西北工业大学自动控制原理ppt课件.pptx

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1、认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目自动控制原理自动控制原理西北工业大学自动化学院 自 动 控 制 原 理 教 学 组认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目自动控制原理自动控制原理 本次课程作业(9)3 8,9,10自动控制原理自动控制原理（第（第9讲）讲）3 线性系统的时域分析与校正3.1 概述3.2 一阶系统的时间响应及动态性能3.3 二阶系统的时间响应及动态性能3.4 高阶系统的阶跃响应及动态性能3.5 线性系统的稳定性分析 3

2、.6 线性系统的稳态误差 3.7 线性系统时域校正 自动控制原理自动控制原理（第（第9讲）讲）3.3 二阶系统的时间响应及动态性能 3.3.3 欠阻尼二阶系统动态性能指标计算认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目课程回顾课程回顾 3 线性系统的时域分析与校正 3.1 概述 3.1.1 时域法的作用和特点 3.1.2 时域法常用的典型输入信号 3.1.3 系统的时域性能指标 3.2 一阶系统的时间响应及动态性能 3.2.1 一阶系统传递函数标准形式及单位阶跃响应 3.2.2 一阶系统动态性能指标计算 3.2.3 典型

3、输入下一阶系统的响应 3.3 二阶系统的时间响应及动态性能 3.3.1二阶系统传递函数标准形式及分类 3.3.2过阻尼二阶系统动态性能指标计算认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目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3.1 传递函数标准形式及分类认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目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 3.3.2 3.3.2 x x 1 1（临界阻尼，过阻

4、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）二阶欠阻尼动态性能.doc认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.3.3 3.3.3 典型欠阻尼二阶系统动态性能指标计算典型欠阻尼二阶系统动态性能指标计算3.3.3 0 x 1（欠阻尼，零阻尼）时系统 动态性能指标的计算（5）动态性能随系统极点分布变化的规律（2）单位阶跃响应h(t)表达示（1）0 x 1时系统极点的两种表示方法（3）动态指标计算公式（4）“最佳阻尼比”概念认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到

5、病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目自动控制原理自动控制原理 本次课程作业(9)3 8,9,10认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目自动控制原理自动控制原理本次课程作业(9)3 8,9,10,11 3 14（选做）认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目自动控制原理自动控制原理 联系并准备联系并准备实验二：典型环节模拟实验二：典型环节模拟实验三：二阶系统特征参数对性能的影响实验三：二阶系统特征参数对性能的影响联

6、系地点：联系地点：实验大楼实验大楼 12 12 楼楼联联 系系 人：人：杨建华杨建华 (实验中心主任实验中心主任)本次课程作业本次课程作业(10)预备实验预备实验自动控制原理自动控制原理（第（第10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

7、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 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目课程回顾课程回顾3.3.3 0 3.3.3 0 x x 1 1（欠阻尼，零阻尼）时（欠阻尼，零阻尼）时系统系统 动态性能指标的计算动态性能指标的计算（5 5）动态性能随系统极点分布变化的规律动态性能随系统极点分布变化的规律（2 2）单位阶跃响应）单位阶跃响应h(t)h(t)表达示表达示（1 1）0 0 x x 1 1时时系统极点的两种表示方法系统极点的两种表示方法（3 3）动态指标计算公式）动态指标计算公式（4 4

8、）“最佳阻尼比最佳阻尼比”概念概念自动控制原理自动控制原理（第（第10讲）讲）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 3.3.4 3.3.4 改善二阶系统动态性能的措施改善二阶系统动态性能的措施3.4 3.4 高阶系统的阶跃响应及动态性能高阶系统的阶跃响应及动态性能认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.3.4 3.3.4 改善二阶系统动态性能的措施改善二阶系统动态性能的措施 继续继续（1 1）改善二阶系统动态性能的措施）改善二阶系统动态性能的措施（2 2）附加开环零点的影响）附

