《自動(dòng)控制原理》第三章-35-穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算課件

3-6線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算

（Steady-stateerror）*1能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法

第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法誤差與穩(wěn)態(tài)誤差的定義系統(tǒng)的類型輸入作用下穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算擾動(dòng)作用下穩(wěn)態(tài)誤差減小或消除穩(wěn)態(tài)誤差的措施本節(jié)內(nèi)容：3-6線性系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算*2能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法

第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法1.誤差與穩(wěn)態(tài)誤差的定義輸入端定義的穩(wěn)態(tài)誤差e(t)輸出端定義的穩(wěn)態(tài)誤差e’(t)=希望輸出-c(t)兩種定義的聯(lián)系：*3能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法1.誤差與穩(wěn)態(tài)誤差的定義…*4能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法例1

1.誤差與穩(wěn)態(tài)誤差的定義…*5能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法2.系統(tǒng)的類型*6能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法單位負(fù)反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下，試指出其型別(1)(2)(3)(4)*7能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法（1）階躍作用下的穩(wěn)態(tài)誤差

0III0II0IK0位置誤差靜態(tài)位置誤差系數(shù)系統(tǒng)型別3.輸入作用下穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算*8能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法（2）斜坡作用下的穩(wěn)態(tài)誤差0III0IIKI00速度誤差靜態(tài)速度誤差系數(shù)系統(tǒng)型別3.輸入作用下穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算…*9能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法速度誤差不是速度上存在穩(wěn)態(tài)誤差（2）斜坡作用下的穩(wěn)態(tài)誤差…3.輸入作用下穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算…*10能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法（3）加速度作用下的穩(wěn)態(tài)誤差0IIIKII0I00加速度誤差靜態(tài)加速度誤差系數(shù)系統(tǒng)型別3.輸入作用下穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算…*11能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法加速度誤差不是加速度上存在穩(wěn)態(tài)誤差（3）加速度作用下的穩(wěn)態(tài)誤差…3.輸入作用下穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算…*12能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法系統(tǒng)型別靜態(tài)誤差系數(shù)階躍輸入r(t)=R1(t)斜坡輸入r(t)=Rt加速度輸入r(t)=位置誤差速度誤差加速度誤差0k00Ik00

IIk00III0003.輸入作用下穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算…*13能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法穩(wěn)態(tài)誤差的物理意義（單位反饋系統(tǒng)）3.輸入作用下穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算…伺服電動(dòng)機(jī)*14能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法4.擾動(dòng)作用下穩(wěn)態(tài)誤差*15能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法物理意義4.擾動(dòng)作用下穩(wěn)態(tài)誤差…*16能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法5.減小或消除穩(wěn)態(tài)誤差的措施（1）增大開環(huán)增益或擾動(dòng)作用點(diǎn)前的前向通道的增益（例2）（2）在前向通道或主反饋通道設(shè)置串聯(lián)積分環(huán)節(jié)（增大v);（3）采用串級(jí)控制抑制內(nèi)回路擾動(dòng)；主回路/副回路；主調(diào)節(jié)器/副調(diào)節(jié)器串級(jí)控制；一次擾動(dòng)/二次擾動(dòng)；*17能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法例3習(xí)題：3-185.減小或消除穩(wěn)態(tài)誤差的措施…*18能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法第三章：重點(diǎn)回顧重要概念：系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)(td,tr,tp,ts,%)的定義，主導(dǎo)極點(diǎn)，穩(wěn)定性，系統(tǒng)型別。基本常識(shí)：欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼系統(tǒng)阻尼比的范圍及響應(yīng)形式。穩(wěn)定的充分必要條件，穩(wěn)定的必要條件?；炯寄埽阂浑A系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的計(jì)算根據(jù)二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)形式計(jì)算其自然頻率和阻尼比二階欠阻尼系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的計(jì)算及反算應(yīng)用勞思判據(jù)判別系統(tǒng)穩(wěn)定性靜態(tài)誤差系數(shù)的計(jì)算輸入和擾動(dòng)信號(hào)作用下系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算一、二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)計(jì)算*19能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法*20能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法主導(dǎo)極點(diǎn):如果在所有的閉環(huán)極點(diǎn)中，距虛軸最近的極點(diǎn)周圍沒有閉環(huán)零點(diǎn)，而其他閉環(huán)極點(diǎn)又遠(yuǎn)離虛軸，那么距虛軸最近的極點(diǎn)在系統(tǒng)響應(yīng)過程中起主導(dǎo)作用，這樣的閉環(huán)極點(diǎn)稱為主導(dǎo)極點(diǎn)非主導(dǎo)極點(diǎn)：除主導(dǎo)極點(diǎn)外的其他閉環(huán)極點(diǎn)*21能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法漸進(jìn)穩(wěn)定：若線性控制系統(tǒng)在初始擾動(dòng)的影響下，其動(dòng)態(tài)過程隨時(shí)間的推移逐漸衰減并趨于零(原平衡工作點(diǎn))。不穩(wěn)定：若在初始擾動(dòng)影響下，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程隨時(shí)間的推移而發(fā)散。臨界穩(wěn)定：若系統(tǒng)的響應(yīng)隨時(shí)間的推移而趨于常值或等幅正弦振蕩*22能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法*23能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法欠阻尼0<<1響應(yīng)振蕩收斂，系統(tǒng)有兩個(gè)負(fù)實(shí)部復(fù)根臨界阻尼＝1響應(yīng)直接收斂，系統(tǒng)有兩個(gè)相等的負(fù)實(shí)根過阻尼>1響應(yīng)直接收斂，系統(tǒng)有兩個(gè)不等的負(fù)實(shí)根穩(wěn)定的充分必要條件：閉環(huán)系統(tǒng)特征方程的所有根都具有負(fù)實(shí)部或閉環(huán)極點(diǎn)均位于左半S平面系統(tǒng)單位脈沖零狀態(tài)響應(yīng)隨時(shí)間t->無窮，而->0，則系統(tǒng)穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定的必要條件:閉環(huán)特征方程的系數(shù)同號(hào)并不缺項(xiàng)勞思表中第一列各值>0

*24能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法一階系統(tǒng)二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)形式*25能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法（1）當(dāng)且，求系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量;（2）若要求階躍響應(yīng)的峰值時(shí)間秒，單位斜坡響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差，求。

一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖*26能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法二、系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為，試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的k值范圍以及系統(tǒng)產(chǎn)生等幅振蕩的頻率。

三、系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為：試判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（系統(tǒng)不穩(wěn)定，有兩個(gè)純虛根)*27能源與動(dòng)力學(xué)院第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法四、控制系統(tǒng)如圖，，，試計(jì)算1.開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)誤差系數(shù)Kp,Kv,Ka；2.在輸入信號(hào)r(t)作用下系統(tǒng)的