线性时不变的时域分析

1、前期回顾：系统的性能影响,上节回顾：利用系统结构参数与特征参数之间关系改善性能,1. 当01时（过阻尼，单调递增） 开环放大系数K1或K1K2 ， T ，即n ， 响应加快，调节时间ts ； 2) 时间常数T1： ，n，过渡时间长，调节时间ts 。,欠阻尼：阻尼比大较好 最近阻尼比0.707 过阻尼：阻尼比小较好,开环时间常数增大，开环放大系数减小闭环时间常数T变大 开环放大系数增大阻尼比减小,上节回顾：利用速度反馈来改善性能,速度反馈控制可通过改变速度反馈参数d来调整阻尼系数,当01（欠阻尼）时，加入速度反馈后，阻尼比增大，超调量下降，衰减比增。

2、04:41,1,第三章 线性控制系统的时域分析,3.1 引言 3.2 测试输入信号与时域性能指标 3.3 一阶系统的时域分析 3.4 二阶系统的时域分析 3.5 高阶系统的时域分析 3.6 稳态误差分析 3.7 基本控制规律的时域分析 3.8 利用MATLAB进行时域分析 3.9 小结,04:41,2,3.1 引言,控制系统的动态性能：瞬态响应指标,系统类型： 1）一阶 2）二阶 3）高阶,基本控制 规律,控制系统的稳态性能: 稳态响应误差,常用的输入测试信号,仿真：MATLAB,本章知识体系,04:41,3,3.1 引言,时域分析法： 自动控制系统最基本的分析方法，是学习复域法、频域法的基础。 可以直。

3、上节回顾：扰动作用下的二阶系统分析,阶跃扰动使系统稳态偏移,扰动作用下系统的闭环传递函数一般却是具有零点的。,上节回顾：高阶系统性能分析,哪些对系统的输出响应起主要作用？ 衰减慢的分量，系数大的分量 忽略情况1：某极点-pl附近有接近的零点-zk; 忽略情况2：极点-pr附近无接近的零点，并且极点远离原点和其他极点。,主导极点对： 共轭复数极点-p1和-p2，对系统性能起主导作用。其他闭环极点因衰减迅速，影响相对微弱， 1）离虚轴最近的极点对； 2）附近无零点，或者有零点和其他极点近似相消； 3）其他极点在共轭复数极点和左边，。

4、第7讲 程向红,二阶系统的时域分析 二阶系统性能指标,上讲回顾,稳准快 动态性能指标 延时时间、上升时间、峰值时间、调节时间和最大超调量,一阶系统时域分析 阶跃响应、冲击响应、斜坡响应、加速度响应,控制系统的分析方法,分析控制系统第一步 建立模型第二步 分析控制性能，,分析方法包括时域分析法 频域分析法 根轨迹法,第三章 线性系统的时域分析法,本讲,动态性能指标,延迟时间 ： （Delay Time）响应曲线第一次达到稳态值的一半所需的时间。 上升时间 （Rise Time）响应曲线从稳态值的10%上升到90%，所需的时间。上升时间越短，响应速。

5、控制系统的分析方法,分析控制系统第一步 建立模型第二步 分析控制性能，,经典分析方法包括时域分析法 频域分析法 根轨迹法,第三章 线性系统的时域分析法,第三章 线性系统的时域分析法,分析：是对已有的模型进行其性能指标的分析。 实际上，控制系统的输入信号很难用解析的方法表示。只在一些特殊情况下是可以用解析的方法或者曲线表示。 在分析和设计控制系统时，对各种控制系统性能评判、比较的依据可以通过对这些系统加上各种典型输入信号，比较它们对特定的输入信号的响应来建立。 所有实际输入信号都可以用典型信号的组合来表示，所以。

6、第章 线性时不变系统的变换分析教学目的1了解 LTI 系统频率响应的概念；2掌握线性常系数差分方程所表征系数的系统函数的方法；3掌握有理系统频率响应分析方法4理解线性相位系统、广义线性相位系统与因果广义线性相位系统的概念，几类线性相位系统。教学重点与难点重点：1线性常系数差分方程所表征系数的系统函数的方法；2有理系统频率响应分析方法；3几类线性相位系统。难点：1 有理系统频率响应分析方法几类线性相位系统5.1 LTI 系统的频率响应前面已经讨论过，在时域中，一个线性时不变系统完全可以由它的单位脉冲响应 h(n)来表示。对于。

