淺析控制系統(tǒng)的典型輸入信號(hào)及其性能指標(biāo)

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1、淺析控制系統(tǒng)的典型輸入信號(hào)及其性能指標(biāo)【文章摘要】本文采集自網(wǎng)絡(luò)，本站發(fā)布的論文均是優(yōu)質(zhì)論文，供學(xué)習(xí)和研究使用，文中立場(chǎng)與本網(wǎng)站無(wú)關(guān)，版權(quán)和著作權(quán)歸原作者所有，如有不愿意被轉(zhuǎn)載的情況，請(qǐng)通知我們刪除己轉(zhuǎn)載的信息，如果需要分享，請(qǐng)保留本段說(shuō)明。時(shí)域分析法就是對(duì)系統(tǒng)施加一個(gè)特定輸入信號(hào)，通過研究控制系統(tǒng)的時(shí)間輸出響應(yīng)來(lái)分析系統(tǒng)的性能。時(shí)域分析法是一種直接方法，具有直觀、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，可以提供系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的全部信息。對(duì)于研宄控制系統(tǒng)的性能來(lái)說(shuō)，需要研宄系統(tǒng)在典型輸入信號(hào)作用下的時(shí)間響應(yīng)過程及其性能指標(biāo)?！娟P(guān)鍵詞】輸入

2、信號(hào);性能;信號(hào)1典型輸入信號(hào)控制系統(tǒng)中常用的典型輸入信號(hào)有：?jiǎn)挝浑A躍信號(hào)、單位斜坡信號(hào)、單位脈沖信號(hào)、單位加速度信號(hào)。1.1階躍信號(hào)階躍信號(hào)表示輸入量的一個(gè)瞬間突變過程，它的數(shù)學(xué)表達(dá)式為式中，R為常量如圖3-1所示。R=1的階躍信號(hào)稱為單位階躍信號(hào),記作r(t)=1(t)o1.2斜坡信號(hào)斜坡信號(hào)表示由零值開始，以恒定速率R隨時(shí)間作線性增長(zhǎng)的信號(hào)，它的數(shù)學(xué)表達(dá)式為由于這種函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)為常量R，故斜坡函數(shù)又稱為等速度函數(shù)。R=1的斜坡函數(shù)為單位斜坡函數(shù)。1.3脈沖信號(hào)脈沖信號(hào)可視為一個(gè)持續(xù)時(shí)間極短的信號(hào)，它的

3、數(shù)學(xué)表達(dá)式為式中，R為脈沖函數(shù)的幅值，R=1的脈沖函數(shù)稱為單位理想脈沖函數(shù)，并用表示，如圖所示。函數(shù)的定義為中函數(shù)是一種理想脈沖信號(hào)，實(shí)際上它是不存在的。往往工程實(shí)踐中都是用實(shí)際脈沖來(lái)近似的表示理想脈沖。當(dāng)遠(yuǎn)小于被控對(duì)象的時(shí)問常數(shù)時(shí)，這種單位窄脈沖信號(hào)常近似的當(dāng)做函數(shù)來(lái)處理。式中，為脈沖寬度或脈沖持續(xù)時(shí)間，為脈沖高度，它的積分面積為顯然當(dāng)時(shí)，實(shí)際脈沖的極限即為理想脈沖。1.4加速度信號(hào)加速度信號(hào)是一種拋物線函數(shù)，它的數(shù)學(xué)表達(dá)式為式中，R為常數(shù)，當(dāng)R=1時(shí)，為單位加速度函數(shù)，如圖所示，因?yàn)樗話佄锞€函數(shù)代表勻加

4、速度變化的信號(hào)，又稱為等加速度信號(hào)。2時(shí)域響應(yīng)的性能指標(biāo)時(shí)域響應(yīng)的性能指標(biāo)有穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)稱為穩(wěn)態(tài)誤差是表征控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性的指標(biāo)，通常用穏態(tài)下輸出景的期望值與實(shí)際值之間的差來(lái)衡景。動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)是在單位階躍函數(shù)作用下動(dòng)態(tài)過程隨時(shí)間t的變化狀況的指標(biāo)來(lái)描述穩(wěn)定的系統(tǒng)。一般動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)有以下幾個(gè)：①峰值時(shí)間：系統(tǒng)響應(yīng)超過其終值到達(dá)第一個(gè)峰值所需的時(shí)間。表明，峰值時(shí)間與阻尼振蕩頻率成反比。當(dāng)一定，越小，也越?。憫?yīng)就越快）。②上升吋間：響應(yīng)從終值的10%上升到終值的90%所需的吋間（過阻尼

5、系統(tǒng)）：或響應(yīng)從零第一次上升到終值所需的時(shí)間（欠阻尼系統(tǒng)）。上升時(shí)間的確切解析表達(dá)式難以計(jì)算，我們通常使用線性近似表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算對(duì)于取值，我們還可以利用下面的表達(dá)式來(lái)計(jì)算上升時(shí)間由公式可見，要使系統(tǒng)反應(yīng)快，必須減小。因此當(dāng)一定，必須加大;若為固定值，則越小，也越小。③調(diào)節(jié)時(shí)間：響應(yīng)到達(dá)并保持在終值±5%（±2%）內(nèi)所需的最短時(shí)間。通常利用兩個(gè)近似公式計(jì)算調(diào)節(jié)時(shí)間對(duì)于5%誤差對(duì)于2%誤差在上面的近似公式中，調(diào)節(jié)時(shí)間僅僅取決于復(fù)數(shù)共軛極點(diǎn)的實(shí)部。越小，說(shuō)明系統(tǒng)從一個(gè)平衡狀態(tài)過渡到另一個(gè)平衡狀態(tài)所需的時(shí)間越短。①超

6、調(diào)量：響應(yīng)的最大偏離量與終值的差同終值的比超調(diào)量表示系統(tǒng)響應(yīng)過沖的程度，超調(diào)量大，不僅使系統(tǒng)中的各個(gè)元件處于惡劣的工作條件下，而且使調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng)。②延遲時(shí)間：響應(yīng)曲線第一次達(dá)到其穩(wěn)態(tài)值一半所需的時(shí)間上述5個(gè)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，基本可以體現(xiàn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程的的特征，【參考文獻(xiàn)】[1]李艷紅.基于滿意度的NLJ算法在火電廠鍋爐控制系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用.合肥工業(yè)大學(xué)碩士論文，2009[2]黃忠霖.控制系統(tǒng)MATLAB計(jì)算及仿真（第3版）[M].國(guó)防工業(yè)出社，2009：9-20[3]王正林.MATLAB/Simulink與控制系

7、統(tǒng)仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社2004.