控制工程基础第3章 时域瞬态响应分析ppt课件.ppt

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1、第三章时域瞬态响应分析3.1时域响应及典型输入信号3.2一阶系统的瞬态响应3.3二阶系统的瞬态响应3.4时域分析性能指标3.5机电系统时域瞬态响应的实验方法3.1时域响应及典型输入信号瞬态响应：系统在某一输入信号的作用下其输出量从初始状态到稳定状态的响应过程。稳态响应：当某一信号输入时，系统在时间趋于无穷大的时候的输出状态。两个概念3.1.1阶跃函数atxi(t)3.1.2斜坡函数atxi(t)3.1.3加速度函数txi(t)3.1.4脉冲函数txi(t)t03.2一阶系统的瞬态响应63%xo(t)terrorxo(t)t1/Txo(t)t3.3二阶系统的瞬态响应特征多项式特

2、征根：ωn:无阻尼自然频率；ζ:阻尼比给定单位阶跃输入特征方程：1).零阻尼:a:输出方程:b:响应曲线:continuousoscillation连续振荡2).欠阻尼:有阻尼自然频率衰减振荡曲线a:输出方程:b:响应曲线:3).临界阻尼:a:输出方程:b:响应曲线:4).过阻尼:a:输出方程:b:响应曲线:3.4时域分析性能指标1.0Tr1Tr超调量TpTsMpess10%90%1.求上升时间因为所以由于上升时间是输出响应首次达到稳态值的时间，故2.求峰值时间3.求最大超调量4.求调整时间以进入±5%的误差范围为例，解得当阻尼比ζ较小时，有同理可证

3、，进入±2%的误差范围，则有例3－1：系统总的传递函数：例3－2：系统总的传递函数：例变换成标准形式系统的单位阶跃响应曲线如图所示，试确定K1K2和a的数值。K1R(s)C(s)－0.82.182练习ab解：由（b）可得c（∞）＝2,Mp＝＝0.09，tp＝0.8s闭环传递函数：G（s）＝系统输出：C（s）＝G（s）R（s）＝因为c（∞）＝sC（s）=K1＝G(0)=2,因此得K1＝2。该值是闭环传递函数在s=0时得值，即阶跃响应的稳态输出值。利用超调量和峰值时间公式算得：ξ＝，ωn＝＝4.946因为ωn2＝K2，2ξωn＝a，所以求得两个参数K2＝24.46，a＝6.01。

4、答案设一单位反馈控制系统的开环传递函数为G（s）＝试求系统对单位阶跃输入的响应，并求其上升时间和最大超调量。练习非典型形式作业3－5，3－7，3－113.6机电系统时域瞬态响应的实验方法典型信号的产生：脉冲信号：重锤迅速敲击作为脉冲输入，同时设法使敲击的冲量一致；从被测系统上发射质量，以其反作用力作为脉冲输入阶跃信号：打开直流电源开关；用周期足够长的方波作为交替的正负阶跃信号；快速的抽掉垫块，在弹簧的作用下产生阶跃角位移斜坡信号：周期足够长的三角波作为交替的正反斜坡输入；用大惯量恒速转动体与被测系统的输入端快速结合产生恒速输入试验常用的测量传感器旋转变压器：输出电压随转子转角

5、变化的角位移测量装置感应同步器：应用电磁感应原理测量位移的高精度检测元件光电编码器：码盘式角度－数字检测元件光栅传感器：高精度的位移检测元件电位器：简单的将位移变化转化成输出电压变化的传感器第一章习题参考答案1－6给定信号力弹簧液压控制器燃料阀门发动机减速齿轮旋转飞轮+_向心力ω