机控系统时间响应分析.ppt

《机控系统时间响应分析.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、0主讲人：崔晓斌机械类专业必修课机械工程控制基础1教学内容1、课程准备2、绪论4、系统的时间响应分析3、系统的数学模型5、系统的频率特性分析6、系统的稳定性分析24.1时间响应及其组成4.2一阶系统的时间响应4.3二阶系统的时间响应及性能指标4.4高阶系统的时间响应4.5系统误差分析与计算4.6单位脉冲响应函数在时间响应中的作用4.7本章小结4.系统的时间响应分析34.1时间响应及其组成微分方程解的组成：由理论力学与微分方程解的理论可知：特解与输入有关通解与输入无关的值。对应特解是的值；时对应通解是)()()()(0)

2、(tytftkymtytkyy(2)(t)m=+=+y(2)(t)4)sincos()(2)()(2)(20212121221xCxCetyjaxCCetyeCeCtyqprry(2)(t)+py(1)(t)+qy(t)=0axrxxrxrbbb+=±+=+==++，则通解为：个共轭虚根若方程有解为：个相等的实数根，则通若方程有通解为：个不相等的实数根，则若方程有化为的通解：求56自由响应（频率为ωn）强迫响应（频率为ω）零输入响应零状态响应无输入时系统初态引起的自由响应在零初始条件下（初态为零），由输入引起的响应。控

3、制工程的研究内容主要是零状态响应！7方程解的一般形式：若方程中齐次方程特征根si(i=1,2,…,n)互异，则：y1(t)又可表示为：系统初态引起的自由响应输入x(t)引起的自由响应89(a):Resi<0系统自由响应收敛实部相同，虚部越大，振荡越剧烈10(a):Resi<0系统自由响应收敛虚部相同，实部越小，收敛越慢11(a):Resi<0系统收敛虚部为零，实部相同，系统不振荡12(b):Resi=0系统自由响应等幅振荡虚部越大，振荡越剧烈13(c):Resi>0系统自由响应发散虚部为零，实部相等，不振荡虚部不为零，

4、振荡1415161718信号分类：确定性信号：能够用明确的数学关系式描述的信号。非确定性信号：不能用数学关系式描述的信号。特点：可分为周期、非周期信号与准周期信号。特点：幅值、相位变化不可预知，只服从统计规律。在分析和设计系统时，为了能够方便地评价其性能的优劣，需要规定一些典型输入信号。从而通过比较系统对典型输入信号的时间响应来判定系统的动态性能。19204.2一阶系统的时间响应211/T2-0.3681/T2-0.1351/T2-0.0181/T201/T0.3681/T0.1351/T0.0181/T00T2T4T

5、∞w′(t)w(t)t特性分析：过渡过程：响应衰减到初值2％之前的过程。调整时间：过渡过程历经的时间ts=4T。T越大，ts越长，系统惯性越大；一阶系统可称为一阶惯性系统。2223特性分析：1/T0.3681/T0.1351/T0.0181/T000.6320.8650.98210T2T4T∞xou′(t)xou(t)t过渡过程：响应达到到稳态值的98％以上。调整时间：过渡过程历经的时间ts=4T。重要特征点：A点—t=T,xou(t)=0.632；0点—t=0,斜率为1/T。A242526274.3二阶系统的时间响应

6、及性能指标a)0<ξ<1—欠阻尼系统28b)ξ=0—无阻尼系统29c)ξ=1—临界阻尼系统30d)ξ>1—过阻尼系统3132333435减幅的正弦振荡曲线ξ越小，衰减愈慢，振荡频率ωd愈大其衰减的快慢取决于ξωn3637383940ξ<1时，过渡过程为衰减振荡,并且随着阻尼比的减小,其振荡越强烈,当ξ=0时,达到等幅振荡。ξ=1和ξ>1时，过渡过程为单调上升,且在ξ=1时过渡过程最短。ξ=0.4~0.8时，振荡适度、过渡过程较短且比ξ=1时更短。决定过渡过程特性的是响应的瞬态响应部分；合适的参数ωn和ξ决定了合适的过渡

7、过程。41424344454647增大ωn，可以提高二阶系统的响应速度，减少上升时间tr、峰值时间tp和调整时间ts；增大ξ，可以减弱系统的振荡，降低超调量Mp，减少振荡次数N，但增大上升时间tr和峰值时间tp；484950514.4高阶系统的时间响应52式中，第一项为稳态分量，第二项为指数曲线（一阶系统），第三项为振荡曲线（二阶系统）。因此一个高阶系统可以看成多个一阶环节和二阶环节响应的迭加。而这些环节的响应，决定于它们的极点pj、ωnk、ξk及系数Aj，Dk，即与零、极点的分布有关。534.5系统误差分析与计算误差

8、组成与分析：在过渡过程中，瞬态误差是误差的主要部分，但它随时间逐渐衰减，稳态误差逐渐成为误差的主要部分。误差产生的原因：内因：系统本身的结构。外因：系统输入量及其导数的连续变化。5455误差e(t)的一般计算输入与干扰同时作用于系统，系统方框图如下：G1G2HXi(s)Xo(s)N(s)+++-B(s)E(s)系统分别在只有输入和