第三章+控制系统的时域分析1.ppt

第三章控制系统的时间区域分析，第三章控制系统的时间区域分析，第一节一般输入信号和系统性能指标第二节第一系统的时间响应第三节第二系统的时间响应第四节父系统的时间响应时间分析，第一节一般输入信号和系统性能指标，瞬态响应3360表示系统的输出从在输入信号r(t)中工作的时刻到稳定状态的时间变化过程。正常状态响应：是指时间t无限时的系统输出。通过分析系统的瞬态响应，可以检查系统的稳定性和转换过程性能。1，典型输入信号，(1)阶段信号，阶段信号的表达式为，(3.1)，A=1，则称为单位阶段信号，通常用1(t)表示，如图3-1所示。拉普拉斯变换：R(S)=1/S，图3-1步长信号，(2)灯信号，灯信号也称为等速信号。灯信号的表达式为，(3.2)，A=1时，称为单位灯信号，如图3-1所示。拉普拉斯变换是：图3-2斜坡信号，(3)抛物线信号，抛物线信号也称为等加速度信号，在A=1的情况下称为单位抛物线信号，拉普拉斯变换如下：图3-3抛物线信号、图3-4所示的脉冲信号、(4)脉冲信号和单位脉冲信号的表达式如下：是宽度为e、高度为1/e的矩形脉冲，如果e为0，则是理想的单位脉冲信号(也称为d(t)函数)。拉普拉斯变换：4)脉冲函数(DeltaFunction)，正弦信号的表达式为：(5)正弦信号，(3.6)。其中a是幅度，w=2p/T是角度频率。拉普拉斯变换是图3-5正弦信号，2，系统的时域性能指标，系统的瞬态性能通常通过初始条件为0时系统对单位步长输入信号的响应特性来测量，如图3-6所示。图3-6单位阶跃响应，1 .延迟td响应曲线达到正常状态值的50%所需的时间。此时瞬态响应的性能指标如下：2.上升时间tr有多种定义。响应曲线从正常状态值的10%到90%的时间；响应曲线从正常状态值的5%到95%需要的时间；间隔(3)响应曲线从0开始，首次达到正常状态值所需的时间。通常，对于具有振动的系统为“(3)”，对于没有振动的系统为“(1)”，4 .最大泛光化MP响应曲线偏离正常状态值的最大值时，通常以百分比表示。也就是说，3 .峰值时间tp响应曲线到达第一个峰值所需的时间。最大超冲描述了系统的相对稳定性。6 .正常状态错误ess表示正常状态下系统的实际输出值与所需输出值之间的偏差。正常状态错误定义如下：5.调整时间ts响应曲线从0开始进入正常状态值的95%到105%(或98%到102%)误差带所需的时间。对于逆；常值控制系统，主操作保持恒定值输出，将扰动输入作为主输入，因此经常用系统扰动输入信号时的响应特性来测量瞬态性能。此时，参考输入不变，输出的希望值不变，响应曲线围绕原始操作状态上下波动，如图3-7所示。使用，k/s，r (s)，c (s)，-，第二节第一系统的时间响应，第一系统的数学模型，第一阶微分方程作为运动方程的控制系统。传递函数，图3-8第一控制系统，标准格式，作为单元阶段信号输入，输出响应的拉普拉斯变换为，(3.7)，第二和第一系统的单元阶段响应，C(s)的拉普拉斯逆变换，(3.9)，稳态分量1 系统响应可以通过图3-9所示的t=T，C(t)=0.632，测试方法测量时间常数T，2，系统输出值与时间常数T的对应关系。t=T，c(1T)=0.632c()非曲线t=2T，c(2T)=0.865c()非曲线t=3T，C()，所以调整时间，3。系统的正常状态误差，3。一阶系统的单位坡度响应，稳态分量t-T，瞬态分量，对应曲线的初始斜率，跟踪误差为T，最终无法消除系统的稳态误差，4。一阶系统的单位脉冲响应，输入信号是理想的单位脉冲函数时，系统的输出称为单调下降指数曲线。输出量的初始值没有稳态分量，所述曲线的初始斜率使用单位脉冲函数作为输