动态误差系数法课件.ppt

自动控制原理自动控制原理自动控制原理自动控制原理自动控制原理自动控制原理 本次课程作业本次课程作业（（1313））3 —29, 30, 33, 37, 39课程回顾课程回顾§3.6.1 §3.6.1 误差与稳态误差误差与稳态误差 误差定义误差定义: (1): (1)按输入端定义误差；按输入端定义误差；(2)(2)按输出端定义误差按输出端定义误差 稳态误差：稳态误差： (1) (1)静态误差；静态误差； (2) (2)动态误差动态误差§3.6.2 §3.6.2 计算稳态误差的一般方法计算稳态误差的一般方法 （（1 1）判定系统的稳定性）判定系统的稳定性 （（2 2）求误差传递函数）求误差传递函数 （（3 3）用终值定理求稳态误差）用终值定理求稳态误差§3.6.3 §3.6.3 静态误差系数法静态误差系数法 （（1 1）静态误差系数）静态误差系数: : Kp, Kv, Ka （（2 2）计算误差方法）计算误差方法 （（3 3）适用条件）适用条件§3.6.4 §3.6.4 干扰作用引起的稳态误差分析干扰作用引起的稳态误差分析 1 1）系统稳定）系统稳定 2 2）按输入端定义误差）按输入端定义误差 3 3））r(t)作用作用, ,且且r(t)无其他前馈通道无其他前馈通道举举 例例例例1 1 系统结构图如图所示，当系统结构图如图所示，当r(t)=t 时，要求时，要求ess<0.1，求，求K的范围。

的范围解解. .K0K31+0.6K2s0s1s2s3Routh3(1+0.6K)-2K3   3-0.2K>0        K<15      K>010 < K <15自动控制原理自动控制原理（第（第 13 讲）讲）§3 §3 线性系统的时域分析与校正线性系统的时域分析与校正§3.1 §3.1 概述概述§3.2 §3.2 一阶系统的时间响应及动态性能一阶系统的时间响应及动态性能§3.3 §3.3 二阶系统的时间响应及动态性能二阶系统的时间响应及动态性能§3.4 §3.4 高阶系统的阶跃响应及动态性能高阶系统的阶跃响应及动态性能§3.5 §3.5 线性系统的稳定性分析线性系统的稳定性分析 §3.6 §3.6 线性系统的稳态误差线性系统的稳态误差 §3.7 §3.7 线性系统时域校正线性系统时域校正 自动控制原理自动控制原理（第（第 13 讲）讲）§3.6 §3.6 线性系统的稳态误差线性系统的稳态误差§3.7 §3.7 线性系统时域校正线性系统时域校正§3.6.5 §3.6.5 动态误差系数法动态误差系数法(1)(1) 动态误差系数法动态误差系数法 用用静静态态误误差差系系数数法法只只能能求求出出误误差差的的稳稳态态值值 ；；而而稳稳态态误误差差随随时时间间变变化化的规律无法获得。

的规律无法获得 用用动动态态误误差差系系数数法法可可以以研研究究误误差差中中的的稳态分量稳态分量 随时间的变换规律随时间的变换规律§3.6.5 §3.6.5 动态误差系数法动态误差系数法(2)(2)(1) (1) 动态误差系数法解决问题的思路动态误差系数法解决问题的思路 §3.6.5 §3.6.5 动态误差系数法动态误差系数法(3)(3)例例1 1 两系统如图示两系统如图示, ,要求在要求在4分钟内误差不超过分钟内误差不超过6m,应选用哪个系统应选用哪个系统? ? 已知已知：：解解    ①①. .(2)(2)动态误差系数的计算方法动态误差系数的计算方法 — — ①①系数比较法系数比较法 ② ②长除法长除法 比较系数：比较系数：§3.6.5 §3.6.5 动态误差系数法动态误差系数法(4)(4)例例1 1 两系统如图示两系统如图示, ,要求在要求在4分钟内系统不超过分钟内系统不超过6m应选用哪个系统应选用哪个系统? ? 已知已知：：解解. . ②②§3.6.5 §3.6.5 动态误差系数法动态误差系数法(5)(5)说明：说明：es(t) 是是 e(t) 中的稳态分量中的稳态分量 解解. . 比较系数得比较系数得例例2 2 以例以例1 1中系统中系统(1)(1)为例为例§3.7 §3.7 线性系统时域校正线性系统时域校正（（1 1））校正：校正：采用适当方式，在系统中加入一些结构和参数可调整采用适当方式，在系统中加入一些结构和参数可调整 的装置（校正装置），用以改善系统性能，使系统满的装置（校正装置），用以改善系统性能，使系统满 足指标要求。

