《自動控制原》ppt課件

1、 自動控制原理自動控制原理西北工業(yè)大學自動化學院西北工業(yè)大學自動化學院 自自 動動 控控 制制 原原 理理 教教 學學 組組自動控制原理自動控制原理3 3 線性系統(tǒng)的時域分析與校正線性系統(tǒng)的時域分析與校正3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 一階系統(tǒng)的時間呼應及動態(tài)性能一階系統(tǒng)的時間呼應及動態(tài)性能3.3 3.3 二階系統(tǒng)的時間呼應及動態(tài)性能二階系統(tǒng)的時間呼應及動態(tài)性能3.4 3.4 高階系統(tǒng)的階躍呼應及動態(tài)性能高階系統(tǒng)的階躍呼應及動態(tài)性能3.5 3.5 線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 3.6 3.6 線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 3.7 3.7 線性系統(tǒng)時域校正線性系統(tǒng)時域

2、校正 自動控制原理自動控制原理3 3 線性系統(tǒng)的時域分析與校正線性系統(tǒng)的時域分析與校正3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 一階系統(tǒng)的時間呼應及動態(tài)性能一階系統(tǒng)的時間呼應及動態(tài)性能3.3.3 3.3.3 過阻尼二階系統(tǒng)動態(tài)性能過阻尼二階系統(tǒng)動態(tài)性能 自動控制原理課程的義務與體系構造自動控制原理課程的義務與體系構造3 線性系統(tǒng)的時域分析與校正線性系統(tǒng)的時域分析與校正 3.1 時域分析法概述時域分析法概述 3.1.1 時域法的作用和特點時域法的作用和特點 時域法是最根本的分析方法時域法是最根本的分析方法,學習復域法、頻域法學習復域法、頻域法的根底的根底 (1) 直接在時間域中對系統(tǒng)進展分析校正，

3、直觀，直接在時間域中對系統(tǒng)進展分析校正，直觀，準確；準確； (2) 可以提供系統(tǒng)時間呼應的全部信息；可以提供系統(tǒng)時間呼應的全部信息； (3) 基于求解系統(tǒng)輸出的解析解，比較煩瑣?；谇蠼庀到y(tǒng)輸出的解析解，比較煩瑣。3 線性系統(tǒng)的時域分析與校正線性系統(tǒng)的時域分析與校正3.1.2 時域法常用的典型輸入信號時域法常用的典型輸入信號 穩(wěn)：穩(wěn)：( 根本要求根本要求 ) 系統(tǒng)受脈沖擾動后能回到原來的平衡位系統(tǒng)受脈沖擾動后能回到原來的平衡位置置 準準: ( 穩(wěn)態(tài)要求穩(wěn)態(tài)要求 穩(wěn)態(tài)輸出與希望輸出間的誤差穩(wěn)態(tài)輸出與希望輸出間的誤差(穩(wěn)態(tài)誤穩(wěn)態(tài)誤差差)要小要小 快快: ( 動態(tài)要求動態(tài)要求 ) 過渡過程要平穩(wěn)，迅

4、速過渡過程要平穩(wěn)，迅速 延遲時間延遲時間 t d 階躍呼應第一次到達終值的階躍呼應第一次到達終值的50所需的所需的時間時間 上升時間上升時間 t r 1、階躍呼應從終值的、階躍呼應從終值的10上升到終值上升到終值的的90所需的時間所需的時間 有振蕩時；有振蕩時；2、呼應從、呼應從 0 到第一次到到第一次到達終值所需的時間達終值所需的時間 峰值時間峰值時間 t p 階躍呼應越過終值到達第一個峰值所需階躍呼應越過終值到達第一個峰值所需的時間的時間 調理時間調理時間 t s 階躍呼應到達并堅持在終值階躍呼應到達并堅持在終值 5誤差帶誤差帶內所需的最短時間內所需的最短時間 超超 調調 量量 峰值超出終

5、值的百分比峰值超出終值的百分比3.1.3 線性系統(tǒng)時域性能目的線性系統(tǒng)時域性能目的 超調量超調量% =AB100%時間時間td 延遲延遲h(t)t時間時間tr上升上升峰值時間峰值時間tpBAh(t)t動態(tài)性能目的定義動態(tài)性能目的定義調理時間調理時間ts3.2 3.2 一階系統(tǒng)的時間呼應及動態(tài)性能一階系統(tǒng)的時間呼應及動態(tài)性能 3.2.1 3.2.1 一階系統(tǒng)一階系統(tǒng) (s) (s) 規(guī)范方式及規(guī)范方式及 h(t) h(t)sKsG )(11111)(1 TsTsTKsKsKsKsKTT11 TsssTssRssC111111)()()( TtesCLth 1)()(13.2 3.2 一階系統(tǒng)的時

