自动控制理论：3-1 典型输入作用和时域性能指标.ppt

第三章   自动控制系统的时域分析7/30/20241n典型输入作用和时域性能指标n一阶系统的瞬态响应n二阶系统的瞬态响应n高阶系统分析n稳定性和代数稳定判据n稳态误差分析本章主要内容7/30/202423.1 典型输入作用和时域性能指标7/30/202433.1.1. 3.1.1. 典型输入信号典型输入信号 Ø控制系统的瞬态响应与输入信 号的形式有关Ø一个控制系统的实际输入信号往往具有多重形式，并且也常常难于事先确定Ø通常考虑某些典型输入信号对系统的影响7/30/20244（一）阶跃信号（一）阶跃信号 (Step Signal)图(3-1)阶跃信号A=1时，称为单位阶跃信号，用1(t)表示 7/30/20245（二）斜坡信号（二）斜坡信号(Ramp Signal)图(3-2)斜坡信号当A=1时，则称为单位斜坡信号 7/30/20246（三）加速度信号三）加速度信号图(3-3)抛物线信号当A=1时，则称为单位抛物线信号 7/30/20247（四）脉冲信号（四）脉冲信号 (Impulse Signal)图(3-4)脉冲信号当e 趋于零时就得理想的单位脉冲信号(亦称d(t) 函数)。

7/30/20248（五）正弦信号（五）正弦信号(Sin Signal)图(3-4)脉冲信号A为幅值 T为周期，w =2p/T为角频率 7/30/202493.1.2动态过程与稳态过程（1）动态过程    系统在典型信号输入下，系统的输出量从初始状态到最终状态的响应过程 （2）稳态过程    系统在典型信号输入下，当时间t趋于无穷时，系统输出量的表现方式7/30/2024103.1.3. 3.1.3. 系统的性能指标系统的性能指标 Ø性能指标用来衡量系统性能Ø常由系统在一定的典型输入信号作用下的具体性能指标来表示Ø性能指标有:动态性能指 标和稳态性能指标7/30/202411动态性能指标5、调整时间ts:响应到达并保持在终值的内所需的最短时间 1、最大超调量sp ：2、延滞时间td：响应曲线到达稳态值50%所需的时间3、上升时间tr :响应从终值10%上升到终值90%所需的时间4、峰值时间tp ：响应曲线到达第一个峰值所需的时间在系统能稳定工作的条件下，系统的瞬态性能通常以系统在初始条件为零的情况下，对单位阶跃输入信号的响应特性来衡量 7/30/202412性能指标图解调整时间ts 峰值时间tp 上升时间tr 最大超调量sp 延滞时间td 7/30/202413稳态性能:稳态误差,反映控制精度或抗干扰的能力.7/30/2024143.2. 3.2. 一阶系统的时域分析一阶系统的时域分析（一）一阶系统数学模型（一）一阶系统数学模型 可用一阶微分方程描述其动态过程的系统，称为一阶系统 微分方程: 传递函数:-结构图7/30/202415 2、一阶系统的单位阶跃响应输入r(t)=1(t)或R(s)=1/s一阶系统的单位阶跃响应 系统的稳态误差动态性能指标动态性能指标无超调7/30/2024163、一阶系统的单位脉冲响应 输入r(t)=δ(t)或R(s)=1一阶系统的单位脉冲响应 动态性能指标动态性能指标7/30/202417 4、一阶系统的单位斜坡响应7/30/202418 5、单位加速度响应 7/30/202419。