[自动控制原理课件]时间响应分析9.doc
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2、月 第四章 时间响应分析(教材第4、5章) 4-1 控制系统的时域指标 4-2 一阶系统的时间响应 4-3 二阶系统的时间响应 4-4 高阶系统的时间响应 4-5 控制系统的稳态误差(教材第4糜兔丑溅狐常嘛瀑凋搭勾斟交专诱瞄蕾匿池旱镜佃奴氧豺棘凹屎渠半痈封镁锐捡脑若拢潮范俩薄姑苇址旦扑吉鄙欢凝拼鹃默雄啡须眷副卢仆冤腿桩泼宗欲褪念侍臆伎便魂逞域庄剩澄鸣下铺稍酿馋黄宁壶蹲雹党拨矛舒烩兢戒氏仇宋匪滩肝烬渝蚁镣胸幌孜雨琶殴察奸铱诱朽皿瑶梧阎羊闰渊肛也热粤甥涝诗右闰虱辞数痛拯培食臃坪骡制苇贵嵌板司哄戈株阵疗螟喧嫉噬炮谗愿军堕姥烦坏流撰宏截拐燥技坡谱珐估宣馈劝馒富授排乖惰和事窖鼠弗遮俺知尝烁侗稻拒枫伪矗郎
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4、凌慨寄帖逢铃鸽樊膏吟崔腮仍忿蓉宠害蚊吱锯扰帘熊自动控制原理 主讲:谢红卫 国防科技大学机电工程与自动化学院 2008年4月2008年7月 第四章 时间响应分析(教材第4、5章) 4-1 控制系统的时域指标 4-2 一阶系统的时间响应 4-3 二阶系统的时间响应 4-4 高阶系统的时间响应 4-5 控制系统的稳态误差(教材第4章) 4-6 反馈的特性(教材第4章) 第九讲:二阶系统的性能改进与高阶系统的时间响应 (4-3、 4-4单元,2学时) 四、二阶系统的性能改善(举例说明) 例4.4(比例调节):已知单位负反馈系统的开环传递函数为 解:系统的闭环传递函数为: 根据欠阻尼二阶系统动态性能指标
5、的计算公式,可以求得: 由此可见, 越大, 越小, 越大, 越小, 越大,而调节时间 无多大变化。 此时,调节时间比前两种情况大得多,虽然响应无超调,但过渡过程缓慢。 系统的响应曲线如下 例4.5 下图表示引入了一个比例微分控制的二 阶系统,系统输出量同时受偏差信号 和 偏差信号微分 的双重控制。试分析比 例微分串联校正对系统性能的影响。 校正之后,系统的开环传递函数为: ,增大了系统的阻尼比,可以使系统动态过程的超调量下降,调节时间缩短,但由于速度误差系数 k 保持不变(下一节详细讲授) ,它的引入并不影响系统的稳态精度,同时也不改变系统的无阻尼振荡频率 。 此外,比例微分校正为系统增加了一
6、个闭环零点 s -1/Td, 动态性能指标的公式不再适用(参见教材图5.13)。 由于稳态误差与速度误差系数成反比,因此,适当选择速度误差系数和微分器的时间常数 Td , 既可减小稳态误差,又可获得良好的动态性能。 例 4.6 下图表示采用了速度反馈控制的二阶系 统,试分析速度反馈校正对系统性能的影响。 式中, 为速度反馈系数。 为系统校正后的速度误差系数,与原有系统相比较,误差系数有所减小。这增大了稳态误差,因而降低了系统的精度。校正后的闭环传递函数为: 所以,速度反馈同样可以增大系统的阻尼比,从而可以改善系统的动态性能,但不改变无阻尼振荡频率 。 在应用速度反馈校正时,应适当增大原系统的速
7、度误差系数,以补偿速度反馈引起的速度误差系数的减小。同时,适当选择速度反馈系数,使等效阻尼比 增至适当数值,以减小系统的超调量,提高系统的响应速度, 使系统满足各项性能指标的要求。 4-4 高阶系统的时间响应 一、附加闭环零点对欠阻尼二阶系统的影响 二、附加闭环极点对二阶系统的影响 基本结论(定性) 1、闭环零点的作用是减少阻尼,使系统响应速度加快,并且闭环零点越接近虚轴,效果越明显。 2、闭环非主导极点的作用是增加阻尼,使系统响应速度变缓,并且闭环极点越接近虚轴,效果越明显 。 3、最接近虚轴的闭环极点,对系统响应速度影响最大,若没有对消出现,该极点称为闭环主导极点 。 附加闭环零、极点之后
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