7、第三章 线性系统的时域分析与校正,3.1 概述 3.2 一阶系统的时间响应及动态性能 3.3 二阶系统的时间响应及动态性能 3.4 高阶系统的阶跃响应及动态性能 3.5 线性系统的稳定性分析 3.6 线性系统的稳态误差 3.7 线性系统时域校正,3 线性系统的时域分析与校正,自动控制原理课程的任务与体系结构,3.1.1 时域法的作用和特点 时域法是最基本的分析方法,学习复域法、频域法的基础 (1) 直接在时间域中对系统进行分析校正，直观，准确； (2) 可以提供系统时间响应的全部信息； (3) 基于求解系统输出的解析解，比较烦琐。,3.1 时域分析法概述,3.1.2 时。

8、第三章 时域分析法,3-1 系统的时域性能指标3-2 一阶系统的时域分析3-3 二阶系统的时域分析3-4 高阶系统的时域分析3-5 线性系统的稳定性分析3-6 线性系统的稳态误差计算,概述分析控制系统的第一步是建立系统的数学模型，然后即可采用各种方法对系统进行分析或设计。由于多数控制系统是以时间作为独立变量，所以人们往往关心状态及输出对时间的响应。对系统外施一给定输入信号，通过研究系统的时间响应来评价系统的性能，就是控制系统的时域分析。,3-1 系统的时域性能指标,基本概念 时域分析法 【含义】在时间域内研究控制系统性能的方法 【。

9、第3章 控制系统的时域分析法,对于线性系统，常用的分析方法有三种： 时域分析方法； 根轨迹法； 频率特性法。,引言,时域分析方法，是一种直接分析方法，具有直观准确的优点，尤其适用于低阶系统。,时域分析：是对一个特定的输入信号，利用拉氏反变换，直接求取系统的输出响应（时间函数），然后按照响应曲线来分析系统的性能。,为了比较系统性能的优劣，必须有一个比较的基础和标准。,3.1 典型的输入信号和时域性能指标,系统的数学模型由本身的结构和参数决定； 系统的输出由系统的数学模型、系统的初始状态和系统的输入信号形式决定； 典。

10、第三章 线性系统的时域分析法,本章主要内容: 3.I 3.2 3.3 3.4 3.5,系统时间响应的性能指标一阶系统的时域分析二阶系统的时域分析线性系统的稳定性分析线性系统的稳态误差计算,时间域：c(t) 复数域：G(s) 频率域：G(jw),时域分析法,在时间域内研究控制系统性能的方法,它是通过拉氏变换直接求解系统的微分方程,得到系统的时间响应,然后根据响应的表达式和响应曲线分析系统的动态性能和稳态性能。,一、典型输入信号 P81,3.1 系统时间响应的性能指标,二、 动态过程与稳态过程 P82,动态过程（过渡过程、瞬态过程）：在典型输入信号作用下，系统。

11、,第三章 线性系统的时域分析与校正,3.1 概述 3.2 一阶系统的时间响应及动态性能 3.3 二阶系统的时间响应及动态性能 3.4 高阶系统的阶跃响应及动态性能 3.5 线性系统的稳定性分析 3.6 线性系统的稳态误差 3.7 线性系统时域校正,3.1 时域分析法概述一、时域法的作用和特点时域法是最基本的分析方法,学习复域法、频域法的基础 (1) 直接在时间域中对系统进行分析校正，直观，准确；(2) 可以提供系统时间响应的全部信息；(3) 基于求解系统输出的解析解，比较烦琐。,二、 时域法常用的典型输入信号,稳：( 基本要求 ) 系统受脉冲扰动后能回到原来。

12、1,第三章 控制系统的时域分析法,控制系统的稳定性 一阶系统分析 二阶系统分析 高阶系统分析 控制系统的稳态误差分析 小结,2,导 读 为什么要介绍本章?对控制系统的性能的要求，主要是稳定性、暂态性能和稳态性能几个方面。在自动控制理论中，发展了多种分析方法。系统分析是系统设计的基础，特别是稳定性分析。大部分系统的设计方法都是在系统稳定性分析基础上发展起来的。 本章主要讲什么内容?线性定常系统的时域分析方法。 系统稳定的充要条件、劳思稳定判据等代数稳定判据。 暂态性能分析方法，主要介绍典型二阶系统的暂态性能指标，以。

13、第八章 线性动态电路的时域分析,（linear dynamic circuit time domain analysis）,稳态：在前面介绍的电路中，外施激励源不管是交流、直流还是非正弦周期变化的，我们认为其作用在电路上已经很久，因此只要电路的结构和参数一定，电路中的响应也是呈交流、直流或非正弦周期规律变化。电路的这种工作状态称为稳态（steady state ）。,暂态：电路的工作条件突然变更，如开关动作（switching ）故障（fault）参数的变化，,电路的稳态遭到破坏，电路中的响应出现变动，经过一段时间后，电路中电流、电压又会达到一个新的稳定值，即达到新的稳。