9、加开环零点的影响增加阻尼增加阻尼 （3 3）附加闭环零点的影响）附加闭环零点的影响测速反速反馈控制控制改变：特征方程系数改变：特征方程系数特征根特征根模态模态阶跃响应阶跃响应性能性能改变：部分分式系数改变：部分分式系数模态的加权值模态的加权值阶跃响应阶跃响应性能性能比例比例+微分控制微分控制提前控制提前控制认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.4 3.4 高阶系统的阶跃响应及动态性能高阶系统的阶跃响应及动态性能 3.4.1 3.4.1 高阶系统单位阶跃响应高阶系统单位阶跃响应3.4.2 3.4.2 闭环主导极点

10、闭环主导极点 3.4.3 3.4.3 估算高阶系统动态指标的零点极点法估算高阶系统动态指标的零点极点法 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目自动控制原理自动控制原理 联系并准备联系并准备实验二：典型环节模拟实验二：典型环节模拟实验三：二阶系统特征参数对性能的影响实验三：二阶系统特征参数对性能的影响联系地点：联系地点：实验大楼实验大楼 12 12 楼楼联联 系系 人：人：杨建华杨建华 (实验中心主任实验中心主任)本次课程作业本次课程作业(10)预备实验预备实验认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到

11、病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目自动控制原理自动控制原理 本次课程作业本次课程作业(7)315,16,17,18认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目自动控制原理自动控制原理 联系并准备联系并准备实验二：典型环节模拟实验二：典型环节模拟实验三：二阶系统特征参数对性能的影响实验三：二阶系统特征参数对性能的影响联系地点：联系地点：实验大楼实验大楼 12 12 楼楼联联 系系 人：人：杨建华杨建华 (实验中心主任实验中心主任)本次课程作业本次课程作业(10)311,12314（选做）（选做）

12、认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.5 3.5 线性系统的稳定性分析线性系统的稳定性分析 3.5.1 3.5.1 稳定性的概念稳定性的概念 3.5.2 3.5.2 稳定的充要条件稳定的充要条件 3.5.3 3.5.3 稳定判据稳定判据（1 1）判定）判定稳定的必要条件定的必要条件（2）劳斯判据斯判据（3）劳斯判据特殊情况的斯判据特殊情况的处理理（4 4）劳斯判据的斯判据的应用用 系系统闭环特征方程的所有根都具有特征方程的所有根都具有负的的实部部或所有或所有闭环特征根均位于左半特征根均位于左半s s平面平面 认

13、识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目自动控制原理自动控制原理 本次课程作业本次课程作业(11)315,16,17318（选做）（选做）认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目课程回顾课程回顾（1 1）（1 1）改善二阶系统动态性能的措施）改善二阶系统动态性能的措施（2 2）附加开环零点的影响）附加开环零点的影响增加阻尼增加阻尼 （3 3）附加闭环零点的影响）附加闭环零点的影响测速反速反馈控制控制改变：特征方程系数改变：特征方程系数特征根特

14、征根模态模态阶跃响应阶跃响应性能性能改变：部分分式系数改变：部分分式系数模态的加权值模态的加权值阶跃响应阶跃响应性能性能比例比例+微分控制微分控制提前控制提前控制认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目课程回顾课程回顾（2 2）3.4.1 3.4.1 高阶系统单位阶跃响应高阶系统单位阶跃响应3.4.2 3.4.2 闭环主导极点闭环主导极点 3.4.3 3.4.3 估算高阶系统动态指标的零点极点法估算高阶系统动态指标的零点极点法 自动控制原理自动控制原理（第（第11讲）讲）3 3 线性系统的时域分析与校正线性系统的时域

15、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11讲）讲）3.5 3.5 线性系统的稳定性分析线性系统的稳定性分析认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重

