自动控制原理第三章

自动控制原理第三章Tag内容描述：<p>1、1 绪论 控制系统发展史、控制方式、基本组成、术语、分类 控制系统基本要求：稳定性、动态性能、稳态误差 2 控制系统的数学模型 控制系统的数学模型建立、传递函数 方框图等效变换、梅森公式 3 时域分析法 4 根轨迹法 5 频率分析法 6 控制系统的校正（设计、补偿与综合） 回顾与展望 1 第三章 线性系统的时域分析法 3.1 典型输入信号及线性系统的时域性能指标 3.2 一阶系统时域分析 3.3 二阶系统时域分析 3.4 高阶系统的时域分析 3.5 线性系统的稳定性 3.6 稳态误差及其计算 2 3-1 典型输入信号和线性系统的时域性能指标 时域分析：指控制。</p><p>2、3-6 线性系统的稳态误差及其计算 稳定是控制系统工作前提条件 （先判断稳定性） 控制系统的性能 动态性能 稳态性能： 稳态误差 稳态误差的 不可避免性 摩擦、不灵敏区、饱和等非线性因素 输入函数的形式 (阶跃、斜坡、加速度) 稳态误差是表征控制系统稳态性能的一项重要指标， 它表示系统对某种典型输入信号响应（跟踪、伺服）的 准确程度。稳态误差小，说明系统稳态时的实际输出与 希望输出之间的差别小，系统的稳态性能好。 系统误差：输出量的希望值 和实际值 之差。即 系统偏差：系统的输入 和主反馈信号 之差。即 系统稳态误差：当t。</p><p>3、第三章 线性系统的时域分析与校正练习题及答案3-1 已知系统脉冲响应试求系统闭环传递函数。解 3-2 设某高阶系统可用下列一阶微分方程近似描述，其中，。试证系统的动态性能指标为解 设单位阶跃输入当初始条件为0时有：1) 当 时; 2) 求（即从到所需时间)当 ; 当 ; 则 3) 求 3-3 一阶系统结构图如图3-45所示。要求系统闭环增益，调节时间s，试确定参数的值。解 由结构图写出闭环系统传递函数令闭环增益， 得：令调节时间，得：。3-4 在许多化学过程中，反应槽内的温度要保持恒定， 图3-46（a）和（b）分别为开环和闭环温度控制系统结构图，。</p><p>4、第三章 线性系统的时域分析与校正习题及答案3-1 已知系统脉冲响应，试求系统闭环传递函数。解 3-2 一阶系统结构如图所示。要求单位阶跃输入时调节时间s（误差带为5%），稳态输出为2，试确定参数的值。解 由结构图写出闭环系统传递函数闭环增益， 得：令调节时间，得：。3-3 给定典型二阶系统的设计指标：超调量0<，调节时间 ，峰值时间，试确定系统极点配置的区域，以获得预期的响应特性。解 依题 ， ；， ；， 综合以上条件可画出满足要求的特征根区域如图所示。（1） 若对应最佳响应，问起博器增益应取多大？（2） 若期望心速为60次/min。</p><p>5、1,第三章 线性系统的时域分析法,时域分析法是一种直接在时间域中对系统进行分析的方法，具有直观、准确的优点，可以提供系统时间响应的全部信息。,一阶和二阶系统时间响应的分析和计算； 讨论系统参数对性能指标的影响，分析改进二阶系统性能的措施； 介绍高阶系统时域分析方法； 介绍用劳斯稳定性判据分析系统稳定性的方法； 计算稳态误差的方法 MATLAB,2,3.1 系统的时域性能指标,1. 典型输入信号 常遇到、数学描述上理想化的基本输入函数,阶跃函数,斜坡函数,脉冲函数,f(t)=1(t), t0,f(t)= t, t0,f(t)=(t), t0,单位阶跃函数最为典型,3,2.。</p><p>6、1,第3章 时域分析法,31 时域分析基础,32 一、二阶系统分析与计算,33 系统稳定性分析,34 稳态误差分析计算,2,特征方程的两个根（闭环极点）,课程回顾（1）,3-2-2二阶系统的数学模型及单位阶跃响应,3, 1时，（过阻尼） S1 ，S2 为一对不等的负实数根。