3.1.1 时域法的作用和特点时域法的作用和特点 时域法是最基本的分析方法时域法是最基本的分析方法,是学习复域法、频域法的基础是学习复域法、频域法的基础 (1)(1)直接在时间域中对系统进行分析校正，直观，准确直接在时间域中对系统进行分析校正，直观，准确；(2)(2)可以提供系统时间响应的全部信息；可以提供系统时间响应的全部信息；(3)(3)基于求解系统输出的解析解，比较烦琐。基于求解系统输出的解析解，比较烦琐。3 线性系统的时域分析与校正线性系统的时域分析与校正3.1.2 时域法常用的典型输入信号时域法常用的典型输入信号 准准准准:(稳态要求稳态要求稳态要求稳态要求 ）

4、稳态输出与理想输出间的误差稳态输出与理想输出间的误差稳态输出与理想输出间的误差稳态输出与理想输出间的误差(稳态误差稳态误差稳态误差稳态误差)要小要小要小要小3.1.3 线性系统时域性能指标线性系统时域性能指标 稳：稳：稳：稳：(基本要求基本要求基本要求基本要求 )系统受扰动影响后能回到原来的平衡位置系统受扰动影响后能回到原来的平衡位置系统受扰动影响后能回到原来的平衡位置系统受扰动影响后能回到原来的平衡位置 延迟时间延迟时间延迟时间延迟时间 t t dd 阶跃响应第一次达到终值的阶跃响应第一次达到终值的阶跃响应第一次达到终值的阶跃响应第一次达到终值的5050所需的时间所需的时间所需的时间所需的时

5、间 上升时间上升时间上升时间上升时间 t t rr 阶跃响应从终值的阶跃响应从终值的阶跃响应从终值的阶跃响应从终值的1010上升到上升到上升到上升到终值的终值的终值的终值的9090所需的时间所需的时间所需的时间所需的时间 有振荡时，可定义为从有振荡时，可定义为从有振荡时，可定义为从有振荡时，可定义为从 0 0 到第一次达到终值所需的时间到第一次达到终值所需的时间到第一次达到终值所需的时间到第一次达到终值所需的时间 峰值时间峰值时间峰值时间峰值时间 t t pp 阶跃响应越过终值达到第一个峰值所需的时间阶跃响应越过终值达到第一个峰值所需的时间阶跃响应越过终值达到第一个峰值所需的时间阶跃响应越过终

6、值达到第一个峰值所需的时间 超超超超 调调调调 量量量量 s s s s 峰值超出终值的百分比峰值超出终值的百分比峰值超出终值的百分比峰值超出终值的百分比 调节时间调节时间调节时间调节时间 t t ss 阶跃响应到达并保持在终值阶跃响应到达并保持在终值阶跃响应到达并保持在终值阶跃响应到达并保持在终值 55误差带内所需的最短时间误差带内所需的最短时间误差带内所需的最短时间误差带内所需的最短时间 快快快快:(动态要求动态要求动态要求动态要求 )阶跃响应的过渡过程要平稳，迅速阶跃响应的过渡过程要平稳，迅速阶跃响应的过渡过程要平稳，迅速阶跃响应的过渡过程要平稳，迅速超调量超调量%=AB100%时间时间

7、td 延迟延迟h(t)t时间时间tr上升上升峰值时间峰值时间tpBAh(t)t动态性能指标定义动态性能指标定义调节时间调节时间ts3.2 3.2 一阶系统的时间响应及动态性能一阶系统的时间响应及动态性能 3.2.1 3.2.1 一阶系统一阶系统 (s)标准形式及标准形式及 h(t)3.2 3.2 一阶系统的时间响应及动态性能一阶系统的时间响应及动态性能 3.2.2 一阶系统动态性能指标计算一阶系统动态性能指标计算 一阶系统动态性能与系统极点分布的关系一阶系统动态性能与系统极点分布的关系3.2 3.2 一阶系统的时间响应及动态性能一阶系统的时间响应及动态性能例例1 1 系统如图所示，系统如图所示

8、，现采用负反馈方式，欲将系统调节时间减小到原来现采用负反馈方式，欲将系统调节时间减小到原来 的的0.10.1倍倍，且保证原放大倍数不变，试确定参数且保证原放大倍数不变，试确定参数Ko和和KH 的取值。的取值。3.2.3 3.2.3 一阶系统的典型响应一阶系统的典型响应 r(t)R(s)C(s)=F(F(s)R(s)c(t)一阶系统典型响应一阶系统典型响应 d(d(t)1 1(t)t 3.2.3 3.2.3 一阶系统的典型响应一阶系统的典型响应3.2 3.2 一阶系统的时间响应及动态性能一阶系统的时间响应及动态性能例例2 2 已知单位反馈系统的单位阶跃响应已知单位反馈系统的单位阶跃响应 试求试求

9、 F(F(s),),k(t),G(s)。解解3.3.二阶系统的时间响应及动态性能二阶系统的时间响应及动态性能3.3.1 .1 传递函数标准形式及分类传递函数标准形式及分类2-1S1,2=-nnS1,2=-n-n=S1,2=j n01101j0j0j0j0二阶系统单位阶跃响应二阶系统单位阶跃响应s2+2ns+n2(s)=n2-j1-2 nS1,2=nh(t)=1T2tT1T21e+T1tT2T11e+h(t)=1-(1+nt)e-tnh(t)=1-cosntj0j0j0j0T11T2111010sin(dt+)e-t h(t)=1-211n过阻尼过阻尼临界阻尼临界阻尼欠阻尼欠阻尼零阻尼零阻尼3.

10、3 3.3 二阶系统的时间响应及动态性能二阶系统的时间响应及动态性能 3.3.2 3.3.2 x x 1 1（临界阻尼，过阻尼）时临界阻尼，过阻尼）时系统系统 动态性能指标的计算动态性能指标的计算 （1 1）3.3.2 3.3.2 x x 1 1（临界阻尼，过阻尼）时临界阻尼，过阻尼）时系统系统 动态性能指标的计算动态性能指标的计算 （2 2）3.3 3.3 二阶系统的时间响应及动态性能二阶系统的时间响应及动态性能 3.2 3.2 一阶系统的时间响应及动态性能一阶系统的时间响应及动态性能例例 3 3 系统结构图如右系统结构图如右,开环增益开环增益 K=K=0.09,0.09,求系统的动态指标。

11、求系统的动态指标。解解课程小结课程小结 3 3 线性系统的时域分析与校正线性系统的时域分析与校正 3.1 3.1 概述概述 3.1.1 3.1.1 时域法的作用和特点时域法的作用和特点 3.1.2 3.1.2 时域法常用的典型输入信号时域法常用的典型输入信号 3.1.3 3.1.3 系统的时域性能指标系统的时域性能指标 3.2 3.2 一阶系统的时间响应及动态性能一阶系统的时间响应及动态性能 3.2.1 3.2.1 一阶系统传递函数标准形式及单位阶跃响应一阶系统传递函数标准形式及单位阶跃响应 3.2.2 3.2.2 一阶系统动态性能指标计算一阶系统动态性能指标计算 3.2.3 3.2.3 典型输入下一阶系统的响应典型输入下一阶系统的响应 3.3 3.3 二阶系统的时间响应及动态性能二阶系统的时间响应及动态性能 3.3.13.3.1二阶系统传递函数标准形式及分类二阶系统传递函数标准形式及分类 3.3.23.3.2过阻尼二阶系统动态性能指标计算过阻尼二阶系统动态性能指标计算自动控制原理自动控制原理本次课程作业本次课程作业(8)3 1,2,3,4,6