16、视，已经展开了“精准扶贫”项目3.5 3.5 线性系统的稳定性分析线性系统的稳定性分析（1 1）3.5.1 3.5.1 稳定性的概念稳定性的概念 稳定是控制系统正常工作的首要条件。分析、判定系统的稳定性，并提出稳定是控制系统正常工作的首要条件。分析、判定系统的稳定性，并提出确保系统稳定的条件是自动控制理论的基本任务之一。确保系统稳定的条件是自动控制理论的基本任务之一。定义：如果在扰动作用下系统偏离了原来的平衡状态，当定义：如果在扰动作用下系统偏离了原来的平衡状态，当扰动消失后，系统能够以足够的准确度恢复到原来扰动消失后，系统能够以足够的准确度恢复到原来的平衡状态，则系统是稳定的；否则，系统不稳

17、定。的平衡状态，则系统是稳定的；否则，系统不稳定。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.5 3.5 线性系统的稳定性分析线性系统的稳定性分析（2 2）3.5.2 3.5.2 稳定的充要条件稳定的充要条件 系统稳定的充要条件：系统稳定的充要条件：系统所有闭环特征根均具有负的实部，系统所有闭环特征根均具有负的实部，或所有闭环特征根均位于左半或所有闭环特征根均位于左半s平面。平面。根据系统稳定的定义，若根据系统稳定的定义，若 ,则系统是稳定的。则系统是稳定的。必要性必要性：充分性充分性：认识到了贫困户贫困的根本原因，

18、才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目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 3）3.5.3 3.5.3 稳定判据稳定判据(1)(1)必要条件必要条件说明：说明：例例1 1不稳定不稳定不稳定不稳定可能稳定可能稳定认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.5 3.5 线性系统的稳定性分析线性系统的稳定性分析（4 4）(2)(2)劳斯（劳斯（Routh）判据判据劳斯表劳斯表劳斯表第一列元素均大于零时系统稳定，否则系统不稳定劳斯表第一列元素均大于零时

19、系统稳定，否则系统不稳定 且第一列元素符号改变的次数就是特征方程中正实部根的个数且第一列元素符号改变的次数就是特征方程中正实部根的个数 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.5 3.5 线性系统的稳定性分析线性系统的稳定性分析（5 5）s4s3s2s1s0解解.列劳斯表列劳斯表171052劳斯表第一列元素变号劳斯表第一列元素变号2次，有次，有2个正根，系统个正根，系统不稳定不稳定。1010例例2：D(s)=s4+5s3+7s2+2s+10=0认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国

20、家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.5 3.5 线性系统的稳定性分析线性系统的稳定性分析（6 6）s3s2s1s0解解.列劳斯表列劳斯表1-3e e2劳斯表第一列元素变号劳斯表第一列元素变号2次，有次，有2个正根，系统个正根，系统不稳定不稳定。0例例3：D(s)=s3-3s+2=0判定在右半平面的极点数。判定在右半平面的极点数。(3)(3)劳斯判据特殊情况处理劳斯判据特殊情况处理某行第一列元素为某行第一列元素为0 0，而该行元，而该行元素不全为素不全为0 0时时:将此将此0 0改为改为e，继续运算。继续运算。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国

21、家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.5 3.5 线性系统的稳定性分析线性系统的稳定性分析（7 7）解解.列劳斯表列劳斯表1123532025s5s4s3s2s1s05 25 0 0 10出现全零行时：出现全零行时：用上一行元素组成辅助方程，将其用上一行元素组成辅助方程，将其对对S求导一次，求导一次，用新方程的系数代替全零行系数，用新方程的系数代替全零行系数，之后继续运算。之后继续运算。25 0列辅助方程：列辅助方程：例例4 4D(s)=s5+3s4+12s3+20s2+35s+25=0D(s)=(sj5)(s+1)(s+1j2)=0出现全零行时，系统可能出现一对共轭虚根；或一对

