二阶系统的性能指标分析(DOC)
24页1、邢台学院物理系自动控制理论课程设计报告书 设计题目: 二阶系统的性能指标分析 专 业: 自动化 班 级: 学生姓名: 学 号: 指导教师: 2013年 3 月24 日邢台学院物理系课程设计任务书专业: 自动化 班级: 学生姓名学号课程名称自动控制理论设计题目二阶系统的性能指标分析设计目的、主要内容(参数、方法)及要求目的:通过对二阶系统的性能指标分析得知,系统三方面性能对系统结构和参数的要求往往是相互制约的,工程中通过在系统加一些附加装置来改善二阶系统的性能。通过本次课题来了解改善方法。1二阶系统性能指标概述2. 应用模拟电路来模拟典型二阶系统和典型三阶系统3.1 二阶系统传递函数标准形式及分类3.2 过阻尼二阶系统动态性能指标计算3.3 欠阻尼二阶系统动态性能指标计算3.4 改善二阶系统动态性能的措施4二阶系统性能的MATLAB 仿真工作量2周进度安排3周至4周3月11至3月13日收集资料,3月14至3月22编写,3月23至3月24日制图主要参考资料1 谢红卫. 现代控制系统. 高等教育出版社,20072 胡寿松. 自动控制原理. 科学出版社,20073 黄忠霖. 自动控制原理的MA
2、TLAB实现. 国防工业出版社,,20074自动控制原理及其应用(黄坚第二版)高等教育出版社指导教师签字系主任签字2013年 3 月24 日摘 要二阶系统是指由二阶微分方程描述的自动控制系统。例如,他励直流电动机RLC电路等都是二阶系统的实例。二阶系统的性能指标分析在自动控制原理中具有普遍的意义。控制系统的性能指标分为动态性能指标和稳态性能指标,动态性能指标又可分为随动性能指标和抗扰性能指标。稳态过程性能稳态误差是系统稳定后实际输出与期望输出之间的差值本次课程设计以二阶系统为例,研究控制系统的性能指标。关键词:二阶系统 性能指标 稳态性能指标 动态性能指标 稳态误差 调节时间目录1.二阶系统性能指标概述12. 应用模拟电路来模拟典型二阶系统。13.二阶系统的时间响应及动态性能43.3.1 二阶系统传递函数标准形式及分类43.3.2 过阻尼二阶系统动态性能指标计算53.3.3 欠阻尼二阶系统动态性能指标计算73.3.4 改善二阶系统动态性能的措施144. 二阶系统性能的MATLAB 仿真185 总结及体会19参 考 文 献191.二阶系统性能指标概述二阶系统是指由二阶微分方程描述的自动控
3、制系统。例如,他励直流电动机RLC电路等都是二阶系统的实例。二阶系统的性能指标分析在自动控制原理中具有普遍的意义。控制系统的性能指标分为动态性能指标和稳态性能指标,动态性能指标又可分为随动性能指标和抗扰性能指标。稳态过程性能稳态误差是系统稳定后实际输出与期望输出之间的差值2. 应用模拟电路来模拟典型二阶系统。图21 二阶系统1 2l是典型二阶系统原理方块图,其中T01秒;T10.1秒;K1分别为10;5;2.5;1。 开环传递函数为: (21)其中,开环增益。闭环传递函数: (22)其中, (23) (24)(1)当。即欠阻尼情况时,二阶系统的阶跃响应为衰减振荡,如图22中曲线所示。 (25)式中: 峰值时间可由式(25)对时间求导数,并令它等于零得到: (26)超调量Mp: 由 求得 (27)调节时间,采用2允许误差范围时,近似的等于系统时间常数的四倍,即 (28)(2)当,即临界阻尼情况时,系统的阶跃响应为单调的指数曲线,如图22中曲线所示。输出响应C(t)为 (t0) (29)调节时间可由下式求得 (210)(3)当,即过阻尼情况时,系统的阶跃响应为单调的指数曲线: (t0) (
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