時域分析



典型輸入信號

脈沖函數(shù),階躍函數(shù),斜坡函數(shù),拋物線函數(shù),正弦函數(shù)

瞬態(tài)過程的性能指標(biāo):通常以階躍響應(yīng)來衡量系統(tǒng)控制性能的優(yōu)劣和定義瞬態(tài)過程的時域性能指標(biāo)。穩(wěn)定的系統(tǒng)?(不計(jì)擾動)的單位階躍響應(yīng)函數(shù)有哀減振蕩和單調(diào)變化兩種。

1)衰減振蕩

衰減振蕩的瞬時過程

延遲時間?t_u0z1t8os ?:輸出響應(yīng)第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的50%所需時間

上升時間?t_{r} :輸出響應(yīng)第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值y(無窮)所需時間

峰值時間?t_{p} ?:輸出響應(yīng)超過穩(wěn)態(tài)值達(dá)到第一個峰值y_{max} 所需時間

最大超調(diào)量?δ%: 瞬時過程中輸出響應(yīng)的最大值超過穩(wěn)態(tài)值的百分?jǐn)?shù)? ??δ% =\frac{y_{max} -y(無窮)}{y(無窮)} *100%

\bullet 調(diào)節(jié)時間或過渡時間?t_{s}

真振蕩次數(shù)N:在調(diào)節(jié)時間內(nèi)y(t)偏離穩(wěn)態(tài)值的振蕩次數(shù)

在上述幾種性能指標(biāo)中,tp,tr,ts表示瞬態(tài)過程進(jìn)行的快慢,是快速性指標(biāo);而δ%,N反映瞬態(tài)過程的振蕩程度,是振蕩性指標(biāo)。其中δ%和ts是兩種最常用的性能指標(biāo)。

2).單調(diào)變化

單調(diào)變化響應(yīng)

這種系統(tǒng)就無需采用峰值時間和最大超調(diào)量這兩個指標(biāo)。此時最常用的是調(diào)節(jié)時間ts這一指標(biāo)來表示瞬態(tài)過程的快速性。有時也采用上升時間這一指標(biāo)。


一階系統(tǒng)的瞬時響應(yīng)





注意:對一階系統(tǒng)而言,反饋加深可使調(diào)節(jié)時間減小,但隨著反饋加深,系統(tǒng)輸出的幅值逐漸減小



二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)(二階微分方程)


數(shù)學(xué)模型



3,4單調(diào)上升

隨著ζ的增加,y(t)將從無衰減的周期運(yùn)動變?yōu)橛兴p的正弦運(yùn)動,當(dāng)ζ>=1時y(t)單調(diào)上升



性能指標(biāo)以及系統(tǒng)參數(shù)的關(guān)系

瞬態(tài)過程的性能指標(biāo):通常以階躍響應(yīng)來衡量系統(tǒng)控制性能的優(yōu)劣和定義瞬態(tài)過程的時域性能指標(biāo)。穩(wěn)定的系統(tǒng)?(不計(jì)擾動)的單位階躍響應(yīng)函數(shù)有哀減振蕩和單調(diào)變化兩種。

1)衰減振蕩(0<ζ<1)

上升時間? tr

峰值時間tp?

最大超調(diào)量δ%:?瞬時過程中輸出響應(yīng)的最大值超過穩(wěn)態(tài)值的百分?jǐn)?shù)?δ%?=



調(diào)節(jié)時間或過渡時間 ts

振蕩次數(shù)N:在調(diào)節(jié)時間內(nèi)y(t)偏離穩(wěn)態(tài)值的振蕩次數(shù)



2)非振蕩瞬態(tài)過程(?ζ>=1 )

2.1? ??ζ=1時,?用調(diào)節(jié)時間ts就可以描述瞬態(tài)過程的性能



高階系統(tǒng)分析

三階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)


高階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)





系統(tǒng)穩(wěn)定性及代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)(勞倫斯判據(jù))

系統(tǒng)穩(wěn)定基本概念及充要條件



高階系統(tǒng)勞倫斯判據(jù)

勞倫斯穩(wěn)定性判據(jù)


例題:a3s^3+a2s^2+a1s+a0=0,判斷穩(wěn)定性

1,寫勞斯陣










穩(wěn)態(tài)誤差分析


誤差及穩(wěn)態(tài)誤差定義

當(dāng)系統(tǒng)為單位反饋時,系統(tǒng)誤差等于系統(tǒng)偏差

系統(tǒng)誤差與系統(tǒng)偏差關(guān)系 :E(s)=U(s)- B(s)=H(s)*\varepsilon (s)

只有穩(wěn)定的系統(tǒng),才有穩(wěn)態(tài)誤差



給定輸入作用下系統(tǒng)誤差分析


位置誤差系數(shù)Kp

速度誤差系數(shù)Kv

加速度誤差系數(shù)Ka






擾動輸入作用下系統(tǒng)誤差分析

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