22、符号出现全零行时，系统可能出现一对共轭虚根；或一对符号相反的实根；或两对实部符号相异、虚部相同的复根。相反的实根；或两对实部符号相异、虚部相同的复根。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.5 3.5 线性系统的稳定性分析线性系统的稳定性分析（8 8）解解.列劳斯表列劳斯表10-120-2s5s4s3s2s1s00-2 16/e0 8-2 0列辅助方程：列辅助方程：例例5 5D(s)=s5+2s4-s-2=0e e第一列元素变号一次，有一个正根，系统不稳定第一列元素变号一次，有一个正根，系统不稳定=(s+2)(s

23、+1)(s-1)(s+j5)(s-j5)认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.5 3.5 线性系统的稳定性分析线性系统的稳定性分析（9 9）(4)(4)劳斯判据的应用劳斯判据的应用 例例6 6 某单位反馈系统的开环零、极点分布如图所示，判定系统某单位反馈系统的开环零、极点分布如图所示，判定系统 能否稳定，若能稳定，试确定相应开环增益能否稳定，若能稳定，试确定相应开环增益K的范围。的范围。解解 依题意有依题意有系统闭环稳定与开环稳定之间没有直接关系系统闭环稳定与开环稳定之间没有直接关系 认识到了贫困户贫困的根本原

24、因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.5 3.5 线性系统的稳定性分析线性系统的稳定性分析（1010）例例7 7 系统结构图如右，系统结构图如右，(1)(1)确定使系统稳定的参数确定使系统稳定的参数(K,x)x)的的范围范围;(2)(2)当当x=2x=2时，确定使全部极点均位于时，确定使全部极点均位于s=-1之左的之左的K值范围。值范围。解解.(1)(1)认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.5 3.5 线性系统的稳定性分析线性系统的稳定性分析（11 1

25、1）(2)(2)当当 x=2 x=2 时，确定使全部极点均位于时，确定使全部极点均位于s=-1之左的之左的K值范围。值范围。当当 x=2 x=2 时，进行平移变换时，进行平移变换：认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.5 3.5 线性系统的稳定性分析线性系统的稳定性分析（1212）问题讨论：问题讨论：(1)系统的稳定性是其自身的属性，与输入类型，形式无关。系统的稳定性是其自身的属性，与输入类型，形式无关。(2)闭环稳定与否，只取决于闭环极点，与闭环零点无关闭环稳定与否，只取决于闭环极点，与闭环零点无关。闭环零点

26、影响系数闭环零点影响系数Ci，只会改变动态性能。，只会改变动态性能。闭环极点决定稳定性，也决定模态，同时影响稳定性和动态性能。闭环极点决定稳定性，也决定模态，同时影响稳定性和动态性能。(3)闭环系统的稳定性与开环系统稳定与否无直接关系。闭环系统的稳定性与开环系统稳定与否无直接关系。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目课程小结课程小结 3.5.1 3.5.1 稳定性的概念稳定性的概念 3.5.2 3.5.2 稳定的充要条件稳定的充要条件 3.5.3 3.5.3 稳定判据稳定判据（1 1）判定稳定的必要条件）判定稳定

27、的必要条件（2 2）劳斯判据）劳斯判据（3 3）劳斯判据特殊情况的处理）劳斯判据特殊情况的处理（4 4）劳斯判据的应用（判定稳定性，确定稳定的参数范围）劳斯判据的应用（判定稳定性，确定稳定的参数范围）系统闭环特征方程的所有根都具有负的实部系统闭环特征方程的所有根都具有负的实部或所有闭环特征根均位于左半或所有闭环特征根均位于左半s s平面平面 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目自动控制原理自动控制原理 本次课程作业本次课程作业(11)315,16,17318（选做）（选做）认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对

28、症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目自动控制原理自动控制原理 本次课程作业本次课程作业(7)315,16,17,18认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目自动控制原理自动控制原理 联系并准备联系并准备实验二：典型环节模拟实验二：典型环节模拟实验三：二阶系统特征参数对性能的影响实验三：二阶系统特征参数对性能的影响联系地点：联系地点：实验大楼实验大楼 12 12 楼楼联联 系系 人：人：杨建华杨建华 (实验中心主任实验中心主任)本次课程作业本次课程作业(10)311,12314

