控制系统的性能分析.ppt

《控制系统的性能分析.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第六章控制系统的性能分析第一节灵敏度第二节控制系统的时域和频域性能指标第三节控制系统的误差分析和计算1控制工程基础6.1灵敏度灵敏度是系统对各个孤立环节依赖关系的度量。设α是前向通道传函G(S)的一个参数，则G(S)对于参数α的灵敏度定义为：2控制工程基础对α的灵敏度比前向通道传函G(S)对α的灵敏度降低了倍。闭环系统优点：降低误差3控制工程基础若β为反馈回路H(S)的一个参数，对β的灵敏度为：4控制工程基础例6－15控制工程基础6.2控制系统的时域和频域性能指标主要介绍时域性能指标和频域性能指标之间的关系。6.2.

2、1时域性能指标上升时间：峰值时间：最大超调量：调整时间：6.2.2频域性能指标和时域性能指标的关系零频值：M(0)谐振峰值：谐振频率：带宽：6控制工程基础7控制工程基础零频值：M(0)指频率趋于0时，系统稳态输出的幅值与输入幅值之比。8控制工程基础2.复现带宽与复现频率若给定△为系统复现低频输入信号的允许误差，而系统复现低频输入信号的误差不超过△时的最高频率为，则称为复现频率，0～为复现带宽。9控制工程基础3.相对谐振峰值和谐振频率10控制工程基础由式6-10,11,6-1211控制工程基础12控制工程基础4.截止频

3、率和带宽0～：是指闭环频率特性的幅值下降到其零频值M(0)的70.7%的频率，对M(0)=1的系统，对数幅值为－3dB时的频率就是截止频率，频率范围0～为带宽。输入频率高于，则输出急剧衰减，形成响应的截止状态，故称为截止频率。对二阶系统，当对高阶系统13控制工程基础总结：14控制工程基础6.2.3开环对数频率特性与时域性能指标的关系1.低频段开环玻德图上第一个转折频率之前的频段，主要影响时间响应的结尾段。开环玻德图低频段渐近线的斜率反映系统含积分环节的个数（系统型别），而它的高度则反映系统的开环增益，因此，低频渐近线

4、的斜率和高度决定着系统的稳态精度。一般在保证稳定的前提下，K越大，系统型别越高，则系统稳态精度越好。一般取。15控制工程基础2.中频段是指开环玻德图增益交界频率附近的频段。在控制系统的设计中，一般闭环频率特性的谐振峰值和截止频率都处于这一频段中，谐振峰值的大小决定着时间响应振荡的强弱，而闭环截止频率的高低则决定着时间响应的快慢。因此，频率特性中频段的形状主要影响时间响应的中间段。一般，中频段斜率－20dB/dec,且16控制工程基础17控制工程基础3.高频段是指频率大于，小于20的区域。高频段反映了时间响应起始段的情

5、况，对动态过程影响不大。它反映了系统对输入高频干扰信号的抑制能力。高频段斜率越大，系统抗干扰能力越强。18控制工程基础6.3控制系统的误差分析和计算6.3.1偏差、误差和稳态误差图6－5控制系统的方块图偏差：B(S)X(S)Y(S)误差：被控量的期望值Ya(S)与被控量的实际值Y(S)之差。19控制工程基础稳态误差：由于偏差和误差之间有确定的关系，同时，在单位反馈系统中，误差和偏差相等，因此，本书主要讨论稳态偏差。稳态偏差：运用终值定理公式条件：的极点均位于S左半平面（包括坐标原点）20控制工程基础6.3.2稳态偏差

6、（误差）的计算图6－5控制系统的方块图X(S)Y(S)结论：控制系统的稳态误差取决于输入信号及系统的结构和参数。21控制工程基础系统类型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22控制工程基础典型输入信号作用下系统的稳态偏差1.单位阶跃输入令系统开环传递函数为0型系统：Ⅰ型系统：Ⅱ型系统：23控制工程基础2.单位斜坡输入0型系统：Ⅰ型系统：Ⅱ型系统：24控制工程基础3.单位抛物线函数输入0型系统：Ⅰ型系统：Ⅱ型系统：Ⅲ型系统：25控制工程基础输入类型0型∞∞Ⅰ型0∞Ⅱ型00从表中可看

7、出：系统型别越高，对信号的跟踪能力越强，误差越小。同一型别，跟踪慢信号的误差小。26控制工程基础例6－227控制工程基础6.3.3在干扰输入下的稳态误差图6－5控制系统的方块图X(S)Y(S)在干扰作用下，系统的偏差为：结论：在干扰作用下，系统的稳态偏差与开环传函，干扰及干扰作用的位置有关。28控制工程基础总稳态偏差：总稳态误差：注意：求稳态误差，前提条件是系统稳定。29控制工程基础例6－3：30控制工程基础例6－431控制工程基础6.3.4提高系统稳态精度的措施若控制系统既要求稳态误差小，又要求有良好的动态性能，可

8、采用复合控制的方法，或称顺馈的方法对误差进行补偿，方法主要有两种。1.按输入补偿图6－8补偿输入产生的误差的顺馈控制32控制工程基础2.按干扰补偿图6－9补偿干扰产生的误差的前馈控制33控制工程基础作业：P1526－46－56－66－934控制工程基础