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1、 Chp.3 系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析 基本要求基本要求 ( 1 )了解系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的組成;了解系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的組成; ( 2 )了解控制系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)分析中的常用的典型輸入信號(hào)。了解控制系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)分析中的常用的典型輸入信號(hào)。 ( 3 )掌握一階系統(tǒng)的定義和基本參數(shù),能夠求解一階系統(tǒng)的掌握一階系統(tǒng)的定義和基本參數(shù),能夠求解一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)、單位階躍響應(yīng)及單位斜坡響應(yīng);掌握一階系單位脈沖響應(yīng)、單位階躍響應(yīng)及單位斜坡響應(yīng);掌握一階系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)曲線的基本形狀及意義。統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)曲線的基本形狀及意義。 ( 4 )掌握二階系統(tǒng)的定義和基本參數(shù);掌握二階系統(tǒng)單位脈掌握二階系統(tǒng)的定義和基本參數(shù);掌握二階系統(tǒng)單位
2、脈沖響應(yīng)曲線、單位階躍響應(yīng)曲線的基本形狀及其振蕩情況與沖響應(yīng)曲線、單位階躍響應(yīng)曲線的基本形狀及其振蕩情況與系統(tǒng)阻尼比之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系;掌握二階系統(tǒng)性能指標(biāo)的定義系統(tǒng)阻尼比之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系;掌握二階系統(tǒng)性能指標(biāo)的定義及其與系統(tǒng)特征參數(shù)之間的關(guān)系。及其與系統(tǒng)特征參數(shù)之間的關(guān)系。 ( 5 )掌握系統(tǒng)誤差的定義,掌握系統(tǒng)誤差與系統(tǒng)偏差的關(guān)系,掌握系統(tǒng)誤差的定義,掌握系統(tǒng)誤差與系統(tǒng)偏差的關(guān)系,掌握誤差及穩(wěn)態(tài)誤差的求法;能夠分析系統(tǒng)的輸入、系統(tǒng)的掌握誤差及穩(wěn)態(tài)誤差的求法;能夠分析系統(tǒng)的輸入、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)以及干擾對(duì)系統(tǒng)偏差的影響。結(jié)構(gòu)和參數(shù)以及干擾對(duì)系統(tǒng)偏差的影響。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)與難點(diǎn) 本章重點(diǎn)本章重點(diǎn):(
3、1 ) 一階系統(tǒng)的定義和基本參數(shù),一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)、一階系統(tǒng)的定義和基本參數(shù),一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)、單位階躍響應(yīng)及單位斜坡響應(yīng)曲線的基本形狀及意義。單位階躍響應(yīng)及單位斜坡響應(yīng)曲線的基本形狀及意義。( 2 ) 二階系統(tǒng)的定義和基本參數(shù);二階系統(tǒng)的定義和基本參數(shù); 二階系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)二階系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)曲線、單位階躍響應(yīng)曲線的基本形狀及其振蕩情況與系統(tǒng)曲線、單位階躍響應(yīng)曲線的基本形狀及其振蕩情況與系統(tǒng)阻尼比之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系;二階系統(tǒng)性能指標(biāo)的定義及其與阻尼比之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系;二階系統(tǒng)性能指標(biāo)的定義及其與系統(tǒng)特征參數(shù)之間的關(guān)系。系統(tǒng)特征參數(shù)之間的關(guān)系。(3 ) 系統(tǒng)誤差的定義,系統(tǒng)誤差與系統(tǒng)偏
4、差的關(guān)系,誤差及系統(tǒng)誤差的定義,系統(tǒng)誤差與系統(tǒng)偏差的關(guān)系,誤差及穩(wěn)態(tài)誤差的求法;系統(tǒng)的輸入、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)以及干穩(wěn)態(tài)誤差的求法;系統(tǒng)的輸入、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)以及干擾對(duì)系統(tǒng)偏差的影響。擾對(duì)系統(tǒng)偏差的影響。 本章難點(diǎn)本章難點(diǎn):( 1 ) 二階系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)曲線、單位階躍響應(yīng)曲線的基二階系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)曲線、單位階躍響應(yīng)曲線的基本形狀及其振蕩情況與系統(tǒng)阻尼比之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系;二階本形狀及其振蕩情況與系統(tǒng)阻尼比之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系;二階系統(tǒng)性能指標(biāo)的定義及其與系統(tǒng)特征參數(shù)之間的關(guān)系。系統(tǒng)性能指標(biāo)的定義及其與系統(tǒng)特征參數(shù)之間的關(guān)系。( 2 ) 系統(tǒng)的輸入、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)以及干擾對(duì)系統(tǒng)偏差系統(tǒng)的輸入、系統(tǒng)的