29、（选做）（选做）认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目自动控制原理自动控制原理 本次课程作业本次课程作业(12)322,23,25326（选做）（选做）认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目课程回顾课程回顾 3.5.1 3.5.1 稳定性的概念稳定性的概念 3.5.2 3.5.2 稳定的充要条件稳定的充要条件 3.5.3 3.5.3 稳定判据稳定判据（1 1）判定稳定的必要条件）判定稳定的必要条件（2 2）劳斯判据）劳斯判据（3 3）劳

30、斯判据特殊情况的处理）劳斯判据特殊情况的处理（4 4）劳斯判据的应用（判定稳定性，确定稳定的参数范围）劳斯判据的应用（判定稳定性，确定稳定的参数范围）系统闭环特征方程的所有根都具有负的实部系统闭环特征方程的所有根都具有负的实部或所有闭环特征根均位于左半或所有闭环特征根均位于左半s s平面平面 自动控制原理自动控制原理（第（第12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

31、态性能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12讲）讲）3.6 3.6 线性系统的稳态误差线性系统的稳态误差 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.6 3.6 线性系统的稳态误差线性系统的稳态误差(1)(1)稳态误差是系统的稳态性能指标，稳态误差是系统的稳态性能指标，是对系统控制精度的度量。是对系统控制精度的度量。本讲只讨论系统的

32、原理性误差，本讲只讨论系统的原理性误差，不考虑由于非线性因素引起的误差。不考虑由于非线性因素引起的误差。对稳定的系统研究稳态误差才有意义，对稳定的系统研究稳态误差才有意义，所以计算稳态误差应以系统稳定为前提。所以计算稳态误差应以系统稳定为前提。通常把在阶跃输入作用下没有原理性稳态误通常把在阶跃输入作用下没有原理性稳态误差的系统称为差的系统称为无差系统无差系统；而把有原理性稳态误差的系统称为而把有原理性稳态误差的系统称为有差系统有差系统。概概 述述认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.6 3.6 线性系统的稳态误

33、差线性系统的稳态误差(2)(2)3.6.1 3.6.1 误差与稳态误差误差与稳态误差3.6.2 3.6.2 计算稳态误差的一般方法计算稳态误差的一般方法 （1 1）判定系统的稳定性判定系统的稳定性 按输入端定义的误差按输入端定义的误差 按输出端定义的误差按输出端定义的误差 稳态误差稳态误差 动态误差动态误差：误差中的稳态分量误差中的稳态分量 静态误差静态误差：（2 2）求误差传递函数求误差传递函数 （3 3）用终值定理求稳态误差用终值定理求稳态误差 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.6.2 3.6.2 计算

34、稳态误差的一般方法计算稳态误差的一般方法 (1)(1)例例 系统结构图如图所示，已知系统结构图如图所示，已知 r(t)=n(t)=tr(t)=n(t)=t，求系统的稳态误差。，求系统的稳态误差。解解认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.6.2 3.6.2 计算稳态误差的一般方法计算稳态误差的一般方法 (2)(2)例例2系统结构图如图所示，求系统结构图如图所示，求r(t)分别为分别为A1(t),At,At2/2时系统的稳态误差。时系统的稳态误差。解解 系统自身的结构参数系统自身的结构参数影响影响 e essss

35、的因素：的因素：外作用的形式（阶跃、斜坡或加速度等）外作用的形式（阶跃、斜坡或加速度等）外作用的类型（控制量，扰动量及作用点）外作用的类型（控制量，扰动量及作用点）认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.6.3 3.6.3 静态误差系数法静态误差系数法（1 1）静态误差系数法静态误差系数法 r(t)r(t)作用时作用时e essss的计算规律的计算规律认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.6.3 3.6.3 静态误差系数法静态误差

