最新自动控制原理第三章-3.1ppt课件.ppt

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1、自动控制原理第三章-3.1主要内容什么是时域分析法时域分析法的条件一阶系统的时域分析一.什么是时域分析法分析控制系统的方法1.建立系统的数学模型2.采用相应的分析方法时域分析法根轨迹方法经典控制理论频域分析法时域分析法定义根据系统的微分方程，以拉普拉斯变换作为数学工具，直接解出控制系统的时间响应，然后根据响应的表达式以及时间响应曲线来分析系统的控制性能，并找出系统结构，参数与这些性能之间的关系的方法。特点：直接、准确、易于理解1.典型输入信号（二）单位斜坡函数其拉氏变换式跟踪通信卫星的天线控制系统，数控机床加工斜面时的给进指令等，都可

2、以采用斜坡信号作为典型输入信号。1.典型输入信号（三）单位脉冲函数其拉氏变换式单位脉冲作用在现实中是不存在的，它是某些物理现象经过数学抽象化处理的结果。脉冲电信号、冲击力、阵风或大气流等，可近似为脉冲信号。1.典型输入信号（四）正弦函数其拉氏变换式海浪对船体的扰动，伺服振动台的输入指令，电源及机械振动的噪音等都可以近似为正弦作用。2.典型时间响应动态过程——动态性能（又叫瞬态过程或过渡过程）稳态过程——稳态性能动态性能指标定义：描述稳定的系统在单位阶跃函数作用下，动态过程随时间t变化的指标，称为动态性能指标。延迟时间上升时间峰值时间

3、调节时间超调量典型单位阶跃响应延迟时间td——响应曲线到达稳态值50%所需要的时间，称为延迟时间。典型单位阶跃响应上升时间tr——它有两种定义：(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(2)，对无振荡的系统常用(1)。典型单位阶跃响应峰值时间——响应曲线到达第一个峰值所需的时间，定义为峰值时间。典型单位阶跃响应调节时间ts——响应曲线从零开始到进入稳态值的95%~105%（或98%~102%）误差带时所需要的时间，定义为调节时间。典型单位阶跃响应超调量s

4、p%——在响应过程中，超出稳态值的最大偏离量与稳态值之比，常以百分比表示，即超调量sp%＝h(t)t时间tr上升峰值时间tpAB超调量σ%=AB100%动态性能指标定义1h(t)t调节时间tsh(t)t时间tr上升峰值时间tpAB超调量σ%=AB100%调节时间tsh(t)t上升时间tr调节时间ts动态性能指标定义2h(t)tAB动态性能指标定义3trtptsσ%=BA100%2.典型时间响应动态过程——动态性能稳态过程——稳态性能（详见3.5和3.6节）稳态性能：稳态误差是描述系统稳态性能的一种性能指标，通常在阶跃函数、斜坡函数或加

5、速度函数作用下进行测定或计算。若时间趋于无穷时，系统的输入量不等于输入量或输入量的确定函数，则系统存在稳态误差。稳态误差是系统控制精度或抗扰动能力的一种度量。主要内容什么是时域分析法时域分析法的条件一阶系统的时域分析三.一阶系统的时域分析一阶系统：以一阶微分方程作为运动方程的控制系统。标准形式：传递函数：T为时间常数如右图所示的RC系统1.一阶系统的数学模型2.一阶系统的单位阶跃响应当输入信号为理想单位阶跃函数，系统的输出称为单位阶跃响应。显然，峰值时间tp和超调量σp%都不存在，所以一阶系统的单位阶跃响应的主要性能指标就是其调节时间

6、ts，它表征了系统过渡过程的快慢。一阶系统的时间常数T越小，调节时间ts越短，响应曲线越快接近稳态值。例3-1一阶系统的结构如图所示，试求该系统单位阶跃响应及调节时间ts。如果要求(秒)，试问系统的反馈系数应该如何选取?解：由系统结构图可写出闭环传递函数：由闭环传递函数可得该系统的单位阶跃响应为：根据题意，要求，则:调节时间：所以二.单位脉冲响应当输入信号为理想单位脉冲函数，系统的输出称为单位脉冲响应。1/TTtr(t)响应曲线为一单调下降的指数曲线。若定义该指数曲线下降到其初始值的5％所需的时间为脉冲响应调节时间，则仍有三.单位斜坡

7、响应当输入信号为单位斜坡函数，系统的输出称为单位斜坡响应。TTtr(t)线性定常系统的重要特性输入信号输出响应单位脉冲单位阶跃单位斜坡t线性定常系统的重要特性：在零初始条件下，系统对输入信号导数的响应，就等于系统对该输入信号响应的导数；或者，系统对输入信号积分的响应，就等于系统对该输入信号响应的积分。小节主要内容时域分析法的概念时域分析法的条件典型初始状态典型外作用衡量系统的指标一阶系统在典型外作用下的响应重点掌握基本概念一阶系统阶跃响应的特点企业损益管理销售收入预测销售收入是指企业在生产经营活动中由于销售商品或产品、提供劳务等所得的

8、收入。基本业务收入其他业务收入销售收入预测时间序列时间序列的编制原则时间长短统一原则总体范围统一原则计算方法统一原则总原则：可比原则时间序列变动的形态长期趋势变动（直线、曲线）季节变动（一年以内）循环变动（一年以上）不规