5、結(jié)構(gòu)和參數(shù)以及干擾對(duì)系統(tǒng)偏差的影響。的影響。3.1 3.1 時(shí)間響應(yīng)及其組成時(shí)間響應(yīng)及其組成零狀態(tài)響應(yīng)零輸入響應(yīng)按振動(dòng)的來(lái)源分:強(qiáng)迫響應(yīng)(特解)自由響應(yīng)(通解)按振動(dòng)的性質(zhì)分:3.2 3.2 典型輸入信號(hào)典型輸入信號(hào)( )3.3 3.3 一階系統(tǒng)一階系統(tǒng)3.4 3.4 二階系統(tǒng)二階系統(tǒng)( )( )練習(xí)練習(xí) 1、二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為、二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 ,其無(wú)阻尼固有其無(wú)阻尼固有頻率頻率n是是 。 A、10 B、5C、2.5 D、2510043)(2sssGB 2、二階欠阻尼系統(tǒng)的上升時(shí)間、二階欠阻尼系統(tǒng)的上升時(shí)間tr為為 。 A、系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的、系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線第一次
6、達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的98的時(shí)間的時(shí)間 B、系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間、系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間 C、系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間、系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間 D、系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的、系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的98的時(shí)間的時(shí)間C 3、要使如圖所示系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的最大超調(diào)量等于、要使如圖所示系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的最大超調(diào)量等于25,峰值時(shí)間峰值時(shí)間tp為為2秒,試確定秒,試確定K和和Kf的值的值. 練習(xí)練習(xí)KsKKsKsGfB2)(712. 1n_+Xi(s)KXo(s)1+Kfs21s%2521epM212nptKn0.4 解:解: 2KKfK=
7、2.93,Kf0.47 3.5 3.5 系統(tǒng)誤差分析與計(jì)算系統(tǒng)誤差分析與計(jì)算 Chp.3 系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析 基本要求基本要求 ( 1 )了解系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的組成;了解系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的組成; ( 2 )了解控制系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)分析中的常用的典型輸入信號(hào)。了解控制系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)分析中的常用的典型輸入信號(hào)。 ( 3 )掌握一階系統(tǒng)的定義和特征參數(shù);掌握一階系統(tǒng)時(shí)間響掌握一階系統(tǒng)的定義和特征參數(shù);掌握一階系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)應(yīng) 曲線的基本形狀及意義。曲線的基本形狀及意義。 ( 4 )掌握二階系統(tǒng)的定義和特征參數(shù);掌握二階系統(tǒng)響應(yīng)曲掌握二階系統(tǒng)的定義和特征參數(shù);掌握二階系統(tǒng)響應(yīng)曲線的基本形狀及其振蕩情況與系統(tǒng)阻尼比之間
8、的對(duì)應(yīng)關(guān)系;線的基本形狀及其振蕩情況與系統(tǒng)阻尼比之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系;掌握二階系統(tǒng)性能指標(biāo)的定義及其與系統(tǒng)特征參數(shù)之間的關(guān)掌握二階系統(tǒng)性能指標(biāo)的定義及其與系統(tǒng)特征參數(shù)之間的關(guān)系。系。 ( 5 )掌握系統(tǒng)誤差的定義,掌握系統(tǒng)誤差與系統(tǒng)偏差的關(guān)系,掌握系統(tǒng)誤差的定義,掌握系統(tǒng)誤差與系統(tǒng)偏差的關(guān)系,掌握誤差及穩(wěn)態(tài)誤差的求法。掌握誤差及穩(wěn)態(tài)誤差的求法。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)與難點(diǎn) 本章重點(diǎn)本章重點(diǎn):(1 ) 一階系統(tǒng)的定義和特征參數(shù);一階系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)曲線的基一階系統(tǒng)的定義和特征參數(shù);一階系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)曲線的基本形狀及意義。本形狀及意義。 ( 2 ) 二階系統(tǒng)的定義和特征參數(shù);二階系統(tǒng)響應(yīng)曲線的基本形二階系統(tǒng)的定義和特
9、征參數(shù);二階系統(tǒng)響應(yīng)曲線的基本形狀及其振蕩情況與系統(tǒng)阻尼比之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系;二階系統(tǒng)性狀及其振蕩情況與系統(tǒng)阻尼比之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系;二階系統(tǒng)性能指標(biāo)的定義及其與系統(tǒng)特征參數(shù)之間的關(guān)系。能指標(biāo)的定義及其與系統(tǒng)特征參數(shù)之間的關(guān)系。(3 ) 系統(tǒng)誤差的定義,系統(tǒng)誤差與系統(tǒng)偏差的關(guān)系,系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差的定義,系統(tǒng)誤差與系統(tǒng)偏差的關(guān)系,系統(tǒng)誤差及穩(wěn)態(tài)誤差的求法。及穩(wěn)態(tài)誤差的求法。 本章難點(diǎn)本章難點(diǎn):( 1 )二階系統(tǒng)響應(yīng)曲線的基本形狀及其振蕩情況與系統(tǒng)阻尼比二階系統(tǒng)響應(yīng)曲線的基本形狀及其振蕩情況與系統(tǒng)阻尼比之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系;二階系統(tǒng)性能指標(biāo)的定義及其與系統(tǒng)特征之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系;二階系統(tǒng)性能指標(biāo)的定義及其與系統(tǒng)特征
