自动控制理论第11讲稳态误差分析ppt课件.ppt

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1、第十一讲控制系统稳态分析主要内容第十一节控制系统的稳态误差一、稳态误差的概念二、给定稳态误差三、扰动稳态误差四、控制系统的结构类型第十二节给定稳态误差和扰动稳态误差分析第十一节控制系统的稳态误差一、稳态误差的概念控制系统结构图控制系统的性能：动态性能和稳态性能稳态性能用稳态误差来描述讨论稳态误差的前提是系统是稳定的误差：误差定义为输入量与反馈量的差值：稳态误差：一个稳定系统经过足够长的时间后其暂态响应已衰减到微不足道，稳态响应的期望值与实际值之间的误差。稳态误差定义为：稳态误差不仅与其传递函数有关，而且与输入信号的形式和大小有关。说明：误差产生的原因是

2、多样的，我们只研究由于系统结构、参量、扰动信号以及输入信号所引起的误差。二、给定稳态误差传递函数在给定信号作用下，系统的稳态误差称为是给定稳态误差，用esr表示。给定信号作用下的误差传递函数为可由终值定理求得给定稳定误差为：三、扰动稳态误差传递函数在信号信号作用下，系统的稳态误差称为是扰动稳态误差，用esn表示。如果不考虑给定输入，对应于扰动量的响应就是扰动误差。所以：扰动作用下的误差传递函数为开环传递函数四、控制系统的结构类型控制系统结构类型定义设系统开环传递函数为：其中K为开环增益，为系统中含有的积分环节数对应于的系统分别称为0型，Ⅰ型和Ⅱ型系统。

3、【说明】1、控制系统的结构类型是根据开环传递函数中所含积分环节个数来定义的。2、控制系统的结构类型反映系统跟踪阶跃信号、斜坡信号和抛物线信号的能力。【例1】【解】控制系统的稳态误差与输入信号和系统结构有关系！第十二节给定稳态误差和扰动稳态误差分析一、给定稳态误差终值的计算二、给定稳态误差级数的计算三、扰动稳态误差终值的计算四、扰动稳态误差级数的计算（略）五、改善系统稳态性能的方法一、给定稳态误差终值的计算单位阶跃输入单位斜坡输入单位抛物线输入静态位置误差系数静态速度误差系数静态加速度误差系数1、静态稳态误差系数定义2、系统结构对稳态误差的影响0型系统的

4、给定稳态误差０型系统Ⅰ型系统Ⅱ型系统０型系统０型系统跟踪阶跃输入信号有误差I型系统的给定稳态误差Ⅰ型系统II型系统的稳态误差Ⅱ型系统控制系统类型、误差系数和稳态误差（系统在给定控制信号作用下）减小和消除稳态误差方法提高系统的开环增益增加开环传递函数中积分环节系统的稳定性【注意】(1)尽管将阶跃输入、速度输入及加速度输入下系统的误差分别称之为位置误差、速度误差和加速度误差，但对速度误差、加速度误差而言并不是指输出与输入的速度、加速度不同，而是指输出与输入之间存在一确定的稳态位置偏差。(2)如果输入量非单位量时，其稳态偏差（误差）按比例变化。(3)系统在多

5、个信号共同作用下总的稳态偏差误差等于多个信号单独作用下的稳态偏差（误差）之和。【例2】I型单位反馈系统的开环增益K=600s-1,系统最大跟踪速度max=24/s，求系统在最大跟踪速度下的稳态误差。【解】单位速度输入下的稳态误差I型系统系统的稳态误差为【例3】阀控油缸伺服工作台要求定位精度为0.05cm,该工作台最大移动速度vmax=10cm/s，若系统为I型，试求系统开环增益。单位速度输入下的稳态误差为系统的开环增益【例4】某控制系统的开环传递函数为试计算时系统的稳态误差。【解】该系统系Ⅱ型系统。输入信号是三个典型函数的合成。输入时的稳态误差为0

6、；输入的稳态误差为给定输入的稳态误差，计算为二、给定稳态误差级数的计算引例定义长除法一般公式引例在s=0的邻域展开泰勒级数在s=0的邻域t的邻域动态误差系数的定义动态位置误差系数动态速度误差系数动态加速度误差系数动态误差系数的长除法求取II型系统0型系统I型系统动态误差系数的一般公式I型系统三、扰动稳态误差终值的计算0型系统扰动作用下的稳态误差(V=k=l=0)1）只有三种值：0、常数（1/k1）、；2）扰动作用引起的常数稳态误差只与增益K1有关。扰动作用下的稳态误差表【例5】【解】增大开环放大倍数增加开环传递函数积分环节个数输入量补偿的复合

7、控制干扰补偿的复合控制五、改善系统稳态性能的方法控制器G1(s)的放大系数扰动误差求在单位阶跃扰动作用下的扰动误差essn增大开环放大倍数增加开环传递函数积分环节个数若位置随动系统：雷达跟踪系统、船舵操纵系统。输入量补偿的复合控制前馈/顺馈若系统在控制信号作用下干扰量补偿的复合控制作业3—14给定稳态误差分析3—15给定误差级数分析3—28给定误差和扰动误差分析