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《控制工程基础 第三章时域瞬态响应(第八讲)课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、时域响应以及典型输入信号稳态响应，瞬态响应典型输入信号一阶系统的单位阶跃响应曲线特点：(1)稳定，无振荡；(2)经过时间T曲线上升到0.632的高度；(3)调整时间为(3～4)T；(4)在t=0处，响应曲线的切线斜率为1/T；一阶系统的单位斜坡响应一阶系统的单位脉冲响应1.单位脉冲响应2.单位阶跃响应3.单位斜坡响应欠阻尼临界阻尼过阻尼零阻尼负阻尼0<ζ<1ζ=1ζ>1ζ=0ζ<0二阶系统的瞬态响应二阶系统的单位阶跃响应1.欠阻尼0<ζ<13.4时域分析性能指标时域分析性能指标是以系统对单位阶跃输入的瞬态响应形式给出的。例：下图所示系统，施加8.9N阶跃力后，记录其
2、时间响应如图，试求该系统的质量M、弹性刚度k和粘性阻尼系数D的数值。3.5高阶系统的瞬态响应一般的高阶机电系统可以分解成若干一阶惯性环节和二阶振荡环节的叠加。其瞬态响应即是由这些一阶惯性环节和二阶振荡环节的响应函数叠加组成。对于一般单输入——单输出的线性定常系统，其传递函数可表示为:设输入为单位阶跃，则如果其极点互不相同，则上式可展开成经拉氏反变换，得可见，一般高阶系统瞬态响应是由一些一阶惯性环节和二阶振荡环节的响应函数叠加组成的。当所有极点均具有负实部时，系统稳定。高阶系统的简化(1)距虚轴最近的闭环极点为主导极点。工程上当极点A距离虚轴大于5倍极点B离虚轴的距离
3、时，分析系统时可忽略极点A。(2)系统传递函数中，如果分子分母具有负实部的零、极点工程上认为某极点与对应的零点之间的间距小于它们本身到原点距离的十分之一时，即可认为是偶极子。数值上相近，则可将该零点和极点一起消掉，称之为偶极子相消。例：已知某系统的闭环传递函数为试求系统近似的单位阶跃响应。解：3.6机电系统时域瞬态响应的实验方法电路产生的方法其它方法脉冲力的产生阶跃角位移的产生电压－转角关系光电式角位移测量装置3.7Matlab在时间响应分析中的应用3.7.1求取单位阶跃响应step(num,den)或step(num,den,t)绘制系统的单位阶跃响应曲线。其中s
4、ys是由函数tf()、zpk()、ss()中任意一个建立的系统模型；num和den分别为系统的分子、分母多项式系数向量；t为选定的仿真时间向量。1.step(sys)或step(sys,t)2.y=step(sys,t)或[y,t]=step(sys)y=step(num,den,t)或[y,t]=step(num,den)计算系统的单位阶跃响应数据。3.7.2求取单位脉冲响应1.impulse(sys)绘制系统的单位脉冲响应曲线。2.y=impulse(sys,t)或[y,t]=impulse(sys)计算系统的单位脉冲响应数据。或impulse(sys,t)3.
5、7.3求取任意输入下系统的输出响应1.lsim(sys,u,t)u为给定输入构成的列向量，它的元素个数应该和t的个数是一致的。2.y=lsim(sys,u,t)或[y,t]=lsim(sys,u)计算在给定输入下系统的输出响应数据。绘制在给定输入下系统的输出响应曲线。例：对于下列系统传递函数----MATLABPrograml1.1----num=50;den=[25,2,1];step(num,den);grid;title('Unit--StepResponseofG(s)=50/(25s^2+2s+1)');下列程序将给出该系统的单位阶跃响应、单位脉冲响应和单
6、位斜坡响应曲线。G(s)=50/(25s+2s+1)的单位阶跃响应)2下列程序将给出该系统的单位脉冲响应曲线。----MATLABPrograml1.2----num=50;den=[25,2,1];impulse(num,den);grid;title('Unit--ImpulseResponseofG(s)=50/(25s^2+2s+1)');G(s)=50/(25s+2s+1)的单位脉冲响应2在MATLAB中没有斜坡响应命令，可利用阶跃响应命令求斜坡响应，先用s除G(s)，再利用阶跃响应命令。则对于单位斜坡输入量下列程序将给出该系统的单位斜坡响应曲线。----
7、MATLABPrograml1.3----num=50;den=[25,2,1,0];t=0:0.01:100;step(num,den,t);grid;title('Unit-SteprampResponseofG(s)=50/(25s^2+2s+1)');G(s)=50/(25s+2s+1)的单位斜坡响应)2第三章THEENDTHANKYOU时域瞬态响应法：分析控制系统的直接方法。优点：直观。缺点：分析高阶系统非常繁琐。频率响应是时域响应的特例，是控制系统对正弦输入信号的稳态响应。频率特性是系统对不同频率正弦输入信号的响应特性。频率特性分析法(频域法)是利用