10、參數(shù)之間的關(guān)系。參數(shù)之間的關(guān)系。( 2 )系統(tǒng)誤差及穩(wěn)態(tài)誤差的求法。系統(tǒng)誤差及穩(wěn)態(tài)誤差的求法。 1、單位反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為、單位反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 ,則系統(tǒng),則系統(tǒng)在在r(t)=2t輸入作用下,其穩(wěn)態(tài)誤差為輸入作用下,其穩(wěn)態(tài)誤差為 。 A、 B、C、 D、0)5(4)(sssGk4541054練習(xí)練習(xí)B 2、若若F(s)= ,則,則 = 。 A、4 B、2 C、0D、124s)(lim0tftB練習(xí)練習(xí)3、系統(tǒng)類型、系統(tǒng)類型 、開(kāi)環(huán)增益、開(kāi)環(huán)增益K對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的影響為對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的影響為 。A、系統(tǒng)型次、系統(tǒng)型次 越高,開(kāi)環(huán)增益越高,開(kāi)環(huán)增益K越小,系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越小越小
11、,系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越小B、系統(tǒng)型次、系統(tǒng)型次 越低,開(kāi)環(huán)增益越低,開(kāi)環(huán)增益K越大,系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越小越大,系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越小C、系統(tǒng)型次、系統(tǒng)型次 越高,開(kāi)環(huán)增益越高,開(kāi)環(huán)增益K越大,系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越小越大,系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越小D、系統(tǒng)型次、系統(tǒng)型次 越低,開(kāi)環(huán)增益越低,開(kāi)環(huán)增益K越小,系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越小越小,系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越小C 4、二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為、二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 ,其無(wú)阻尼固有其無(wú)阻尼固有頻率頻率n是是 。 A、10 B、5C、2.5 D、2510043)(2sssGB練習(xí)練習(xí)5、一閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為、一閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 ,則該,則該系統(tǒng)為系統(tǒng)為 。A、0型系統(tǒng),開(kāi)環(huán)增益為型系統(tǒng),
12、開(kāi)環(huán)增益為8 B、I型系統(tǒng),開(kāi)環(huán)增益為型系統(tǒng),開(kāi)環(huán)增益為8C、I型系統(tǒng),開(kāi)環(huán)增益為型系統(tǒng),開(kāi)環(huán)增益為4 D、0型系統(tǒng),開(kāi)環(huán)增益為型系統(tǒng),開(kāi)環(huán)增益為4 6、二階欠阻尼系統(tǒng)的上升時(shí)間、二階欠阻尼系統(tǒng)的上升時(shí)間tr為為 。 A、系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的、系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的98的時(shí)間的時(shí)間 B、系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間、系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間 C、系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間、系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間 D、系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的、系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的98的時(shí)間的時(shí)間)2)(32()3(8)(sssssGK
13、CC 7、要使如圖所示系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的最大超調(diào)量等于、要使如圖所示系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的最大超調(diào)量等于25,峰值時(shí)間峰值時(shí)間tp為為2秒,試確定秒,試確定K和和Kf的值的值. 練習(xí)練習(xí)KsKKsKsGfB2)(712. 1n_+Xi(s)KXo(s)1+Kfs21s%2521epM212nptKn0.4 解:解: 2KKfK=2.93,Kf0.47 8、如圖所示系統(tǒng)的方框圖,求當(dāng)輸入信號(hào)為、如圖所示系統(tǒng)的方框圖,求當(dāng)輸入信號(hào)為x(t)=1,干擾信號(hào),干擾信號(hào)n(t)=1時(shí),系統(tǒng)總的穩(wěn)態(tài)偏差時(shí),系統(tǒng)總的穩(wěn)態(tài)偏差ss(t)和總的穩(wěn)態(tài)誤差和總的穩(wěn)態(tài)誤差ess(t) 。 練習(xí)練習(xí)+N(s)_+X(s)1Y(s)s10011011lim0ssssxss11010lim110110lim00sssssssNss解:解:1)輸入信號(hào))輸入信號(hào)x(t)=1(t)引起的穩(wěn)態(tài)偏差:引起的穩(wěn)態(tài)偏差:2)干擾信號(hào))干擾信號(hào)n(t)=1(t)引起的穩(wěn)態(tài)偏差:引起的穩(wěn)態(tài)偏差:1eeeNssxssssss總的穩(wěn)態(tài)偏差和穩(wěn)態(tài)誤差:總的穩(wěn)態(tài)偏差和穩(wěn)態(tài)誤差: 9、已知某單位反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)已知某單位反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為為 ,試求在參考輸入,試求在參考輸入x(t)=4+6t+3t2 作用作用下系統(tǒng)的穩(wěn)
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