《自动控制原理第三章35稳态误差计算ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动控制原理第三章35稳态误差计算ppt课件（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3-6 线性系统的稳态误差计算线性系统的稳态误差计算 （Steady-state error）1能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法q误差与稳态误差的定义误差与稳态误差的定义q系统的类型系统的类型q输入作用下稳态误差计算输入作用下稳态误差计算q扰动作用下稳态误差扰动作用下稳态误差q减小或消除稳态误差的措施减小或消除稳态误差的措施本节内容：3-6 线性系统稳态误差计算线性系统稳态误差计算2能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法1. 误差与稳态误差的定义误差与稳态误差的定义输入端定义的稳态误差输入端定义的
2、稳态误差 e(t)输出端定义的稳态误差输出端定义的稳态误差 e(t)=希望输出希望输出-c(t)两种定义的联系：两种定义的联系：3能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法1. 误差与稳态误差的定义误差与稳态误差的定义4能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法例 1 1. 误差与稳态误差的定义误差与稳态误差的定义5能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法2. 系统的类型系统的类型6能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法n
3、单位负反馈系统开环传递函数如下，试指出其型别单位负反馈系统开环传递函数如下，试指出其型别n(1)n(2)n(3)n(4)7能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法（1 1）阶跃作用下的稳态误差）阶跃作用下的稳态误差 0III0II0IK0位置误差位置误差静态位置静态位置误差系数误差系数系统型别3. 输入作用下稳态误差计算输入作用下稳态误差计算8能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法（2）斜坡作用下的稳态误差）斜坡作用下的稳态误差 0III0IIKI00速度误差速度误差静态速度静态速度误差系数误差系数系统型
4、别3. 输入作用下稳态误差计算输入作用下稳态误差计算9能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法速度误差不是速度上存在稳态误差速度误差不是速度上存在稳态误差（2）斜坡作用下的稳态误差）斜坡作用下的稳态误差 3. 输入作用下稳态误差计算输入作用下稳态误差计算10能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法（3）加速度作用下的稳态误差）加速度作用下的稳态误差 0IIIKII0I00加速度误差加速度误差静态加速度静态加速度误差系数误差系数系统型别3. 输入作用下稳态误差计算输入作用下稳态误差计算11能源与动力学院能源与
5、动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法加速度误差不是加速度上存在稳态误差加速度误差不是加速度上存在稳态误差（3）加速度作用下的稳态误差）加速度作用下的稳态误差 3. 输入作用下稳态误差计算输入作用下稳态误差计算12能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法系统型别 静态误差系数阶跃输入r(t)=R1(t)斜坡输入r(t)=Rt加速度输入r(t)=位置误差速度误差加速度误差0 k00I k00 IIk00III0003. 输入作用下稳态误差计算输入作用下稳态误差计算13能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分
6、线性系统的时域分析法析法稳态误差的物理意义（单位反馈系统）3. 输入作用下稳态误差计算输入作用下稳态误差计算伺服电动机伺服电动机14能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法4. 扰动作用下稳态误差扰动作用下稳态误差15能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法物理意义物理意义4. 扰动作用下稳态误差扰动作用下稳态误差16能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法5. 减小或消除稳态误差的措施减小或消除稳态误差的措施（1）增大开环增益或扰动作用点前的前向通道的增益（例2
