机械控制工程基础(第三章)ppt课件.ppt

时间响应的概念一阶系统的时间响应二阶系统的时间响应瞬态响应的性能指标稳态误差分析与计算,瞬态响应及误差分析,系统在输入信号的作用下，其输出随时间的变化过程，即系统的时间响应。,零输入响应,零状态响应,自由响应,强迫响应,瞬态响应,稳态响应,稳态系统的自由响应,强迫响应,3-1 时间响应的概念,研究系统的动态特性，就是研究系统在输入信号作用下，输出量是怎样按输入量的作用而变化的，亦即系统对输入如何产生响应。,（1）选取的输入信号应反映系统工作的大部分实际情况。,选取试验信号时必须考虑下列原则:,（3）应选取那些能使系统工作在最不利情况下的输入信号作为典型信号。,（2）所选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。,单位脉冲信号,单位阶跃信号,且,单位斜坡信号,单位加速度信号,正弦信号,一、一阶系统的数学模型,二、一阶系统的单位阶跃响应,若,3-2 一阶系统的时间响应,惯性,T反映了一阶系统惯性的大小,响应速度,调整时间,（误差范围2%时）,（误差范围5%时）,评价系统响应快慢的指标,例：,解：,三、一阶系统的单位脉冲响应,若,响应之间的关系,3-3 二阶系统的时间响应,一、典型二阶系统的数学模型,特征方程,二、二阶系统的单位阶跃响应,若,有阻尼固有频率,欠阻尼系统,无阻尼系统,临界阻尼系统,过阻尼系统,取正值,取负值,三、二阶系统的单位脉冲响应,若,有阻尼固有频率,欠阻尼系统,无阻尼系统,临界阻尼系统,过阻尼系统,取正值,取负值,1.上升时间,第一次达到输出稳态值,3-4 瞬态响应的性能指标,2.峰值时间,达到第一个峰值,3-4 瞬态响应的性能指标,3.最大超调量,发生在峰值时间,3-4 瞬态响应的性能指标,4.调整时间,若,3-4 瞬态响应的性能指标,上升时间,峰值时间,最大超调量,调整时间,衰减,3-5 稳态误差分析与计算,一、稳态误差定义,希望输出实际输出,误差信号,偏差信号,时,e(t)=瞬态分量（瞬态误差）+稳态分量（稳态误差）,二、稳态误差的计算,三、 输入信号作用下的稳态误差与系统结构的关系,(1) 单位阶跃输入时的稳态误差,(2) 单位斜坡输入时的稳态误差,(3) 单位加速度输入时的稳态误差,系统型别与稳态偏差关系,