《扰动误差及频域第九讲资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《扰动误差及频域第九讲资料（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 第第9 9讲讲 扰动稳态误差及计算扰动稳态误差及计算 2 控制系统的分析方法控制系统的分析方法 n n 时域分析法时域分析法 稳定性分析稳定性分析 劳斯判据劳斯判据 动态性能动态性能 上升时间上升时间 超调量超调量 调整时间等指调整时间等指 标标 稳态性能稳态性能 稳态误差稳态误差 n n 频域分析法频域分析法 动态性能动态性能 频带宽度频带宽度, ,频率特性曲线分析频率特性曲线分析 稳定性分析稳定性分析 奈奎斯特稳定判据奈奎斯特稳定判据 稳定裕度稳定裕度 3 3.6 线性系统的稳态误差计算 3.6.1 稳态误差的定义 3.6.2 系统类型 已学内容 本讲内容3.6.3 扰动作用下的稳态误
2、差 3.6.4 减小或消除稳态误差的措施 4 静态位置 误差系数 静态加速度 误差系数 误差系数误差系数 类型类型 0 0型型 K K 0 0 0 0 型型 K K 0 0 型型 K K 静态速度 误差系数 已学内容回顾 5 输入输入 类型类型 0 0型型 型型 0 0 型型 0 0 0 0 在参考输入信 号作用下，系 统的稳态误差 ： 静态误差系数 系统稳态误差 3.6.3 扰动作用下的稳态误差 扰动不可避免 扰动作用下的稳态误差的大小反映了系统抗干扰能力的强弱 。 扰动引起得稳态误差是不可避免 控制 对象 控制器 扰动量 负载力矩的变化、放大器的零点漂移、电网电压波动和环境温度的变化、 湿
3、度的变化等，这些都会引起稳态误差。 7 输出对扰动的 传递函数： (3-71) 由扰动产生的输出： (3-72) 图3-23 控制系统 8 R(s)=0时，系统的理想输出应为零 ，即： 则，扰动产生的输出误差为 ： (3- 73) (3-74) 终值定理 ： 若令图3-23 中 (3-75) 开环传递 函数为 (3- 76) (3- 77) 9 下面讨论时系统的扰动稳态误 差。 当扰动为 阶跃阶跃 信号，即 (3-78) 对参考输入，都是I型系统，产 生的稳态误差是完全相同 抗扰动的能力是完全不同 当扰动输入为阶跃信号时： 当 10 斜坡信号时时： 阶跃信号时： 斜坡信号时时 ： 当 11 扰
4、动稳态误扰动稳态误 差只与作用点前的结结构和参数有关。 扰动扰动 作用点后的 ，其增益 的大小和是否有积积分环节环节 ，它们们均对对减小或消除扰动扰动 引起的稳态误稳态误 差不起作用。 结论： 如 中的 时，相应系统的阶跃扰动稳态误差为零；斜 坡稳态误差只与 中的增益 成反比。系统为型系统。 12 三种可能的组合 ： 结论：第一种组合的系统具有II型系统的功能，即对于阶跃和斜 坡扰动引起的稳态误差均为零 。 第二种组合的系统具有I型系统统的功能，即由阶跃扰动 引 起的稳态误 差为零，斜坡产生的稳态误 差为 系统的第三种组合具有0型系统统的功能，其阶跃扰动产 生 的稳态误 差为，斜坡扰动 引起的
5、误差为 大家可参照上述做法 计算三种情况的结果 是否与下述结论相否 13 3.6.4 减小或消除稳态误差的措施 提高系统的开环增益和增加系统的类型 是减小和消除系统稳态误差的有效方法 顺馈控制（属复合控制）作用，既能实现减小系统 的稳态误差，又能保证系统稳定性不变的目的。 其他条件不变 影响系统的 动态性能和 稳定性 1.按扰动进行补偿 ？ 14 ？ 分析 ： 引入前（顺）馈后，系统的闭环特征多项式没有发生任何变 化，即：不会影响系统的稳定性 。 化简图3-26，得扰动输出： 15 由于 中分母的s阶次一般比分子的s阶次高，故式(3-80) 的条件在工程实践中只能近似地得到满足。 为了补偿扰动
6、对系统输出的影响 (3-79) (3-80) 对扰动进行全补偿的条件 2.按参考输入进行补偿 图3-28 按输入补偿 的复合控制系统 ？ 令 得： 16 ？ (3- 81) (3-82) 输输入信号的误误差全补偿补偿 条件 (3-83) (3-85) (3-84) 系统的输出量在任何时刻都可以完全无误差地 复现输入量，具有理想的时间响应特性 前馈补偿 装置系统中增加了一个输入信 号 完全消除误差的物理意义 其产生的误差信号与原输入信 号 产生的误差信号相比，大小相等而方向相反 . 须 2.按参考输入进行补偿 17 一般具有比较复杂的形式，故全补偿条件(3-84) 的物理实现相当困难。 在工程实
7、践中，大多采用在满足跟踪精度要求的前提 下，实现部分补偿。 或者在对系统性能起主要影响的频段内，实现近 似全补偿，以使 的形式简单并易于实现。 18 线性系统的时域分析法 引言 一阶系统时域分析 二阶系统时域分析 高阶系统的时域分析 线性系统的稳定性分析 线性系统的稳态误差计算 本章小结： 19 本章小结：本章小结： 1. 时域分析是通过过直接求解系统统在典型输输入信 号作用下的时时域响应应来分析系统统的性能。通常是以 系统阶跃 响应的超调量、调节时间 和稳态误 差等 性能指标来评价系统性能的优劣。 2.二阶系统在欠阻尼时的响应虽有振荡，但只要阻尼 取值适当(如 快速性，又能满足过渡过程的平稳性，因而在控制 系统中常把二阶系统设计为 欠阻尼。 左右)，则系统既能满足响应的 20 3. 如果高阶系统中含有一对闭环主导极点， 则该系统的瞬态响应可以近似地用这对主导极 点所描述的二阶系统来表征。 4. 稳定性是系统所能正常工作的首要条件。而 系统的稳定性是由系统的结构和参数决定得，与 外加信号的形式和大小无关。 劳斯判椐是判断系统稳定性的常用判椐。 劳斯判据只回答特征方程式的根在s平面上 的分布情况，而不能确定根的具体数值。 21 谢谢！ 结束
