第九讲时间响应分析（三） - PowerPoint Presentation

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1、《自动控制原理》TheoriesofAutomaticControl任课教员：韦庆电话：74380,13677352773教学方式：讲授为主学习方式：自学+实验国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系第四章系统时间响应分析教学要求：（教材第五章）主要内容：1、基本概念；2、输入测试信号；3、一阶系统分析；4、二阶系统分析及时域性能指标定义；5、s平面特征根与时域性能指标；6、闭环系统稳态误差分析。基本要求：(1)建立特征根与性能指标之间对应关系(2)建立开环系统模型G(s)与闭环稳态误差对应关系国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系4.1引言控制是使被控对象按照我们预定方式工

2、作控制目的：y(t)r(t)控制器被控对象预期输出r(t)实际输出y(t)比较器测量装置误差e(t)控制量u(t)被测变量测量值控制要求：快、准、稳国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系系统时间响应高阶系统国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系系统时间响应时间10瞬态过程稳态过程调节时间Ts快准国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系4.4二阶系统性能分析1.标准二阶系统参数说明：T(s)R(s)Y(s)称为阻尼系数，n为系统固有频率n也称为系统自然振荡频率国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系j0j0j0j0二阶系统单位阶跃响应受迫振荡频率固有频率国防科

3、技大学机电工程与自动化学院自动控制系j0j0二阶系统单位阶跃响应j0j0国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系4.4二阶系统性能分析2.二阶系统的标准反馈形式：R(s)Y(s)+-E(s)国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系4.4二阶系统性能分析3.二阶系统的极点称为受迫振荡频率国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系4.4二阶系统性能分析4.标准二阶系统的时间响应输入1(t)输出y1(t)输入(t)输出y2(t)国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系4.4二阶系统性能分析输入1(t)输出y1(t)其中国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系4.4二阶系统性能分

4、析输入(t)输出y2(t)国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系4.4二阶系统性能分析直接微分国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系4.4二阶系统性能分析总结：系统性能指标国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系4.4二阶系统性能分析总结：1）超调量仅与阻尼系数相关。阻尼系数超调量P.O国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系阻尼系数与超调量之间的关系阻尼系数特征根超调量PO国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系4.4二阶系统性能分析2）峰值时间、上升时间、调节时间与阻尼系数和系统固有频率都有关阻尼系数固有频率n峰值时间Tp上升时间Tr调节时间Ts固有振荡

5、频率n增加时，响应变快国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系4.4二阶系统性能分析j-n-n-ns平面特征根与时域指标的对应关系国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系复平面研究j1)等阻尼线(等线、等线、等PO线)PO越大，越大国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系复平面研究2)等固有频率(等n线)jn国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系复平面研究3)等调节时间线(等Ts线)j国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系复平面研究4)等峰值时间线(等Tp线)j国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系s平面与时域性能指标

6、j-n-n-n国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系s平面与时域性能指标j-n-n-n国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系4.5高阶系统的时间响应分析1.第三个极点对二阶系统响应的影响国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系第三个极点使二阶系统时间响应向过阻尼方向发展第三个极点对二阶系统响应的影响j-n-n-n国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系4.5高阶系统的时间响应分析j-n-n-n2.第三个零点对二阶系统响应的影响国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系第三个零点使二阶系统时间响应向欠阻尼方向发展第

7、三个零点对二阶系统响应的影响j-n-n国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系高阶系统的近似——主导极点系统j-n-n-n主导极点对高阶系统的性能起决定性作用，一般是距离虚轴最近的复极点。国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系性能指标与控制器参数设计R(s)Y(s)+-E(s)闭环系统T(s)参数系统性能指标开环G(s)参数国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制系性能指标与控制器参数设计例1：已知二阶系统的极点为:则系统单位阶跃响应的调