第3章34時(shí)域分析法ppt課件

1、3-4 高階系統(tǒng)的時(shí)域分析高階系統(tǒng)的時(shí)域分析n高階系統(tǒng)分析的特點(diǎn)高階系統(tǒng)分析的特點(diǎn)n時(shí)間呼應(yīng)由簡(jiǎn)單函數(shù)組成時(shí)間呼應(yīng)由簡(jiǎn)單函數(shù)組成n假設(shè)閉環(huán)極點(diǎn)均具有負(fù)實(shí)部，系統(tǒng)穩(wěn)定假設(shè)閉環(huán)極點(diǎn)均具有負(fù)實(shí)部，系統(tǒng)穩(wěn)定n時(shí)間呼應(yīng)取決于閉環(huán)極點(diǎn)的性質(zhì)和大小，時(shí)間呼應(yīng)取決于閉環(huán)極點(diǎn)的性質(zhì)和大小，外形與閉環(huán)零點(diǎn)無(wú)關(guān)外形與閉環(huán)零點(diǎn)無(wú)關(guān)n分析方法分析方法n由系統(tǒng)主導(dǎo)極點(diǎn)估算性能由系統(tǒng)主導(dǎo)極點(diǎn)估算性能n忽略偶極子的影響忽略偶極子的影響n1.三階系統(tǒng)的單位階躍呼應(yīng)三階系統(tǒng)的單位階躍呼應(yīng))2)()(22002nnnssssss0222221( )1(2)1(2)1(2)1)(2)cos()sin()1nts tddec tebb

2、bbbbbbtt nndsb02,1單位階躍呼應(yīng)單位階躍呼應(yīng)202201( )( ) ( )()(2)nnnsC ss R ssssss 0122201()(2)nnAAsAsssss時(shí)域方式時(shí)域方式附加極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)的影響附加極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)的影響j0j0j0j0結(jié)論結(jié)論1：添加極點(diǎn)是減弱了阻尼添加極點(diǎn)是減弱了阻尼 還是添加了阻尼？還是添加了阻尼？結(jié)論結(jié)論2：添加的極點(diǎn)越接近原點(diǎn)添加的極點(diǎn)越接近原點(diǎn)越怎樣？越怎樣？n2. 高階系統(tǒng)的單位階躍呼應(yīng)高階系統(tǒng)的單位階躍呼應(yīng)設(shè)高階系統(tǒng)閉環(huán)傳送函數(shù)的普通方式為設(shè)高階系統(tǒng)閉環(huán)傳送函數(shù)的普通方式為10111011.( )( )( ),( ).( )mmmmnnnnb

3、 sb sbsbC sM ssmnR sa sa saaN s將上式的分子與分母進(jìn)展因式分解，可得將上式的分子與分母進(jìn)展因式分解，可得niimiisszsKsDsMsRsCs11*)()()()()()()(rkkkkqjjmiisssszsKsRsCs12211*)2()()()()()(均為實(shí)數(shù)極點(diǎn)均為實(shí)數(shù)極點(diǎn)有復(fù)數(shù)極點(diǎn)有復(fù)數(shù)極點(diǎn)12211()1( )()(2)miiqrjknknkjkKszC ssspss 在單位階躍輸入時(shí)在單位階躍輸入時(shí)rqn202211( )2qrjkkjkjknknkAAB sCC ssspss 2011221( )cos(1)sin(1)1jknkknkqrp

4、ttjknkkjkrtkkknknkkknkkh tAAeB etCBet 時(shí)域呼應(yīng)為時(shí)域呼應(yīng)為 傳送函數(shù)的極點(diǎn)決議了系統(tǒng)自在運(yùn)動(dòng)的模態(tài)，零點(diǎn)并不構(gòu)成傳送函數(shù)的極點(diǎn)決議了系統(tǒng)自在運(yùn)動(dòng)的模態(tài)，零點(diǎn)并不構(gòu)成自在運(yùn)動(dòng)模態(tài)，但是影響各模態(tài)在呼應(yīng)中所占的比重自在運(yùn)動(dòng)模態(tài)，但是影響各模態(tài)在呼應(yīng)中所占的比重j0j0j0j0j0n運(yùn)動(dòng)模態(tài)運(yùn)動(dòng)模態(tài)n微分方程解中所描畫的運(yùn)動(dòng)方式微分方程解中所描畫的運(yùn)動(dòng)方式Ae-at零極點(diǎn)分布圖：零極點(diǎn)分布圖：傳送函數(shù)：傳送函數(shù)：AS+a-aj0運(yùn)動(dòng)模態(tài)1Ae-atsin(bt+)零極點(diǎn)分布圖：零極點(diǎn)分布圖：t傳送函數(shù)：傳送函數(shù)：A1s+B1(S+a)2+b2運(yùn)動(dòng)模態(tài)20-ajb

