北科控制工程考研自控课件

1、第三章线性系统的时域分析(稳态误差分析部分)，尹欣特尔：6233262，e-mail: blog:1，学习交换PPT，3.6线性系统稳态误差计算，控制系统的第三次分析：稳定性，稳态特性，在控制系统设计中，稳态误差是重要的技术指标。研究结果表明，稳态误差与系统的结构、输入信号的形式非常相关。控制系统设计的任务之一是在系统稳定的前提下最小化或消除正常状态错误。2学习通信PPT、1、错误和正常状态错误1定义错误的两个定义：a .输出中定义：系统输出量的实际值和希望值之间的差异。此方法经常用于提及性能指标，但有时并不在实际系统中测量。因此，一般只有数学意义。b .由输入部定义：系统的输入信号和主反馈信

2、号的区别。3.6线性系统稳态误差计算，3，学习交流PPT，3.6线性系统稳态误差计算，或设定系统的误差传递函数。用这种方法定义的错误在实际系统中是可测量的，因此具有一定的物理意义。以后使用系统输入部分定义的错误进行计算和分析。错误本身是时间的函数，其时间域表达式通常是：动态组件，稳态组件。4，学习交换PPT，稳态误差信号的稳态分量。对于稳定的系统，时间变得无限时，系统的动态过程就会结束，趋于零。根据拉普拉斯变换纵值定理，稳定非平稳反馈系统的稳态误差如上所述，控制系统的稳态误差与输入信号的形式和开环传递函数的结构有关。一旦确定了输入信号格式，系统的稳态误差取决于作为开环传递函数描述的系统结构。3

3、.6线性系统稳态误差计算，5，学习AC PPT，示例查找：系统的开环传递函数：r(t)=1(t)和t的稳态误差解决方案3360，r(t)=1(t)的情况下的R系统扰动下的稳态误差系统经常处于各种扰动作用下。负载转矩变化、电源电压和频率变化、环境温度变化等。因此，在扰动作用下，系统的稳态误差值反映了系统的抗干扰能力。系统的输出拉普拉斯变换表达式为3.6线性系统稳态误差计算，7，学习AC PPT，R(s)0:稳态，误差绝对值，即如果扰动是单位阶跃信号，格式，3.6线性系统稳态误差计算，8，学习AC PPT，分析：因此，为了减少扰动引起的稳态误差，可以增加扰动作用点前的正向通道传递系数，也可以在扰动

4、作用点前引入积分链路，但这不利于系统的稳定性。3.6线性系统稳态误差计算，9，学习交换PPT，2，系统类型一般系统的开环传递函数可以表示为：注！在分母中，开环传递函数在s平面原点有一个代表重极点的s项。3.6线性系统稳态误差计算，10，学习交流PPT，3.6线性系统稳态误差计算，开环传递函数s平面原点上的极数量将系统定义为类型系统。=0，0系统，原点的开环传递函数承诺点=1，类型系统，开环传递函数在原点1极=2，类型系统，开环传递函数在原点2极。=n，n类型系统，开环传递函数在原点有n极。一般只讨论2类型以下的系统。因为稳定系统比较困难。11，学习交流PPT，第三，计算其他信号作用下的稳态误差

5、1，定义单位相位信号的稳态误差：-系统的稳态位置误差系数。对于类型0系统：I型和I型以上系统：3.6线性系统正常状态错误计算，12，学习AC PPT，正常状态错误可以表示为：0型系统对相位信号的稳态误差是常量值，大小基本上与开环放大系数成反比，大而小，但k为无穷大时除外，总是存在误差。所以类型0系统也称为微分系统。为了减少稳态误差，只要稳定条件允许，就可以提高开环放大系数。3.6线性系统正常状态错误计算，13，学习AC PPT，2，单位速度信号的正常状态错误r(t)=t正常状态错误是3360正常状态速度错误系数0类型系统：类型系统：或更高系统：系统通常在阶段响应输入中计算系统的正常状态错误是静

6、态错误，3.6线性系统正常状态错误计算系统的值必须足够大，以便错误不会超过规定的值。3.6线性系统正常状态错误计算，15，学习AC PPT，3，单位加速信号作用正常状态错误r(t)=t2 /2正常状态错误定义： -正常状态速度错误系数0系统：系统：3.6线性系统正常状态错误计算，11，3.6线性系统正常状态错误计算，17，学习交换PPT，表：系统正常状态错误1。正常状态错误与输入、系统结构有关。2.减少或消除稳态误差的方法：a，开环放大系数k增加；b，增加系统中的型号数量。3.6线性系统稳态误差计算，18，学习交换PPT，示例：下的系统，输入信号分别查找，和时系统的稳态误差。解决方案：该系统对

7、I型系统输入为t时的稳态误差，3.6线性系统稳态误差计算，19，学习AC PPT，3.6线性系统稳态误差计算，4，扰动输入下的稳态误差(输入定义)，控制系统的典型原理图，20，学习AC PPT， (2)扰动信号效应(R(s)0)系统总误差：3.6线性系统稳态误差计算，22，学习交流PPT，3.6线性系统稳态误差计算，系统结构图如下图所示设置控制目标传递函数： 使用比例调节器和比例积分调节器时，求出系统对阶跃作用信号的稳态误差。23，学习交流PPT，可见，相位扰动输入系统的稳态误差与相位信号的振幅成正比，与控制器比例系数KP成反比。U(s)=0，N(s)=N/s时，步长扰动输入的正常状态误差为：

8、3.6线性系统的稳态误差在使用比例调节器的情况下，图中系统将给定输入显示为类型系统，扰动N(s)=0，给定输入U(s)=U/s的情况下，系统将步长输入的稳态误差显示为0。24，学习交流PPT。此时，控制系统是给定输入的类型系统，因此，如果给定输入是相位信号，斜率信号，则系统的稳定性误差为零。3.6线性系统稳态误差计算，如果使用比例积分调节器：25，学习交换PPT，3.6线性系统稳态误差计算，结论：(1)比例积分调节器可以消除相位扰动下的稳态误差。因为调节器包含积分环，如果稳态误差不为零，调节器的输出将继续增加，并试图减少误差。只有在正常状态错误为零的情况下，才能使调节器的输出与干扰信号大小方向

9、相反。此时，系统进入新的平衡状态。(2)对于干涉输入，只有在输入和干涉之间存在积分环的情况下，误差为零。，26，学习交换PPT，3.6线性系统稳态误差计算，4)如何减少稳态误差，(1)系统的每个链路(或组件)，特别是反馈电路的组件参数具有一定的准确度和恒定性；(2)对于输入信号，提高开环放大系数以提高对指定输入的系统跟踪能力。(3)对于干扰信号，增加输入和干扰点之间的放大系数有助于减少稳态误差。(4)通过增加系统前通道中的集成链路数，提高系统模型，可以消除其他输入信号中的正常状态错误。27，学习AC PPT，3.6线性系统正常状态错误计算，(5)前馈控制(复合控制)，干扰补偿，28，学习AC PPT，3.6线性系统正常状态错误计算，给定输入的补偿，29，学习AC PPT，31，学习交流PPT，3