36、系数法（2 2）认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.6.3 3.6.3 静态误差系数法静态误差系数法（3 3）认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.6.3 3.6.3 静态误差系数法静态误差系数法（4 4）例例3系统结构图如图所示，已知输入系统结构图如图所示，已知输入,求系统的稳态误差。求系统的稳态误差。解解认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3

37、.6.3 3.6.3 静态误差系数法静态误差系数法（5 5）认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.6.3 3.6.3 静态误差系数法静态误差系数法（6 6）例例4 4 系统结构图如图所示，已知输入系统结构图如图所示，已知输入 ,求求 ,使稳态误差为零。使稳态误差为零。解解按前馈补偿的复合控制方案可以有效提高系统的稳态精度按前馈补偿的复合控制方案可以有效提高系统的稳态精度认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.6.3 3.6.3 改

38、善系统稳态精度的措施改善系统稳态精度的措施 例例4系统如图所示，已知入系统如图所示，已知入，解解求系统的稳态误差。求系统的稳态误差。在主反馈口到干扰作用点之间的前向通道中在主反馈口到干扰作用点之间的前向通道中提高增益、设置积分环节，可以同时减小或消提高增益、设置积分环节，可以同时减小或消除控制输入和干扰作用下产生的稳态误差。除控制输入和干扰作用下产生的稳态误差。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目课程小结课程小结3.6.1 3.6.1 误差与稳态误差误差与稳态误差 误差定义误差定义:(1):(1)按输入端定义误差

39、；按输入端定义误差；(2)(2)按输出端定义误差按输出端定义误差 稳态误差：稳态误差：(1)(1)静态误差；静态误差；(2)(2)动态误差动态误差3.6.2 3.6.2 计算稳态误差的一般方法计算稳态误差的一般方法 （1 1）判定系统的稳定性）判定系统的稳定性 （2 2）求误差传递函数）求误差传递函数 （3 3）用终值定理求稳态误差）用终值定理求稳态误差3.6.3 3.6.3 静态误差系数法静态误差系数法 （1 1）静态误差系数）静态误差系数:Kp,Kv,Ka （2 2）计算误差方法）计算误差方法 （3 3）适用条件）适用条件3.6.4 3.6.4 干扰作用引起的稳态误差分析干扰作用引起的稳态

40、误差分析 1 1）系统稳定）系统稳定 2 2）按输入端定义误差）按输入端定义误差 3 3）r(t)作用作用,且且r(t)无其他前馈通道无其他前馈通道认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目自动控制原理自动控制原理 本次课程作业本次课程作业(12)322,23,25326（选做）（选做）认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目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)322,23,24,25,26认识到了贫困户贫困的根本原因，才

41、能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目自动控制原理自动控制原理 本次课程作业本次课程作业(13)328,29认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目课程回顾课程回顾3.6.1 3.6.1 误差与稳态误差误差与稳态误差 误差定义误差定义:(1):(1)按输入端定义误差；按输入端定义误差；(2)(2)按输出端定义误差按输出端定义误差 稳态误差：稳态误差：(1)(1)静态误差；静态误差；(2)(2)动态误差动态误差3.6.2 3.6.2 计算稳态误差的一般方法计算稳态误差的一

42、般方法 （1 1）判定系统的稳定性）判定系统的稳定性 （2 2）求误差传递函数）求误差传递函数 （3 3）用终值定理求稳态误差）用终值定理求稳态误差3.6.3 3.6.3 静态误差系数法静态误差系数法 （1 1）静态误差系数）静态误差系数:Kp,Kv,Ka （2 2）计算误差方法）计算误差方法 （3 3）适用条件）适用条件3.6.4 3.6.4 干扰作用引起的稳态误差分析干扰作用引起的稳态误差分析 1 1）系统稳定）系统稳定 2 2）按输入端定义误差）按输入端定义误差 3 3）r(t)作用作用,且且r(t)无其他前馈通道无其他前馈通道认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除

