《误差分析》PPT课件

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1、第五章控制系统的误差分析第一节误差的基本概念第二节稳态误差系数与稳态误差第三节动态误差系数与稳态误差第四节扰动作用下的系统稳态误差1线性系统的稳态误差系统稳定是前提控制系统的性能动态性能稳态性能(控制精度）稳态误差稳态误差的不可避免性？摩擦，不灵敏区，零位输出等非线性因素输入函数的形式不同(阶跃、斜坡、或加速度)本节主要讨论系统结构--系统类型输入作用方式不同结构形式与稳态误差之间的关系如何减少稳态误差25.1误差的基本概念一、误差与偏差输出的实际值输出的希望值在实际系统中是可以量测的(真值很难得到)E(s)=0时，C(s)=Cr(s)Cr(s)=R(s)/H(

2、s)E’(s)=R(s)/H(s)-C(s)E(s)/H(s)=R(s)/H(s)-C(s)E’(s)=E(s)/H(s)误差与偏差关系若H(s)=1,偏差等于误差可通过分析、计算、测量偏差求误差3二、稳态误差计算基本公式1、控制信号作用下4二阶系统在斜坡输入作用下的响应的误差曲线5二阶系统在阶跃输入作用下的响应的误差曲线有瞬态分量、稳态分量控制系统跟踪不同输入信号的能力不同稳态误差：如果在稳态时，系统的输出量与输入量不能完全吻合，就认为系统有稳态误差。这个误差表示系统的准确度。稳态特性：稳态误差是系统控制精度或抗扰动能力的一种度量。6公式条件：的极点均位于S左半

3、平面（包括坐标原点）输入形式结构形式开环传递函数给定的稳定系统，当输入信号形式一定时，系统是否存在稳态误差，就取决于开环传递函数所描述的系统结构终值定理，求稳态误差。2、扰动作用下esN3、共同作用下es=ess+esN75.2稳态误差系数与稳态误差令系统开环传递函数为！系统类型(type)与系统的阶数(order)的区别8令)()()()(00==nnSKsHsGSKsHsG系统稳态误差计算通式则可表示为lim)]([lim010+=+nnSKsRSessss分别讨论阶跃、斜坡和加速度函数的稳态误差情况9阶跃信号输入令1)()(lim1)()(1)(lim0

4、000+=+=+=pssssKRsRsHRsGsHsSRe)()(lim0=sRsHKsp令Staticpositionerrorconstant要求对于阶跃作用下不存在稳态误差，则必须选用Ⅰ型及Ⅰ型以上的系统10斜坡信号输入)(,)(2000===SvsRconstvtvtr令静态速度误差系数Staticvelocityerrorconstant11加速度信号输入令令静态加速度误差系数Staticaccelerationerrorconstant1213静态位置误差系数静态加速度误差系数K∞∞Ⅱ型0K∞Ⅰ型00K0型误差系数类型静态速度误差系数14输入类型

5、0型∞∞Ⅰ型0∞Ⅱ型00一阶无差系统二阶无差系统1500Ⅱ型∞0Ⅰ型∞∞0型输入类型静态位置误差系数静态加速度误差系数K∞∞Ⅱ型0K∞Ⅰ型00K0型误差系数类型静态速度误差系数16一单位反馈控制系统，若要求：⑴跟踪单位斜坡输入时系统的稳态误差为2。⑵设该系统为三阶，其中一对复数闭环极点为。求满足上述要求的开环传递函数。根据⑴和⑵的要求，可知系统是Ⅰ型三阶系统，因而令其开环传递函数为例解：因为按定义相应闭环传递函数17减小系统稳态误差的方法提高开环增益提高系统类型采用复合控制，（反馈控制基础上增加顺馈环节）注意:1)稳态误差反映系统的稳态性能,Kp、Kv、Ka均为系

6、统过渡过程结束后,输出跟踪输入,但存在位置上的误差2)“位置”、“速率”广义的理解，如温度等3）注意误差系数的量纲183.6.3扰动作用下的稳态误差负载力矩的变化、放大器的零点漂移、电网电压波动和环境温度的变化等，这些都会引起稳态误差。扰动不可避免它的大小反映了系统抗干扰能力的强弱。扰动稳态误差控制对象控制器下面分析扰动对输出的影响输出对扰动的传递函数(3-71)由扰动产生的输出(3-72)图3-23控制系统20系统的理想输出为零扰动产生的输出端误差信号(3-73)(3-74)终值定理若令图3-23中的(3-75)开环传递函数为(3-76)(3-77)21下面讨论

7、时系统的扰动稳态误差。0型系统当扰动为一阶跃信号，即(3-78)I型系统对参考输入，都是I型系统，产生的稳态误差也完全相同抗扰动的能力是完全不同阶跃信号22斜坡信号阶跃信号斜坡信号23扰动稳态误差只与作用点前的结构和参数有关。如中的时，相应系统的阶跃扰动稳态误差为零；斜坡稳态误差只与中的增益成反比。至于扰动作用点后的，其增益的大小和是否有积分环节，它们均对减小或消除扰动引起的结论稳态误差没有什么作用。24II型系统三种可能的组合结论第一种组合的系统具有II型系统的功能，即对于阶跃和斜坡扰动引起的稳态误差均为零第二种组合的系统具有I型系统的功能，即由阶跃扰动引起的稳

8、态误差为零