控制理论及自动控制技术 课件 3.2.时间响应分析

Electromechanicalcontrol时间响应分析机械工程控制基础郑州大学机械与动力工程学院郝旺身3.4系统误差分析与计算准确性－控制系统的一个重要性能要求,它表征了系统跟踪输入信号的准确度或抑制扰动信号的能力。我们讨论是没有随机干扰，元件是理想的线性情况下的误差（原理误差）系统响应：第一阶段过渡过程或瞬态； 第二阶段平衡状态或稳态。系统误差：瞬态误差和稳态误差3.时间响应分析一、系统的误差与偏差误差：控制系统所期望的输出与实际输出之差。其拉氏变换记为E1(s)系统的偏差：3.时间响应分析3.时间响应分析误差与偏差的关系框图由上可知求出偏差E(s)后即可求出误差。对于单位反馈系统，偏差与误差相同3.时间响应分析二、误差的一般计算3.时间响应分析3.时间响应分析系统的稳态误差：系统进入稳态后的误差。三、系统的稳态误差与稳态偏差3.时间响应分析四、与输入有关的稳态偏差3.时间响应分析3.时间响应分析3.时间响应分析3.时间响应分析可见：当系统开环传递函数中有积分环节时，系统阶跃响应的稳态值将是无差的。若没有积分环节，是有差的。为了减小误差，适当增大开环放大倍数K。过大的K值，将影响系统的相对稳定性。3.时间响应分析3.时间响应分析3.时间响应分析3.时间响应分析3.时间响应分析3.时间响应分析加速度信号输入输出波形图输入信号作用下的稳态误差3.时间响应分析系统型别静态误差系数阶跃输入斜坡输入加速度输入0000Ⅰ00Ⅱ00Ⅲ000总结：（1）无偏系数的物理意义：稳态偏差与输入信号的形式有关，在随动系统中一般称阶跃信号为位置信号，斜坡信号为速度信号，抛物线信号为加速度信号。“某种”无偏系数越大，精度越高。（2）当增加系统的型别时，系统的精度提高。但对于开环系统，稳定性变差。增大K值也可提高系统精度，也会使稳定性变差。稳定性和精度是有矛盾的，需统筹兼顾，具体问题具体分析。3.时间响应分析（3）当输入信号是典型信号的线性组合时，输出量的稳态误差是它们分别作用时稳态误差之和。（4）对于单位反馈系统，稳态偏差等于稳态误差。对于非单位反馈系统，可用公式将稳态偏差换算为稳态误差。3.时间响应分析计算举例(a)(b)3.时间响应分析3.时间响应分析3.时间响应分析3.时间响应分析

3.5动态误差系数3.时间响应分析

动态误差系数

3.时间响应分析

动态误差系数

3.时间响应分析

扰动作用下的稳态误差

3.时间响应分析

3.6扰动作用下的稳态误差

3.时间响应分析

扰动作用下的稳态误差

3.时间响应分析减小或消除稳态误差的措施为了减小或消除系统在输入信号和扰动作用下的稳态误差，可以采取以下措施。（1）增大系统开环增益或扰动作用点之前系统的前向通道增益（2）在系统的前向通道或主反馈通道设置串联积分环节（3）采用串级控制抑制内回路扰动当控制系统中存在多个扰动信号，且控制精度要求较高时，宜采用串级控制方式，可以显著抑制内回路的扰动影响。（4）采用复合控制方法如果控制系统中存在强扰动，特别是低频强扰动，则一般的反馈控制方式难以满足高稳态精度的要求，此时可以采用