第三章 线性系统的时域分析与校正.ppt

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1、第三章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§3.6线性系统的稳态误差§3.7线性系统时域校正§3线性系统的时域分析与校正自动控制原理课程的任务与体系结构§3.1.1时域法的作用和特点时域法是最基本的分析方法,学习复域法、频域法的基础(1)直接在时间域中对系统进行分析校正，直观，准确；(2)可以提供系统时间响应的全部信息；(3)基于求解系统输出的解析解，比较烦琐。§3.1时域分析法概述§3.1.2时域法常用的典型输入信号稳：(基本要求)系统受脉冲扰动后能回到原

2、来的平衡位置准:(稳态要求）稳态输出与理想输出间的误差(稳态误差)要小快:(动态要求)过渡过程要平稳，迅速1、动态性能延迟时间td—阶跃响应第一次达到终值的50％所需的时间上升时间tr—阶跃响应从终值的10％上升到终值的90％所需的时间有振荡时，可定义为从0到第一次达到终值所需的时间峰值时间tp—阶跃响应越过终值达到第一个峰值所需的时间调节时间ts—阶跃响应到达并保持在终值5％误差带内所需的最短时间超调量—峰值超出终值的百分比§3.1.3线性系统时域性能指标RiseTimePeakTimeDelay TimeSettlingTimeMaximumOvershoot2、稳态性能稳态误差：是时间

3、趋于无穷时系统实际输出与理想输出之间的误差，是系统控制精度或抗干扰能力的一种度量。系统性能指标的确定应根据实际情况而有所侧重。民航客机要求飞行平稳，不允许有超调；歼击机则要求机动灵活，响应迅速，允许有适当的超调；§3.1.3线性系统时域性能指标§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单位阶跃响应：时间常数§3.2一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§3.2一阶系统的时间响应及动态性能例1系统如图所示，现采用负反馈方式，欲将系统调节时间减小到原来的0.1倍，且保证原放大倍数不变，试确定参数Ko和KH的取值。§3.2.3一

4、阶系统的典型响应r(t)R(s)C(s)=F(s)R(s)c(t)一阶系统典型响应d(t)11(t)t§3.2.3一阶系统的典型响应§3.2一阶系统的时间响应及动态性能解依题意，温度计的调节时间为例2某温度计插入温度恒定的热水后，其显示温度随时间变化的规律为实验测得当60s时温度计读数达到实际水温的95％，试确定该温度计的传递函数。自动控制原理本次课程作业3.1§3.３二阶系统的时间响应及动态性能§3.３.1传递函数标准形式及分类标准形式：§3.３二阶系统的时间响应及动态性能§3.３.1传递函数标准形式及分类√ξ2-1S1,2=-ξωn±ωnS1,2=-ξωn-ωn=S1,2=±jωn0＜ξ

5、＜1ξ＝1ξ＝0ξ＞1j0j0j0j0二阶系统单位阶跃响应s2+2ξωns+ωn2Φ(s)=ωn2-±j√1-ξ2ωnS1,2=ωnξh(t)=1T2tT1T21e+T1tT2T11e+h(t)=1-(1+ωnt)e-ωtnh(t)=1-cosωntj0j0j0j0T11T21ξ＞1ξ＝10＜ξ＜1ξ＝0sin(ωdt+β)e-ξωth(t)=√1-ξ211n过阻尼临界阻尼欠阻尼零阻尼§3.3二阶系统的时间响应及动态性能§3.3.21（临界阻尼，过阻尼）时系统动态性能指标的计算1）§3.3二阶系统的时间响应及动态性能§3.3.2x1（临界阻尼，过阻尼）时系统动态性能指标的计算（2）输入阶

6、跃函数§3.3二阶系统的时间响应及动态性能§3.3.2x1（临界阻尼，过阻尼）时系统动态性能指标的计算3）例3-3某系统闭环传递函数，计算系统的动态性能指标。解查图3-7可得§3.3二阶系统的时间响应及动态性能§3.3.30≤<1（0阻尼、欠阻尼）时系统动态性能指标的计算1）1.0x1时系统极点的两种表示方法（1）直角坐标表示：（2）“极”坐标表示§3.3二阶系统的时间响应及动态性能§3.3.30≤<1（0阻尼、欠阻尼）时系统动态性能指标的计算2）2．欠阻尼二阶系统的单位阶跃响应§3.3二阶系统的时间响应及动态性能§3.3.30≤<1（0阻尼、欠阻尼）时系统动态性能指标的计算3）§3.

7、3二阶系统的时间响应及动态性能§3.3.30≤<1（0阻尼、欠阻尼）时系统动态性能指标的计算4）系统单位脉冲响应为：§3.3二阶系统的时间响应及动态性能§3.3.30≤<1（0阻尼、欠阻尼）时系统动态性能指标的计算5）§3.3二阶系统的时间响应及动态性能§3.3.30≤<1（0阻尼、欠阻尼）时系统动态性能指标的计算1）3.指标计算:（1）峰值时间：（2）超调量§3.3二阶系统的时间响应及动态性能§3.3.30