文档介绍：北华大学机械工程学院 1 Beihua University 控制工程基础控制工程基础第三章时间响应分析第三章时间响应分析 1控制工程基础主讲:任立敏北华大学二零零八年九月北华大学机械工程学院 2 Beihua University 控制工程基础控制工程基础第三章时间响应分析第三章时间响应分析第三章时间响应分析 时间响应和典型输入信号 一阶系统的时间响应 二阶系统的时间响应 高阶系统的响应分析 稳态误差分析与计算本章小结▼▼▼▼▼▼北华大学机械工程学院 3 Beihua University 控制工程基础控制工程基础第三章时间响应分析第三章时间响应分析学****重点?了解典型信号和自动控制系统时域指标的定义; ?掌握一阶和二阶系统分析与暂态性能指标计算方法; ?了解系统参数对系统暂态性能指标的影响,能够定性分析高阶系统的暂态响应过程; ?理解稳态误差的概念,了解系统参数对系统误差的影响,熟练掌握稳态误差的计算方法。北华大学机械工程学院 4 Beihua University 控制工程基础控制工程基础第三章时间响应分析第三章时间响应分析?时域分析法: 是根据系统微分方程,以拉氏变换为工具, 直接解出响应的时间函数,并依据函数表达式及响应过程曲线,分析系统的动态性能及稳态性能。?时域法的作用和特点: (1) 直接在时间域中对系统进行分析校正,直观,准确; (2) 可以提供系统时间响应的全部信息; (3) 时域法是最基本的分析方法,该方法引出的概念、方法和结论是以后学****复域法、频域法等的基础。引言引言北华大学机械工程学院 5 Beihua University 控制工程基础控制工程基础第三章时间响应分析第三章时间响应分析 时间响应在输入信号作用下,系统输出随时间的变化过程成为系统的时间响应。动态响应——系统在某一输入信号的作用下,其输出量从初始状态到稳定状态的响应过程。稳态响应——当某一输入信号的作用下,系统的响应在时间趋于无穷大时的输出状态。§ § 时间响应和典型输入信号时间响应和典型输入信号北华大学机械工程学院 6 Beihua University 控制工程基础控制工程基础第三章时间响应分析第三章时间响应分析 典型输入信号北华大学机械工程学院 7 Beihua University 控制工程基础控制工程基础第三章时间响应分析第三章时间响应分析 时域性能指标是指时域分析方法中对系统性能的定量描述,包括: 稳定性指标、稳态性指标、动态性指标。 a a 收敛收敛 b b 振荡次数振荡次数 N N ?稳定性指标 c c 延迟时间延迟时间 t t d d ?动态性指标 d d 上升时间上升时间 t t r re e 峰值时间峰值时间 t t p pf f 调节时间调节时间 t t s sg g 超调量超调量 M M p p?稳态性指标 h h 稳态误差稳态误差 e e ss ss快稳准※在时域分析法中约定在单位阶跃信号单位阶跃信号作用下测定系统的性能。北华大学机械工程学院 8 Beihua University 控制工程基础控制工程基础第三章时间响应分析第三章时间响应分析收敛、收敛、振荡次数振荡次数①稳定性指标: 收敛是指系统从一个状态运动到另一个状态,在其动态响应过程中, 振荡逐渐减弱并稳在某一状态。反之则成为发散。振荡次数 N是指在 t s内输出量 h(t)进入稳态前,穿越稳态值h(∞)次数的一半,反映了控制系统的阻尼特性。北华大学机械工程学院 9 Beihua University 控制工程基础控制工程基础第三章时间响应分析第三章时间响应分析延迟时间延迟时间 t t d d、、②动态性指标: 上升时间上升时间 t t r r、、峰值时间峰值时间 t t p p、、调节时间调节时间 t t s s、、超调量超调量 M M p p 延迟时间是单位阶跃响应第一次达到其稳态值 h(∞)的 50%所需的时间。 t t r r是响应从稳态值的 10%上升到 90%所需的时间;对有振荡的系统,也可定义为从 0到第一次达到稳态值所需的时间。峰值时间峰值时间是是响应超过稳态值 h(∞)到达第一个峰值所需的时间。调节时间调节时间是是响应到达并停留在稳态值的允许误差范围内(± 5% 或± 2% )所需的最小时间。超调量超调量是在动态过程中,输出量的最大值是在动态过程中,输出量的最大值 h(t p)超出稳态值超出稳态值 h h ( (∞∞)的百分比。定义为)的百分比。定义为( ) ( ) 100% ( ) pP h t h Mh ? ?? ??北华大学机械工程学院 10 Beihua