系统时间响应的性能指标

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1、第三章时域分析法什么是时域分析?指控制系统在典型输入信号作用下，根据输出量的时域表达式，分析系统的性能指标（定性：快速性、稳定性、准确性）。3优点：时域分析是直接在时间域中对系统进行分析的方法，从时域响应曲线上能直接得到系统时间响应的全部信息，具有直观和准确的优点。3缺点：难以判断系统结构和参数对动态性能的影响，很难用于系统的设计。对于高阶系统，系统分析的工作量将急剧增加，不易确定其性能指标。必须借助计算机实现。第一节系统时间响应的性能指标项目内容教学目的了解系统的5个典型输入信号，了解系统时间响应的两个过程，掌握系统时域

2、响应的动态性能指标。教学重点系统时域响应的动态性能指标。教学难点及其处理不同响应曲线下动态性能指标的理解。结合图示法讲解。选取原则（1）在现场及实验中容易产生（2）系统在工程中经常遇到，并且是最不利的外作用。（3）数学表达式简单，便于理论分析。一典型输入信号为了能对不同的控制系统的性能用统一的标准来恒量，通常需要选择几种典型的外作用。⒈脉冲函数典型输入信号单位脉冲函数：理想单位脉冲函数实际单位脉冲函数单位脉冲函数拉式变换：⒉阶跃函数A：阶跃幅度，A=1称为单位阶跃函数，记为1(t)。典型输入信号⒊斜坡函数B=1时称为单位斜

3、坡函数。00典型输入信号⒋抛物线函数（加速度函数）C=1时称为单位抛物线函数。⒌正弦函数00典型输入信号分析系统特性究竟采用何种典型输入信号，往往选取最不利的信号作为系统的典型输入信号。跟踪和复现阶跃信号是对系统最严峻的考验，所以选取阶跃信号作为典型输入信号分析和研究系统的性能指标。当输入信号突然发生跳变时，这时输出量还处在原有的平衡状态，这样就出现了偏差，这个偏差控制输出量达到新的平衡，这就是一个调节过程。t01r(t)t01c(t)12理想的调节过程实际二、动态响应指标整个调节过程分为两个阶段:a.动态过程反映系统的动

4、态特性。输出量处于激烈变化之中，其信息用动态性能描述。b.稳态过程反映系统的稳态特性。输出量稳定在新的平衡状态，并保持不变。提供有关稳态误差的信息，由稳态性能描述。描述稳定的系统在单位阶跃函数作用下，动态过程随时间的变化状况的指标。上升时间峰值时间调节时间误差带超调量σ%=%BA定义一注意tr的另一种定义。延迟时间上升时间调节时间定义二动态响应的性能指标有：1.超调量sp——响应曲线偏离稳态值的最大值，常以百分比表示，即超调量sp＝超调量说明系统平稳性。2.延迟时间td——响应曲线到达稳态值50%所需的时间，称为延迟时间3

5、.上升时间tr——它有几种定义：(1)响应曲线从稳态值的10%到90%所需时间；(2)响应曲线从稳态值的5%到95%所需时间；(3)响应曲线从零开始至第一次到达稳态值所需的时间。一般对有振荡的系统常用“(3)”，对无振荡的系统常用“(1)”。4.峰值时间tp——响应曲线到达第一个峰值所需的时间，定义为峰值时间。tdtrtp表征系统响应初始阶段的快慢，反映过渡过程初始阶段的快速性。5.调整时间ts——在响应曲线的稳态值附近，取±5%（或±2%）作为误差带，响应曲线达到并不再超出该误差带的最小时间，定义为调整时间。从整体

6、上反映了系统的快速性。6.稳态误差e(∞)——当时间t趋于无穷时，系统的实际值（稳态值）与期望值（输入量）之差，定义为稳态误差。说明系统的准确性。小结理解系统的时间响应由动态过程和稳态过程组成；掌握动态性能指标的定义。