《动态响应》PPT课件

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1、第六章动态响应1第一节响应的概念1．响应：对于某一环节（系统）的输入，必有一定的输出(响应)。2．动态响应：对某一环节（系统）加入单位阶跃输入x(t)时，其响应y(t)开始逐渐上升，直到稳定在某一定值上为止。响应y(t)在达到一定值之前的变化状态称为过渡状态（动态）。此时的响应称为动态响应。（简单，易懂；大致了解系统的动态特性）3．稳态响应：y(t)在到达一定值时的状态称为稳定状态（稳态）。此时的响应成为稳态响应。4．频率响应：对某一环节（系统）加入不同频率的正弦波输入x(t)时，输出在到达稳态时的信号值与输入信号值的振幅比以及相位差

2、称为频率响应。（系统响应特性的另一评价；正确地掌握实际的响应特性）2第二节响应特性的评价-动态响应法单位阶跃输入x(t):环节G(S)的单位阶跃响应y(t)一、比例环节的动态响应3二、积分环节的动态响应三、微分环节的单位阶跃响应四、时间滞后环节的单位阶跃响应（L:滞后时间）五、一阶延迟环节的单位阶跃响应.（T为时间常数）4T为输出上升到目标值的63.2%时的时间；T越小，输出曲线的上升趋势越急，响应就越快。T为响应速度的参照量；称为一阶延迟环节的时间常数。六、二阶延迟环节的单位阶跃响应1．=0时y(t)=1-sin(nt-90)

3、；以y(t)=1为中心线，进行幅值为1的正弦波振动。2．0<<1时输出以y(t)=1为目标值，并在其上下振动的同时，振幅随指数规律衰减，最终稳定在y(t)=1处。3．>1时输出以y(t)=1为目标值，逐步上升，最终稳定在y(t)=1处。5第三节响应特性的评价-频率响应法一、概念1．频率响应：对某一环节（系统）加入不同频率的正弦波输入x(t)=Asint时，输出y(t)=B()sin(t-())在到达稳态时的信号值与输入信号值的振幅比以及相位差称为频率响应。2．幅频响应曲线：振幅比(B()/A)VS频率()3．相频响应

4、曲线：相位差(())VS频率()4．频率响应曲线图：同时表示有幅频响应曲线和相频响应曲线的图65．频率传递函数G(j)6．Bode图（对数频率法）给传递函数为G(S)的环节（系统）加以单位正弦信号sint时，其输出可用G(j)来表示Bode图：横轴以对数单位来表示角频率；纵轴表示增益(20logG(j)，以dB为单位)和相位角(G(j)，以为单位)。特点：(1)在很宽的范围内简单明了地表示着增益及相位角的变化；用实验可得到较准确的数据。(2)从曲线的形状上可以判断特性。(3)可以判断稳定性、定量地掌握稳定性的

5、程度。7二、主要环节的Bode图比例环节G(S)=Kp；频率传递函数G(j)=Kp。增益曲线为频率每增加10倍增益减小-20[dB]的直线，将其称为-20dB/dec线。此增益曲线与0dB线的交叉点所对应的角频率gc称为剪切频率。它反映着响应速度的快慢。相位曲线为一条-90[]的直线83.微分环节G(S)=TDS；TD为微分时间；频率传递函数G(j)=jTD增益：G(j)=TD=20log10(TD)[dB]相位角：G(j)=tg-1(TD/0)=+90[]增益曲线为+20dB/dec的线；相位曲线为一条

6、+90[]的直线。4．一阶延迟环节G(S)=K/(TS+1)；K为增益(K=1)；T为时间常数。增益曲线在低频域以0dB的直线为渐进线、在高频域以-20dB的直线为渐进线，这两条渐进线在CT=1处相交，此交点的频率C被称为转折频率。这是评价动态特性的一个指标。相位曲线在低频域以0的直线为渐进线、在高频域以-90的直线为渐进线，在C=1/T处的值恰为-45。时间常数T越小，响应性能越好；反映在Bode图上T越小，转折频率越大，即频带变宽，追踪性能变好。920log10G(j)=20log10n2-10log10{(

7、n2-2)2+(2n)2}(dB)增益曲线：逐渐减小时，增益0[dB]。=n时，增益=-20log102[dB]。逐渐增大时，增益-40log10(/n)[dB]。即在高频域，增益曲线是以-40dB/dec线为渐进线的。10相位曲线：逐渐减小时，相位角0[]。=n时，相位角=-90[]。=n为相位曲线的拐点。逐渐增大时，相位角-180[]。对于二阶延迟环节的动态响应，阻尼系数越小越容易发振，对应在Bode图上则为增益的共振值Mp变大；动态响应的终值稳定性，在Bode图上则由增

8、益曲线在低频域的值的大小来表示。11比例环节的波特图二阶延迟环节的波特图12第四节稳态特性及其性能指标一、稳态偏差对于稳定的反馈控制系统来说，假如单位阶跃输入信号时，其输出(被控制量)在一定的时间后，以某一目标值为目标，