6、間呼應及動態(tài)性能一階系統(tǒng)的時間呼應及動態(tài)性能 3.2.2 一階系統(tǒng)動態(tài)性能目的計算一階系統(tǒng)動態(tài)性能目的計算 一階系統(tǒng)動態(tài)性能與系統(tǒng)極點分布的關系一階系統(tǒng)動態(tài)性能與系統(tǒng)極點分布的關系tTeth11)( tTeTth11)( Thhh1)0(1)(0)0(95. 01)( Ttsseth05. 095. 01 TtseTTts305. 0ln 3.2 3.2 一階系統(tǒng)的時間呼應及動態(tài)性能一階系統(tǒng)的時間呼應及動態(tài)性能例例1 1 系統(tǒng)如下圖，現采用負反響方式，欲將系統(tǒng)調理時間減小到系統(tǒng)如下圖，現采用負反響方式，欲將系統(tǒng)調理時間減小到原來原來 的的0.10.1倍，且保證原放大倍數不變，試確定參數倍，且保

7、證原放大倍數不變，試確定參數 Ko Ko 和和 KH KH 的值。的值。 HOHOHOKsKsKsKsGKSGKs1012 . 01012 . 010112 . 010)(1)()( 10*1011002. 0*1012 . 0KKKTKHOH 109 . 0OHKK11012 . 010110 sKKKHHO 3.2.3 3.2.3 一階系統(tǒng)的典型呼應一階系統(tǒng)的典型呼應 r(t) R(s) C(s)= F(s) R(s) c(t) 一階系統(tǒng)典型呼應一階系統(tǒng)典型呼應 d(t) 1 1(t) t 3.2.3 3.2.3 一階系統(tǒng)的典型呼應一階系統(tǒng)的典型呼應3.3. 二階系統(tǒng)的時間呼應及動態(tài)性能二

8、階系統(tǒng)的時間呼應及動態(tài)性能3.3.1 .1 傳送函數規(guī)范方式及分類傳送函數規(guī)范方式及分類2 - 1S1,2=-nnS1,2=-n-n=S1,2 =j n01101j0j0j0j0二階系統(tǒng)單位階躍呼應二階系統(tǒng)單位階躍呼應s2+2ns+n2(s)=n2-j1-2 nS1,2=nh(t)= 1T2tT1T21e+T1tT2T11e+h(t)= 1-(1+nt) e- tnh(t)= 1-cosntj0j0j0j0T11T2111010sin(dt+)e- t h(t)=1-211n過阻尼過阻尼臨界阻尼臨界阻尼欠阻尼欠阻尼零阻尼零阻尼3.3 3.3 二階系統(tǒng)的時間呼應及動態(tài)性能二階系統(tǒng)的時間呼應及動態(tài)

9、性能 3.3.2 x 3.3.2 x 1 1 臨界阻尼，過阻尼時系統(tǒng)臨界阻尼，過阻尼時系統(tǒng) 動態(tài)性能目的的計算動態(tài)性能目的的計算 1 13.3.2 x 3.3.2 x 1 1 臨界阻尼，過阻尼時系統(tǒng)臨界阻尼，過阻尼時系統(tǒng) 動態(tài)性能目的的計算動態(tài)性能目的的計算 2 23.3 3.3 二階系統(tǒng)的時間呼應及動態(tài)性能二階系統(tǒng)的時間呼應及動態(tài)性能 例例3-2 某系統(tǒng)閉環(huán)傳送函數某系統(tǒng)閉環(huán)傳送函數 ， 求動態(tài)性能。求動態(tài)性能。解：解：161016)(2sss)1)(1()8)(2(16161016)(2122TsTssssssn5 . 0211T125. 0812T4125. 05 . 021TT125.

10、 12)(12121TTTT查圖3-7可得 3.31Tts65. 15 . 03 . 33 . 31Tts課程小結課程小結 3.1 3.1 概述概述 3.1.1 3.1.1 時域法的作用和特點時域法的作用和特點 3.1.2 3.1.2 時域法常用的典型輸入信號時域法常用的典型輸入信號 3.1.3 3.1.3 系統(tǒng)的時域性能目的系統(tǒng)的時域性能目的 3.2 3.2 一階系統(tǒng)的時間呼應及動態(tài)性能一階系統(tǒng)的時間呼應及動態(tài)性能 3.2.1 3.2.1 一階系統(tǒng)傳送函數規(guī)范方式及單位階躍呼應一階系統(tǒng)傳送函數規(guī)范方式及單位階躍呼應 3.2.2 3.2.2 一階系統(tǒng)動態(tài)性能目的計算一階系統(tǒng)動態(tài)性能目的計算 3.2.3 3.2.3 典型輸入下一階系統(tǒng)的呼應典型輸入下一階系統(tǒng)的呼應 3.3 3.3 二階系統(tǒng)的時間