5、0Asin(bt+)零極點(diǎn)分布圖：零極點(diǎn)分布圖：t傳送函數(shù)：傳送函數(shù)：A1s+B1 S2+b2運(yùn)動(dòng)模態(tài)30jb0Aeatsin(bt+)零極點(diǎn)分布圖：零極點(diǎn)分布圖：t傳送函數(shù)：傳送函數(shù)：A1s+B1(S-a)2+b20ajb0運(yùn)動(dòng)模態(tài)4Aeat零極點(diǎn)分布圖：零極點(diǎn)分布圖：t傳送函數(shù)：傳送函數(shù)：AS-a0aj0運(yùn)動(dòng)模態(tài)5n高階系統(tǒng)的時(shí)間呼應(yīng)由由一階、二階系統(tǒng)高階系統(tǒng)的時(shí)間呼應(yīng)由由一階、二階系統(tǒng)的時(shí)間呼應(yīng)函數(shù)組成，即由各個(gè)模態(tài)組成的時(shí)間呼應(yīng)函數(shù)組成，即由各個(gè)模態(tài)組成n閉環(huán)極點(diǎn)決議了各個(gè)模態(tài)的類型，閉環(huán)極點(diǎn)決議了各個(gè)模態(tài)的類型， 閉環(huán)零閉環(huán)零點(diǎn)影響時(shí)間呼應(yīng)曲線的外形點(diǎn)影響時(shí)間呼應(yīng)曲線的外形n閉環(huán)極點(diǎn)

6、遠(yuǎn)離虛軸，那么相應(yīng)的瞬態(tài)分量閉環(huán)極點(diǎn)遠(yuǎn)離虛軸，那么相應(yīng)的瞬態(tài)分量衰減得快，系統(tǒng)的調(diào)整時(shí)間也就較短衰減得快，系統(tǒng)的調(diào)整時(shí)間也就較短n閉環(huán)零點(diǎn)只影響系統(tǒng)瞬態(tài)分量幅值的大小閉環(huán)零點(diǎn)只影響系統(tǒng)瞬態(tài)分量幅值的大小和符號(hào)和符號(hào)n負(fù)實(shí)部閉環(huán)極點(diǎn)使得系統(tǒng)穩(wěn)定，而正實(shí)部負(fù)實(shí)部閉環(huán)極點(diǎn)使得系統(tǒng)穩(wěn)定，而正實(shí)部閉環(huán)極點(diǎn)使得系統(tǒng)發(fā)散閉環(huán)極點(diǎn)使得系統(tǒng)發(fā)散n3.閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)和偶極子閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)和偶極子n閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)：比較接近虛軸，附近又沒閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)：比較接近虛軸，附近又沒有零點(diǎn)的那些閉環(huán)極點(diǎn)?？梢允菍?shí)極點(diǎn)，有零點(diǎn)的那些閉環(huán)極點(diǎn)?？梢允菍?shí)極點(diǎn)，也可以是共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)，或其組合。也可以是共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)，或其組合。n偶極子：相互接

7、近的閉環(huán)零極點(diǎn)偶極子：相互接近的閉環(huán)零極點(diǎn)對(duì)于穩(wěn)定的高階系統(tǒng)，系統(tǒng)的呼應(yīng)取決于閉環(huán)零極點(diǎn)對(duì)于穩(wěn)定的高階系統(tǒng)，系統(tǒng)的呼應(yīng)取決于閉環(huán)零極點(diǎn)在在s平面上的分布。平面上的分布。閉環(huán)極點(diǎn)離虛軸越遠(yuǎn)，對(duì)應(yīng)分量衰減越快閉環(huán)極點(diǎn)離虛軸越遠(yuǎn)，對(duì)應(yīng)分量衰減越快閉環(huán)極點(diǎn)離虛軸越遠(yuǎn)，對(duì)應(yīng)分量的系數(shù)越小閉環(huán)極點(diǎn)離虛軸越遠(yuǎn)，對(duì)應(yīng)分量的系數(shù)越小閉環(huán)極點(diǎn)旁邊有零點(diǎn)，對(duì)應(yīng)分量的系數(shù)小閉環(huán)極點(diǎn)旁邊有零點(diǎn)，對(duì)應(yīng)分量的系數(shù)小高階系統(tǒng)(s2+2s+5)(s+6)301(s) =(s2+2s+5)52(s) =主導(dǎo)極點(diǎn)主導(dǎo)極點(diǎn)s% 19.1% s% 19.1% ts 3.89sts 3.89ss% 20.8% s% 20.8% ts 3.74sts 3.74s偶極子1= (s+2)2+42(s+2)(s+3)4.95(s+