, = 1时，（临界阻尼） S1 ，S2 为一对相等的负实数根。,响应与一阶系统相似，没有超调，但调节速度慢；,响应是没有超调，具有没有超调中最快的响应速度；,课程回顾（2）,4, 当=0时，（无阻尼，零阻尼） S1 ，S2 为一对幅值相等的虚根。,响应曲线是等幅振荡；,课程回顾（3）, 01时，（欠阻。</p><p>7、1,第三章 控制系统的时域分析方法,第一节 典型输入信号和时域性能指标 第二节 一阶性能分析 第三节 二阶性能分析 第四节 高阶性能分析 第五节 稳定性分析及代数判据 第六节 稳态误差分析及计算,2,第一节 典型输入信号和时域分析法,时域分析法，是根据描述系统的微分方程或 传递函数，直接求解出在某种典型输入作用下系 统输出随时间 t 变化的表达式或其它相应的描述 曲线来分析系统的稳定性、动态特性和稳态特性。,本方法是分析系统的最早、也是最基本的分析 方法，时域分析法直覌、物理概念清晰。,3,拉氏变换式,一、典型的输入信号,2.斜。</p><p>8、自控原理习题解答（第三章）,1,随着参数、n的变化，其一对极点在s平面上有如图3-35所示的6种布,若系统输入单位阶跃号，试画出与这6对极点相对应的输出动态响应曲线的形状和特征。,3-1已知二阶系统的传递函数为。</p><p>9、第三章线性系统的时域分析法 3 1系统时间响应的性能指标3 2一阶系统的时域分析3 3二阶系统的时域分析3 4高阶系统的时域分析3 5线性系统的稳定性分析3 6线性系统的稳态误差计算 建立系统数学模型的目的是为了分析控制。</p><p>10、南通大学 自动控制原理 精品课程习题 第三章 线性系统的时域分析 表3 1 例3 1已知四个二阶系统的闭环极点分布图如图3 1所示 试填写试表1 并简要说明理由 注 各栏分别填写 高 低 大 中 小 快 慢 系 统 项目 振荡频率。</p><p>11、绪论控制系统发展史 控制方式 基本组成 分类控制系统基本要求 稳定性 稳 动态性能 快 稳态误差 准 2控制系统的数学模型控制系统的数学模型建立 传递函数 方框图等效变换 信号流图 mason公式3时域分析法4根轨迹法5频。</p><p>12、第3章 建筑设备自动化中的监控设备,3.1传感器与变送器3.2控制器3.3执行器 3.4调节阀的选择与计算,传感器 专篇（增）,一、非电量与非电量测量,二、非电量电测系统,传感器概述,感知外界信息 大脑 肌体,人体系统和机器系统比较 眼（视觉） 耳（听觉） 鼻（嗅觉） 皮肤（触觉） 舌（味觉）,传感器是一个汇聚物理、化学、材料、电子、生物工程等多类型交叉学科，涉及传感检测原理、传感器件设计。</p><p>13、二、二阶系统的数学模型及单位阶跃响应,定义： 由二阶微分方程描述的系统称为二阶系统。,二阶系统数学模型,二阶系统的微分方程一般式为：,二阶系统的反馈结构图,二阶系统的传递函数,开环传递函数：,闭环传递函数：,二阶系统的特征方程为,解方程求得特征根：,当输入为阶跃信号时，则微分方程解的形式为：,式中 为由r(t)和初始条件确定的待定的系数。,s1,s2完全取决于 ，n两个参数。,此时s1,s2为一。</p><p>14、第三章 时域分析,缺点：人工求解困难，不利于分析系统结构和参数变化对系统响应的影响。用计算机求解（matlab软件包）就很简单。,时域分析：指控制系统在一定的输入下，根据输出量的时域表达式，分析系统的稳定性、瞬态、稳态性能。,优点：直观、准确，它可以给出系统精确的时间响应曲线和性能指标，具有明确物理意义（时间、空间）。,3.2 一阶系统的瞬态响应,3.1 时域分析中的典型信号,3.3 二阶系统的瞬。</p>