足指标要求校正方式：校正方式： 串联校正，串联校正， 反馈校正，反馈校正， 复合校正复合校正§3.7 §3.7 线性系统时域校正线性系统时域校正（（2 2））§3.7.1 §3.7.1 反馈反馈校正校正 反馈反馈的作用的作用 （（1 1）减小被包围环节的时间常数）减小被包围环节的时间常数（（2 2）深度负反馈可以有效降低被包围环节的影响）深度负反馈可以有效降低被包围环节的影响 （（3 3）局部正反馈可提高环节增益）局部正反馈可提高环节增益 §3.7.1 §3.7.1 反馈校正反馈校正 (1)(1)例例2 2 系统结构图如图所示系统结构图如图所示   （（1 1））Kt=0 时系统的性能时系统的性能? ?    （（2 2））Kt   时，时， , , ts 变化趋势变化趋势? ?             x=0.707x=0.707时时, ,  , , ts =？？   （（3 3））Kt  ，，r(t)=t ，，ess变化趋势变化趋势? ?             x=0.707x=0.707时时, , ess=？？解解. (1) . (1) 时 系统结构不稳定！系统结构不稳定！   (2 2)               时时   (2 2)               时时   (3)  §3.7.2 §3.7.2 复合校正复合校正例例4  系统结构图如图所示系统结构图如图所示(1) (1) 确定确定K1,K2，配置极点于，配置极点于l l1,21,2=-5 j5；；(2) (2) 设计设计G1(s) ，使，使r(t)=t作用下作用下essr=0；；(3) (3) 设计设计G2(s) ，使，使n(t)作用下作用下en(t)≡0。

解解.(1)(1)(1)(2)(3)(1)(1)线性系统的时域分析与校正线性系统的时域分析与校正第三章小结第三章小结时域分析法小结时域分析法小结（（1 1）） 自动控制原理自动控制原理1 1～～3 3章测验题章测验题   一一.  单单项项选选择择题题  ( 在在每每小小题题的的四四个个备备选选答答案案中中，，选选出出一一         个正确的答案，将其题号写入题干的个正确的答案，将其题号写入题干的○内，每小题内，每小题           2分，共分，共32分分 )1 1．适合于应用传递函数描述的系统是．适合于应用传递函数描述的系统是A A．非线性定常系统；．非线性定常系统； B B．线性时变系统；．线性时变系统；C C．线性定常系统；．线性定常系统； D D．非线性时变系统．非线性时变系统○○时域分析法小结时域分析法小结（（2 2）） 2 2．某．某0 0型单位反馈系统的开环增益为型单位反馈系统的开环增益为K K，则在，则在 输入下，系统的稳态误差为输入下，系统的稳态误差为 A A．．0 0；； B B．． ；； C C．． ；； D D．． 。

○○3 3．动态系统．动态系统 0 初始条件是指初始条件是指 t<0 时系统的时系统的 A A．输入为．输入为 0 ；； B B．输入、输出以及它们的各阶导数为．输入、输出以及它们的各阶导数为 0；； C C．输入、输出为．输入、输出为 0；； D D．输出及其各阶导数为．输出及其各阶导数为 0○○时域分析法小结时域分析法小结（（3 3）） ○○4 4．若二阶系统处于无阻尼状态，则系统的．若二阶系统处于无阻尼状态，则系统的 阻尼比阻尼比ξξ应为应为 A A．．0<ξ<10<ξ<1；； B B．．ξ=1ξ=1；；C C．．ξ>1ξ>1；； D D．．ξ=0ξ=0○○5 5．在典型二阶系统传递函数．在典型二阶系统传递函数 中中, ,再串入一个闭环零点，则再串入一个闭环零点，则 A A．超调量增大；．超调量增大； B B．对系统动态性能没有影响；．对系统动态性能没有影响； C C．峰值时间增大；．峰值时间增大； D D．调节时间增大。

