《时域响应分析》PPT课件.ppt

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1、第三章控制系统的时域分析作者：浙江大学邹伯敏教授自动控制理论普通高等教育“九五”部级重点教材7/21/20211第三章控制系统的时域分析第一节典型的试验信号典型的试验信号一般应具备两个条件自动控制理论（1）信号的数学表达式要简单（2）信号易于在实验室中获得一、阶跃输入图3-1二、斜坡信号7/21/20212第三章控制系统的时域分析自动控制理论三、等加速度信号等加速度信号是一种抛物线函数，其数学表达式为四、脉冲信号图3-27/21/20213第三章控制系统的时域分析五、正弦信号自动控制理论7/21/20214第三章控制系统的时域分析第

2、二节一阶系统的时域响应一阶系统的方框图如图3-3所示，它的传递函数为图3-3自动控制理论一、单位阶跃响应7/21/20215第三章控制系统的时域分析阶跃响应曲线C（t）上升到其终值的63.27，对应的时间就是系统的时间常数T自动控制理论二、单位斜坡响应7/21/20216第三章控制系统的时域分析自动控制理论三、单位脉冲响应线性定常系统的性质（1）一个输入信号导数的时域响应高于该输入信号的时域响应的导数（2）一个输入信号积分的时域响应高于该输入信号的时域响应的积分结论：了解一种典型信号的响应，就可据知于其它信号作用下的响应。7/21/

3、20217第三章控制系统的时域分析第三节二阶系统的时域响应一、传递函数的导求图3-6自动控制理论7/21/20218第三章控制系统的时域分析图3-7图3-6所示系统的框图及简化框图自动控制理论二、二阶系统的单位阶跃响应标准形式：7/21/20219第三章控制系统的时域分析图3-8二阶系统的框图自动控制理论1、7/21/202110第三章控制系统的时域分析自动控制理论或写作2、图3-9二阶系统的实极点7/21/202111第三章控制系统的时域分析自动控制理论3、二阶过阻尼系统的近似处理7/21/202112第三章控制系统的时域分析自动

4、控制理论近似计算值：三、二阶系统阶跃响应的性能指标1、上升时间当被控制量c(t)首次由零上升到其稳态值所需的时间,称上升时间tr。图3-13二阶系统瞬态响应的性能指标7/21/202113第三章控制系统的时域分析自动控制理论求得：2、峰值时间瞬态响应第一次出现峰值的时间叫峰值时间,用tp表示7/21/202114第三章控制系统的时域分析自动控制理论3、超调量Mp图3-14二阶系统的关系曲线4、调整时间ts阶跃响应曲线开始进入偏离稳态值±Δ的误差范围,并且从此不现超越这个范围的时间称为系统调整时间,用ts表示之，其中Δ为5%或2%。7

5、/21/202115第三章控制系统的时域分析自动控制理论求得：近似计算：5、稳态误差定义：时，系统的参考输入与输出之间的误差7/21/202116第三章控制系统的时域分析自动控制理论四、二阶系统阶的动态校正1、比例微分(PD)校正校正前图3-7b所示系统的特征方程为：图3-15具有PD校正的二阶系统对应的校正后，系统特征方程为：7/21/202117第三章控制系统的时域分析调节Kp值,使之满足稳态误差ess要求,然后调节Kp值使之满足ξ的要求。自动控制理论2、测速反馈校正图3-16随动系统框图图3-17图3-16的等效图7/21/2

6、02118第三章控制系统的时域分析自动控制理论例3-1图3-18控制系统的框图图3-19图3-18的等效图解：据此画出图3-19。7/21/202119第三章控制系统的时域分析第四节高阶系统的时域响应设高阶系统闭环传递函数的一般形式自动控制理论7/21/202120第三章控制系统的时域分析自动控制理论即：（1）高阶系统的时域响应瞬态分量是由一阶惯性环节和二阶震荡环节的响应分量合成，其中控制信号极点所对应的拉氏反变换为系统响应的稳态分量，传递函数极点所对应的拉氏反变换为系统响应的瞬态分量结论（2）系统瞬态分量的形式由闭环胡点的性质决定

7、，调整时间的长短主要取决于最靠近虚轴的闭环极点；闭环零点只影响瞬态分量幅值的大小正负和符号的正负7/21/202121第三章控制系统的时域分析（3）如果闭环传递函数中有一极点距坐标原点很近，则其产生的瞬态分量可略去不计（4）如果闭环传递函数中有一个极点与一个零点十分靠近，则该极点所对应的瞬态分量幅值小，也可略去（5）如果所有闭环极点均具有负实部，则所有的瞬态分量将随着时间的增长面不断衰减，最后只有稳态分量。闭环极点均位于S左半平面系统，称为稳定系统（6）如果闭环极点中有一对（或一个）极点距离虚轴最近，且其附近没有闭环零点，而其它闭环

8、极点与虚轴的距离都比该极点与虚轴距离大5倍以上，则称此对极点为系统的主导极点自动控制理论7/21/202122第三章控制系统的时域分析第六节线性定常系统的稳定性稳定的充要条件设一线性定常系统原处于某一平衡状态，若它在瞬间受到某一扰动而