7、）（2）在前向通道或主反馈通道设置串联积分环节（增大v);（3）采用串级控制抑制内回路扰动；主回路主回路/ /副回路；主调节器副回路；主调节器/ /副调节器副调节器串级控制；一次扰动串级控制；一次扰动/ /二次扰动；二次扰动；17能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法例3习题：习题： 3-183-185. 减小或消除稳态误差的措施减小或消除稳态误差的措施18能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法第三章：重点回顾第三章：重点回顾n重要概念：系统动态性能指标(td,tr,tp,ts,%)的定义，主导极点，稳
8、定性，系统型别。n基本常识：欠阻尼、临界阻尼、过阻尼系统阻尼比的范围及响应形式。稳定的充分必要条件，稳定的必要条件。n基本技能：1.一阶系统动态性能指标的计算2.根据二阶系统的标准形式计算其自然频率和阻尼比3.二阶欠阻尼系统动态性能指标的计算及反算4.应用劳思判据判别系统稳定性5.静态误差系数的计算6.输入和扰动信号作用下系统稳态误差的计算7.一、二阶系统的阶跃响应计算19能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法20能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法n主导极点: 如果在所有的闭环极点中，距虚轴最近的极
9、点周围没有闭环零点，而其他闭环极点又远离虚轴，那么距虚轴最近的极点在系统响应过程中起主导作用，这样的闭环极点称为主导极点n非主导极点：除主导极点外的其他闭环极点21能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法渐进稳定：渐进稳定：渐进稳定：渐进稳定：若线性控制系统在初始扰动的影响下，若线性控制系统在初始扰动的影响下，若线性控制系统在初始扰动的影响下，若线性控制系统在初始扰动的影响下，其动态过程随时间的推移逐渐衰减并趋于零其动态过程随时间的推移逐渐衰减并趋于零其动态过程随时间的推移逐渐衰减并趋于零其动态过程随时间的推移逐渐衰减并趋于零( (原平衡原平衡原平衡
10、原平衡工作点工作点工作点工作点) )。不稳定：不稳定：不稳定：不稳定：若在初始扰动影响下，系统的动态过程随若在初始扰动影响下，系统的动态过程随若在初始扰动影响下，系统的动态过程随若在初始扰动影响下，系统的动态过程随时间的推移而发散。时间的推移而发散。时间的推移而发散。时间的推移而发散。临界稳定：临界稳定：临界稳定：临界稳定：若系统的响应随时间的推移而趋于常值若系统的响应随时间的推移而趋于常值若系统的响应随时间的推移而趋于常值若系统的响应随时间的推移而趋于常值或等幅正弦振荡或等幅正弦振荡或等幅正弦振荡或等幅正弦振荡22能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析
11、法析法23能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法欠阻尼欠阻尼 0 1 响应直接收敛，响应直接收敛，系统有两个不等的负实根系统有两个不等的负实根n稳定的充分必要条件：稳定的充分必要条件：1.闭环系统特征方程的所有根都具有负实部或闭环极点闭环系统特征方程的所有根都具有负实部或闭环极点均位于左半均位于左半S平面平面2.系统单位脉冲零状态响应随时间系统单位脉冲零状态响应随时间t-无穷，而无穷，而-0，则，则系统稳定系统稳定3.稳定稳定4.稳定的必要条件稳定的必要条件:闭环特征方程的系数同号并不缺项闭环特征方程的系数同号并不缺项劳思表中第一列各值劳思表中第一
12、列各值00 24能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法一阶系统二阶系统的标准形式二阶系统的标准形式25能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法（1）当当 且且 ，求求系系统统的的调调节节时时间间 和超调量和超调量 ;（2）若若要要求求阶阶跃跃响响应应的的峰峰值值时时间间 秒秒，单单位位斜斜坡响应的稳态误差坡响应的稳态误差，求。一、系统结构如图一、系统结构如图26能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法二、系统的闭环特征方程为，二、系统的闭环特征方程为， 试确定使
13、系统稳定的试确定使系统稳定的k值范围以及系统产生等幅振荡的值范围以及系统产生等幅振荡的频率。频率。 三、系统的闭环特征方程为：三、系统的闭环特征方程为：试判断系统的稳定性。试判断系统的稳定性。（系统不稳定，有两个纯虚根（系统不稳定，有两个纯虚根 )27能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法四、控制系统如图，四、控制系统如图， ， ，试，试计算计算1.开环系统的静态误差系数开环系统的静态误差系数Kp,Kv,Ka；2.在输入信号在输入信号r(t)作用下系统的稳态误差作用下系统的稳态误差essr；3.在扰动信号在扰动信号n(t)作用下系统的稳态误差作用下系统的稳态误差essn参考答案：Kp=,kv=5,ka=0,essr=0.4，essn=-0.228能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法3-2029能源与动力学院能源与动力学院 第三章第三章 线性系统的时域分线性系统的时域分析法析法