．调节时间增大时域分析法小结时域分析法小结（（4 4）） ○○6 6．讨论系统的动态性能时，通常选用的典型．讨论系统的动态性能时，通常选用的典型 输入信号为输入信号为 A A．单位阶跃函数．单位阶跃函数 ；； B B．单位速度函数．单位速度函数 ；； C C．单位脉冲函数．单位脉冲函数 ；； D D．单位加速度函数．单位加速度函数○○7 7．某．某 I 型单位反馈系统，其开环增益为型单位反馈系统，其开环增益为 ，， 则在则在 输入下，统的稳态误差输入下，统的稳态误差 ＡＡ. ０；０；  ＢＢ.      ；；  ＣＣ.       ；；   ＤＤ.        时域分析法小结时域分析法小结（（5 5）） ○○9 9．二阶系统的闭环增益加大．二阶系统的闭环增益加大 Ａ．快速性越好；Ａ．快速性越好； Ｂ．超调量越大；Ｂ．超调量越大； Ｃ．峰值时间提前；Ｃ．峰值时间提前； Ｄ．对动态性能无影响。

Ｄ．对动态性能无影响 ○○8 8．典型欠阻尼二阶系统的超调量．典型欠阻尼二阶系统的超调量 ，， 则其阻尼比的范围为则其阻尼比的范围为 Ａ．Ａ． ；； Ｂ．Ｂ． ；； Ｃ．Ｃ． ；； Ｄ．Ｄ． 时域分析法小结时域分析法小结（（6 6）） ○○1010．欠阻尼二阶系统的．欠阻尼二阶系统的 ，都与，都与 Ａ．Ａ． 有关；有关； Ｂ．Ｂ． 无关；无关； Ｃ．Ｃ． 有关有关 Ｄ．Ｄ． 无关无关○○11. 11. 典型欠阻尼二阶系统若典型欠阻尼二阶系统若 不变，不变， 变化时变化时 Ａ．当Ａ．当 时，时， ；； Ｂ．当Ｂ．当 时，时， ；； Ｃ．当Ｃ．当 时，时， ；； D ．当．当 时，时， 不变。

不变 时域分析法小结时域分析法小结（（7 7）） ○○1212．稳态速度误差的正确含义为（．稳态速度误差的正确含义为（A A为常值）：为常值）： Ａ．Ａ． 时，输出速度与输入速度之间的稳态误差；时，输出速度与输入速度之间的稳态误差； Ｂ．Ｂ． 时，输出位置与输入位置之间的稳态误差；时，输出位置与输入位置之间的稳态误差； Ｃ．Ｃ． 时，输出位置与输入位置之间的稳态误差；时，输出位置与输入位置之间的稳态误差； Ｄ．Ｄ． 时，输出速度与输入速度之间的稳态误差时，输出速度与输入速度之间的稳态误差○○1313．某系统单位斜坡输入时．某系统单位斜坡输入时 ，说明该系统，说明该系统 A A．是．是0 0型系统；型系统； B B．闭环不稳定；．闭环不稳定； C C．闭环传递函数中至少有一个纯积分环节．闭环传递函数中至少有一个纯积分环节 　　　　D D．开环一定不稳定。

．开环一定不稳定 时域分析法小结时域分析法小结（（8 8）） ○○1414．．I 型单位反馈系统的闭环增益为型单位反馈系统的闭环增益为 ＡＡ. .与开环增益有关；与开环增益有关； ＢＢ. .与的形式有关；与的形式有关； ＣＣ.1.1；； ＤＤ. .与各环节的时间常数有关与各环节的时间常数有关○○1515．闭环零点影响系统的．闭环零点影响系统的 A A．稳定性；．稳定性； B B．稳态误差；．稳态误差； C C．调节时间；．调节时间； D D．超调量．超调量时域分析法小结时域分析法小结（（9 9）） ○○1616．若单位反馈系统的开环传递函数为．若单位反馈系统的开环传递函数为 ，则其开环增益，则其开环增益 ，， 阻尼比阻尼比 和无阻尼自然频率和无阻尼自然频率 分别为：分别为： Ａ．Ａ． ；； Ｂ．Ｂ． ；； Ｃ．Ｃ． ；Ｄ．；Ｄ． 。