14、,4.1 时间响应性能指标4.2 一阶系统的时域分析4.3 二阶系统的时域分析4.4 高阶系统的时域分析4.5 线性系统的稳定性分析4.6 线性系统的稳态误差,第四章 线性系统的时域分析,时域法是自动控制系统最基本的分析方法,是学习复域法、频域法的基础; 时域法可以直接在时间域中对系统进行分析校正，具有直观，准确的特点； 时域法可以提供系统时间响应的全部信息； 时域法是基于解析法求解系统的输出，所以比较烦琐。,本 章 提 要,4.1 时间响应性能指标,4.1.1 典型输入信号,单位阶跃响应 、单位斜坡响应 、单位脉冲响应 、 单位加速度响应。,典型。

15、第5章 线性时不变系统的变换分析,5.0 引言 5.1 LTI系统的频率响应 5.2 用线性常系数差分方程表征系统的系 统函数 5.3 有理系统函数的频率响应 5.4 幅度和相位之间的关系 5.5 全通系统 5.6 最小相位系统 5.7 广义线性相位的线性系统 5.8 小结,变换表示：,5.0 引言,LTI的离散系统可以用下述方法表示： 差分方程：,方便分析 能够反映频域特性 先进行z变换分析，然后利用下式变换到频域,5.1 LTI系统的频率响应,表示为极坐标：其中：幅度响应（增益）相位响应（相移） 如果上述增益和相移是我们不需要的，则称为幅度、相位失真。,一、DF按频率。

16、基于MATLAB的线性系统的时域分析,实践目的：,1.观察学习控制系统的时域（阶跃、脉冲、斜坡）响应； 2.记录时域响应曲线；给出时域指标； 3.掌握时域响应分析的一般方法。,实践内容：,1.二阶系统为 10/（s2+2s+10）； 1)计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率，并作记录。 2)记算实际测取的峰值大小Cmax(tp)、峰值时间tp、过渡时间ts，并与理论值相比较。 2.试作出以下。

17、线性时不变系统的时域分析MATLAB在 通 信 中 的 应 用 课 程 论 文姓 名 ： 康 名专 业 ： 通 信 工 程班 级 ： 1 0 -0 1学 号 ： 3 1 1 0 0 9 0 2 0 1 1 6指 导 教 师 ： 赵 芳摘 要 ：信 号 与 系 统 是 通 信 和 电 子 信 息 类 专 业 的 核 心 基 础 课 。 其 中 的 概 念 和 分 析 方 法 广 泛 应 用 于 通信 、 自 动 控 制 、 信 号 与 信 息 处 理 、 电 路 与 系 统 等 领 域 。 MATLAB是 MatrixLABoratoy的 缩 写 它 是一 种 以 矩 阵 运 算 为 基 础 的 交 互 式 程 序 语 言 专 门 针 对 科 学 、 工 程 计 算 及 绘 图 的 需。

18、试 验 报 告学 院：基础信息工程 系 别：电子信息工程 课程名称：信号与系统姓 名：李太荣 学 号：2012311430 日 期：2014/5/8实验（三）名称：线性时不变系统的时域分析及 MATLAB 实现一、实验目的（1）熟悉连续 LTI 系统在典型激励信号下的响应及其特征。（2）掌握连续 LTI 系统单位冲激响应的求解方法。（3）重点掌握用卷积法计算连续时间系统的零状态响应。（4）熟悉 MATLAB 的相关函数的调用格式和作用。（5）会用 MATLAB 对系统进行时域分析。二、主要函数简介1. Impulse 函数功能：计算并画出系统的冲激响应。调用格式：Impulse（s。

19、2004.09.08,1,信号分析与处理 高等教育出版社,欢迎使用信号分析与处理电子教案,电 子 教 案,制 作 丁 志 中 吴 玺,第二章 线性时不变系统的时域分析,2004.09.08,2,信号分析与处理 高等教育出版社,一 LTI系统响应求解的基本思想,2.1 引言,后页,任意信号可以分解为某种基本信号的线性组合：,激励系统所产生的响应为,二 时域分析的基本内容,2.1 引言,2004.09.08,3,信号分析与处理 高等教育出版社,2.2 用冲激函数表示信号,一 用 表示离散信号,如图2.1,即,后页,前页,2.2 用冲激函数表示信号,表示离散信号,表示连续信号,2004.09.08,4,信号分析与。