43、。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目举举 例例例例1 1 系统结构图如图所示，当系统结构图如图所示，当r(t)=t时，要求时，要求ess0K010K15自动控制原理自动控制原理（第（第13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

44、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13讲）讲）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认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.6.4 3.6.4 动态误差系数法动态误差系数法(1)(1)动态误差系数法动态误差系数法 用用静静态态误误差差系系数数法法只只能能求求出出稳稳态态误误差差值值 ；而而稳稳态态误误差差随随时时间间变变化化的的规律无法表达。规律无法表达。用动态误差系数法可以研究

45、动态误差用动态误差系数法可以研究动态误差(误差中的稳态分量）随时间的变换规律。误差中的稳态分量）随时间的变换规律。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.6.4 3.6.4 动态误差系数法动态误差系数法(2)(2)(1)(1)动态误差系数法解决问题的思路动态误差系数法解决问题的思路 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.6.4 3.6.4 动态误差系数法动态误差系数法(3)(3)例例1 1 两系统如图示两系统如图示,要求在要求在4

46、分钟内误差不超过分钟内误差不超过6m,应选用哪个系统应选用哪个系统?已知已知：解解.(2)(2)动态误差系数的计算方法动态误差系数的计算方法 系数比较法系数比较法 长除法长除法 比较系数：比较系数：认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.6.4 3.6.4 动态误差系数法动态误差系数法(4)(4)例例1 1 两系统如图示两系统如图示,要求在要求在4分钟内系统不超过分钟内系统不超过6m应选用哪个系统应选用哪个系统?已知已知：解解.认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度

47、重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.6.4 3.6.4 动态误差系数法动态误差系数法(5)(5)说明：说明：es(t)是是 e(t)中的稳态分量中的稳态分量 解解.比较系数得比较系数得例例2 2 以例以例1 1中系统中系统(1)(1)为例为例认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.7 3.7 线性系统时域校正线性系统时域校正（1 1）校正：校正：采用适当方式，在系统中加入一些参数和结构可调采用适当方式，在系统中加入一些参数和结构可调 整的装置（校正装置），用以改变系统结构，进一整的装置（校正装置），用以改变系统结

48、构，进一 步提高系统的性能，使系统满足指标要求。步提高系统的性能，使系统满足指标要求。校正方式：校正方式：串联校正，串联校正，反馈校正，反馈校正，复合校正复合校正认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.7 3.7 线性系统时域校正线性系统时域校正（2 2）3.7.1 3.7.1 反馈反馈校正校正 反馈反馈的作用的作用 （1 1）减小被包围环节的时间常数）减小被包围环节的时间常数（2 2）深度负反馈可降低被包围环节的灵敏度）深度负反馈可降低被包围环节的灵敏度 （3 3）局部正反馈可提高环节增益）局部正反馈可提高环节

49、增益 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.7.1 3.7.1 反馈校正反馈校正 (1)(1)例例2 2 系统结构图如图所示。系统结构图如图所示。（1 1）Kt=0时系统的性能时系统的性能?（2 2）Kt时，时，,ts变化趋势变化趋势?x=0.707x=0.707时时,ts=？（3 3）Kt，r(t)=t，ess变化趋势变化趋势?x=0.707x=0.707时时,ess=？解解.(1).(1)时系统结构不稳定！系统结构不稳定！(2 2)时(2 2)时(3)认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到

50、病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.7.1 3.7.1 反馈校正反馈校正（2 2）例例3 3 系统的结构图及单位阶跃响应如图所示，试确定参数系统的结构图及单位阶跃响应如图所示，试确定参数 K,v,TK,v,T。解解.认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.7.2 3.7.2 复合校正复合校正例例4系统结构图如图所示系统结构图如图所示(1)(1)确定确定K1,K2，配置极点于，配置极点于l l1,21,2=-5 j5；(2)(2)设计设计G1(s)，使，使r(t)=t作用下作用下ess