1、第四章 反馈控制系统的性能及时域分析,第一节 反馈控制系统的性能描述 一、单位反馈为研究的主要对象 基本概念：,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析,第一节 反馈控制系统的性能描述 方框图简化下的意义P74，line11 本书此后对反馈控制系 统的误差进行分析时， 如无特殊说明都 是指作用误差 而不是系统偏差,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第一节 反馈控制系统的性能描述）,二、性能与误差的关系 理想情况 暂态误差 稳态误差输出全响应,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第一节 反馈控制系统的性能描述）,二、性能与误差的关系系统的作用误差（系统误差）,第四章 反馈控制系统的性能及时域分
2、析（第一节 反馈控制系统的性能描述）,三、性能与输入的关系 （1）单位阶跃函数（2）单位冲击函数,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第一节 反馈控制系统的性能描述）,（3）单位斜坡函数 （4）单位抛物线函数,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第一节 反馈控制系统的性能描述）,四、性能类别（控制特性） 1、稳定性,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第一节 反馈控制系统的性能描述）,2、暂态特性 过渡过程特性 性能指标3、稳态特性 稳态误差计算 与输入关联性4、对参数变化的不敏感性 5、抗噪声能力,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析,第二节 、暂态性能指标 一、数值性能指标 约定：
3、（1）单位反馈系统 （2）单位阶跃输入 （3）零状态,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析,第二节 、暂态性能指标 一、数值性能指标性能指标： （1）延迟时间td ：响应曲线第一次达到稳态值一半所需时间。 （2）上升时间tr ：0 100% 或 10 90% （3）峰值时间tp ：响应曲线达到最大峰值所需时间。,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析,第二节 、暂态性能指标 一、数值性能指标性能指标： （2）上升时间tr ：0 100% 或 10 90% （4）过调量Mp ：最大峰值相对于稳态的变化量（式4-16）（5）调整时间ts ：,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第二节 、暂态性能指
4、标）,范围界定二、二次型性能指标 最佳性能指标。,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析 （第三节 典型二阶环节的暂态响应),第三节 典型二阶环节的暂态响应一、典型二阶环节的暂态响应典型二阶环节：,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析 （第三节 典型二阶环节的暂态响应),对应单位反馈：,相同项,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析 （第三节 典型二阶环节的暂态响应),第三节 典型二阶环节的暂态响应 一、典型二阶环节的暂态响应,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第三节 典型二阶环节的暂态响应),1、欠阻尼衰减振荡,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第三节 典型二阶环节的暂态响应),2、过阻
5、尼指数衰减,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第三节 典型二阶环节的暂态响应),3、临界阻尼 欠阻尼 - 临界 过阻尼,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第三节 典型二阶环节的暂态响应),二、性能指标与闭环极点位置的关系欠阻尼情况: 1、上升时间tr,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第三节 典型二阶环节的暂态响应),2、过调量Mp,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第三节 典型二阶环节的暂态响应),3、调整时间ts,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第三节 典型二阶环节的暂态响应),4、上升时间tr 、过调量Mp与调整时间ts,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第三节
6、 典型二阶环节的暂态响应),例4-1 某二阶系统的闭环传递函数为现设a=8,b=36，试估 计系统的性能指标 Mp、ts和tr,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析,第四节 高阶系统的暂态性能与闭环零极点配置的关系 一、闭环零极点和留数,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析,第四节 高阶系统的暂态性能与闭环零极点配置的关系 二、闭环主导极点闭环主导极点条件： （1）一对共轭极点到虚轴距离是其余极点1/5以下。 （2）这对极点附近不存在闭环零点，到虚轴5倍距离内只能存在偶极子。,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析,第五节 参考误差作用下的稳态误差分析 一、系统按稳态误差化分的型开环传递函数二、
7、稳态误差分析 参考输入类型：阶跃、斜坡、抛物线函数,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第五节 参考误差作用下的稳态误差分析),1、单位阶跃输入,定义位置误差系数,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第五节 参考误差作用下的稳态误差分析),定义速度误差系数,2、单位斜坡输入,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第五节 参考误差作用下的稳态误差分析),3、单位抛物线输入,定义加速度误差系数,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第五节 参考误差作用下的稳态误差分析),表4-1 各种类型输入作用下的稳态误差,注意：K是（4-50）中的K；不是（4-40）中的b0，即开环传函用基本环节表示时，
8、其系数项为K(开环增益)。,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第五节 参考误差作用下的稳态误差分析),4、几种类型的合成输入例4-2 如图4-22所示 试求系统在参考输入 作用下的稳态误差。 解：,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第五节 参考误差作用下的稳态误差分析),4、几种类型的合成输入,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第五节 参考误差作用下的稳态误差分析),5、补充例题,误差系数?,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析,第六节 扰动对稳态误差的影响及补偿措施 一、调差率 对扰动引起附加误差的评介-调差率,条 件,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第六节 扰动对稳态误差
9、的影响及补偿措施),对照右图,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第六节 扰动对稳态误差的影响及补偿措施),对扰动引起附加误差的评介-调差率(图4-25) 调差率负号的解释,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第六节 扰动对稳态误差的影响及补偿措施),第六节 扰动对稳态误差的影响及补偿措施 一、调差率 对扰动引起调差率的计算(P88, 图4-24),第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第六节 扰动对稳态误差的影响及补偿措施),第六节 扰动对稳态误差的影响及补偿措施 对扰动引起调差率的计算(P88, 图4-24)单位反馈,由式4-66,不是无差系统,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第
10、六节 扰动对稳态误差的影响及补偿措施),二、稳态误差的消除与所需调差率的获得 1、加积分环节图4-23(a),注意积分环节位置 !,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第六节 扰动对稳态误差的影响及补偿措施),2、对扰动的补偿措施,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第六节 扰动对稳态误差的影响及补偿措施),例4-3 考虑发电机励磁控制系统 （1）计算该系统不加补偿环节的调差率 （2）设计比例型补偿环节，使得解 （1）,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（第六节 扰动对稳态误差的影响及补偿措施),（2）设计比例型补偿环节，使得,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析,小结： 1、控制系统性
11、能指标 稳定性 暂态特性：tr、Mp、ts 稳态特性：稳态误差（作用误差），调差率2、典型二阶系统暂态特性(模型、输入条件、性能分析),第四章 反馈控制系统的性能及时域分析,3、高阶系统暂态性能：闭环主导极点（二阶振荡环节）4、系统的型（0，1，2）与输入类型（I,t,tt）VS 系统误差误差定义误差系数对应基本环节下传递函数(4-50)的开环增益,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析,5、调差率6、系统的误差与输入类型与大小有关，而调差率与输入无关。暂态响应指单位阶跃响应。,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（习题：p109p112),T4-2T4-5T4-10T4-12T4-13 (K=20),第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（习题：p109p112),T4-2 ,第四章 反馈控制系统的性能及时域分析（习题：p109p112),T4-2 ,