时域分析法小结时域分析法小结（（1010）） 1 1．增加系统阻尼比，减小超调量的有效措施有．增加系统阻尼比，减小超调量的有效措施有 A A．增大闭环增益；．增大闭环增益； B B．引入输出的速度反馈；．引入输出的速度反馈； C C．减小开环增益；．减小开环增益； D D．增大开环增益；．增大开环增益； E E．引入误差的比例．引入误差的比例- -微分进行控制微分进行控制 二二. . 多项选择题多项选择题( (在每小题的五个备选答案中，选出在每小题的五个备选答案中，选出 二至五个正确的答案，将其号码写入题干的二至五个正确的答案，将其号码写入题干的 ○○○○○○○○○○内，正确答案没有选全、多选或有内，正确答案没有选全、多选或有 选错的，该题无分，每小题选错的，该题无分，每小题 2 2分，共分，共 14 14分分) ) ○○○○○○○○○○时域分析法小结时域分析法小结（（1111）） ○○○○○○○○○○ 2 2．某系统的开环传递函数为．某系统的开环传递函数为 ，， 则称该系统是则称该系统是 A A．．I 型系统；型系统； B B．．II 型系统；型系统； C C．二阶系统；．二阶系统； D D．三阶系统．三阶系统;    E E．一阶无差系统。

．一阶无差系统 时域分析法小结时域分析法小结（（1212）） 3 3．提高输入作用下控制系统精度的主要措施有．提高输入作用下控制系统精度的主要措施有 A A．增大开环增益；．增大开环增益； B B．加比例．加比例- -微分控制；微分控制； C C．增大系统的型别；．增大系统的型别； D D．加测速反馈；．加测速反馈； E E．对干扰进行补偿．对干扰进行补偿 ○○○○○○○○○○时域分析法小结时域分析法小结（（1313）） ○○○○○○○○○○4 4．典型二阶系统单位阶跃响应如图所示，．典型二阶系统单位阶跃响应如图所示， 可以确定该系统可以确定该系统 Ａ．是的欠阻尼系统；Ａ．是的欠阻尼系统； Ｂ．开环增益Ｂ．开环增益 ；； Ｃ．超调量Ｃ．超调量 ％％= 40％％；； D D ．调节时间．调节时间 ；； E．是．是0型系统 时域分析法小结时域分析法小结（（1414）） 5 5．若系统．若系统 A A．开环稳定，闭环不一定稳定；．开环稳定，闭环不一定稳定； B B．开环稳定，闭环一定不稳定；．开环稳定，闭环一定不稳定； C C．开环不稳定，闭环一定不稳定；．开环不稳定，闭环一定不稳定； D D．开环不稳定，闭环不一定不稳定；．开环不稳定，闭环不一定不稳定； E E．开环临界稳定，闭环不一定稳定。

．开环临界稳定，闭环不一定稳定○○○○○○○○○○时域分析法小结时域分析法小结（（1515）） 6 6．为能同时减少输入和干扰引起的稳态误差，．为能同时减少输入和干扰引起的稳态误差， 采用的有效措施是采用的有效措施是 A A．增大干扰作用点前的前向通道增益；．增大干扰作用点前的前向通道增益； B B．增加干扰作用点前的前向通道的积分环节．增加干扰作用点前的前向通道的积分环节 的个数；的个数； C C．增大干扰作用点到输出的前向通道增益；．增大干扰作用点到输出的前向通道增益； D D．增大干扰作用点至输出的前向通道的积．增大干扰作用点至输出的前向通道的积 分环节个数；分环节个数； E E．在反馈通道中增加积分环节．在反馈通道中增加积分环节 ○○○○○○○○○○时域分析法小结时域分析法小结（（1616）） ○○○○○○○○○○7 7．由以下条件，可以确定闭环系统的动态性能．由以下条件，可以确定闭环系统的动态性能 （（ ）） A A．闭环极点；．闭环极点； B B．开环零极点；．开环零极点； C C．闭环零极点；．闭环零极点； D D．开环零极点及开环增益；．开环零极点及开环增益； E E．闭环零极点及闭环增益。

．闭环零极点及闭环增益自动控制原理课程的任务与体系结构自动控制原理课程的任务与体系结构自动控制原理自动控制原理 本次课程作业本次课程作业（（1313））3 —29, 30, 33, 37, 39 。