1、 在线教务辅导网： http:/ 更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网2018/5/5 1在线教务辅导网： http:/ 更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网2018/5/5 2控制工程基础控制工程基础主讲主讲 曾曾 励励2018/5/5 33 控制系统的时域分析控制系统的时域分析 43 控制系统的时域分析控制系统的时域分析 3.1控制系统的瞬态响应控制系统的瞬态响应 3.2一阶系统的时间响应一阶系统的时间响应 3.3二阶系统的时间响应二阶系统的时间响应 3.4高阶系统的时间响应高阶系统的时间响应2018/5/53 控制系统的时域分析控制系统的时域分析 53.1控制系统的瞬态响应3.1
2、.1典型输入信号由于系统的输入具有多样性，所以在分析和设计系统时，需要规定一些典型的输入信号，然后比较各系统对典型输入信号的时间响应。尽管在实际中，输入信号很少是典型输入信号，但由于系统对 典型输入信号 的时间响应和系统对 任意信号 的时间响应之间存在一定的关系。可见可见 ,只要求出系统对典型输入信号的响应，就能知道系统对只要求出系统对典型输入信号的响应，就能知道系统对其它任意输入信号的响应。其它任意输入信号的响应。 典型输入信号典型输入信号 的选取应满足以下几的选取应满足以下几个要求。个要求。 2018/5/53 控制系统的时域分析控制系统的时域分析 6(1) 输人信号应反映系统工作的大部分
3、实际情况。(2) 输入信号的形式应尽可能简单，便于用数学式表达及分析处理。(3)应选取那些能使系统工作在最不利的情况下的输人信号作为典型输入信号。如果系统在典型输入信号下其性能满足要求，可以断言系统在实际输入信号下的性能也令人满意。 2018/5/5* 7 常用的 典型输入信号Asint 正弦信号 1(t)， t=0 单位脉冲信号 单位加速度信号 t， t0 单位速度 (斜坡 )信号 1(t)， t0 单位阶跃信号 复数域表达式 时域表达式 名 称 2018/5/5* 8能反映系统在工作过程中的大部分实际情况； 典型输入信号的选择原则如：若实际系统的输入具有突变性质，则可选阶跃信号；若实际系统
4、的输入随时间逐渐变化，则可选速度信号。注意：对于同一系统，无论采用哪种输入信号，由时域分析法所表示的系统本身的性能不会改变。常把时间很短的冲击力、脉冲信号、天线上的阵风扰动等可用常把时间很短的冲击力、脉冲信号、天线上的阵风扰动等可用脉冲信号模拟。脉冲信号模拟。 各信号之间的关系各信号之间的关系 2018/5/53 控制系统的时域分析控制系统的时域分析 9(1)时间响应时间响应 ： 在控制系统的输入作用下，被控变量在控制系统的输入作用下，被控变量 (输出量输出量 )随时间的变化情况。随时间的变化情况。 下面举如图所示例分析。下面举如图所示例分析。3.1.2 时间响应及其组成建立系统的数学模型为：建立系统的数学模型为： 在零初始条件下，对上式进行拉氏变换后得在零初始条件下，对上式进行拉氏变换后得消去中间变量消去中间变量 I(s)得传递函数为得传递函数为2018/5/53 控制系统的时域分析控制系统的时域分析 10式中 , 为系统的无阻尼固有频率；为系统的阻尼比。为系统的阻尼比。 当输入电压为阶跃信号时，在当输入电压为阶跃信号时，在 ( )情况下系统输出响应情况下系统输出响应的拉氏变换为的拉氏变换为 式中，式中， 称为有阻尼固有频率。对上式取拉氏反变称为有阻尼固有频率。对上式取拉氏反变换得换得2018/5/5
