自控03教学文稿.ppt

?对控制系统的性能的要求,主要是稳定性、暂态性能和稳态性能几个方面。在自动控制理论中,发展了多种分析方法。系统分析是系统设计的基础,特别是稳定性分析。大部分系统的设计方法都是在系统稳定性分析基础上发展起来的。本章主要讲什么内容?本章先介绍线性定常系统的时域分析方法。首先介绍暂态性能分析方法,主要介绍一阶系统、典型二阶系统的暂态性能指标,以及高阶系统的主导极点分析方法。介绍系统稳定的充分必要条件、劳思稳定判据等代数稳定判据。介绍稳态误差分析与计算方法。本章导读系统(机械,电气,过程等)建模方法机理或实验数学模型性能分析稳定性、动态性能、鲁棒性等等若性能不满足要求对系统进行校正校正方法(控制器设计方法)滞后-超前、PID等系统分析的地位主要内容基本概念自动控制系统的时域指标一阶系统的阶跃响应二阶系统的阶跃响应高阶系统的阶跃响应控制系统的代数稳定判据稳态误差本章小结基本概念时域分析的目的设法从微分方程判断出系统运动的主要特征而不必准确地把微分方程解出来——从工程角度分析系统运动规律。时域响应的构成暂态响应(暂态分量)+稳态响应(稳态分量)在分析中,常用典型的输入信号作用于系统进行分析。控制系统的时域指标概述控制系统的时域性能指标,是根据系统在单位阶跃函数作用下的时间响应——单位阶跃响应确定的,通常以h(t)表示。实际应用的控制系统,多数具有阻尼振荡的阶跃响应,如下图所示:控制系统的时域指标定义1时间tr上升峰值时间tpAB超调量σ%=AB100%调节时间ts控制系统的时域指标定义2上升时间tr调节时间ts控制系统的时域指标控制系统的暂态指标(1)峰值时间tp——响应过程中,输出与稳态值出现最大误差的时间。(2)上升时间tr——响应第一次由稳态值的10%上升到90%,或5%上升到95%,或0上升到100%所需的时间.(3)延迟时间td——响应第一次达到稳态值的50%所需的时间。(4)调节时间ts(过渡过程、稳定时间)——输出响应与稳态值的误差曲线进入,并保持在一定范围(Δ)内(一般为2%~5%)所需的最小时间,称为调节时间。ts越小,说明系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态所需的时间越短。