《典型輸入信號》PPT課件

《《典型輸入信號》PPT課件》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、自動控制理論電子教研室第二章控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型兩個問題：1、怎樣建立控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型？2、詳細(xì)介紹了幾種數(shù)學(xué)模型。時域：微分方程復(fù)域：傳遞函數(shù)方框圖信號流圖引言分析方法：時域分析法根軌跡法頻域分析法引言時域分析法：一種直接在時間域中對系統(tǒng)進(jìn)行分析的方法。特點：1、具有直觀、準(zhǔn)確的優(yōu)點。2、提供系統(tǒng)時間響應(yīng)的全部信息。主要內(nèi)容：第三章控制系統(tǒng)的時域分析第一節(jié)典型輸入信號第二節(jié)線性定常系統(tǒng)的時域性能指標(biāo)第三節(jié)一階、二階系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)第四節(jié)線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性一、典型輸入信號第一節(jié)典型輸入信號所謂典型輸入信號，是指根據(jù)系統(tǒng)常遇到的輸

2、入信號形式，在數(shù)學(xué)描述上加以理想化的一些基本輸入函數(shù)。定義：種類：階躍函數(shù)斜坡函數(shù)（等速度函數(shù)）拋物線函數(shù)脈沖函數(shù)正弦函數(shù)第一節(jié)典型輸入信號1、階躍函數(shù)Atr(t)0r(t)=0At<0t>0A=1時，稱為單位階躍函數(shù)。R(s)=1/s記為:1(t)2、斜坡函數(shù)（等速度函數(shù)）r(t)=0Att<0t>0r(t)t0A=1時，r(t)為單位斜坡函數(shù)。3、拋物線函數(shù)（加速度函數(shù)）r(t)=0At2t<0t>0r(t)0tA=1/2時，r(t)為單位拋物線函數(shù)。tr(t)r(t)=0t<0,t>εA/ε0

3、0,t>εδ(t)=limr(t)=ε→0當(dāng)A=1時4、脈沖函數(shù)tr(t)A/εε0單位脈沖函數(shù)5、正弦函數(shù)R(s)=Aωs2+ω2r(t)=Asinωttr(t)0名稱時域表達(dá)式頻域表達(dá)式單位階躍函數(shù)單位斜坡函數(shù)單位加速度函數(shù)單位脈沖函數(shù)正弦函數(shù)1(t),t,1表典型輸入信號如何選擇典型輸入信號？取決于系統(tǒng)常見的工作狀態(tài)。在所有可能的輸入信號中，選取最不利的信號。第一節(jié)典型輸入信號室溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)和水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)或工作狀態(tài)突然改變或突然受到恒定輸入作用的控制系統(tǒng)。跟蹤通信衛(wèi)星的天線控制系統(tǒng)以及輸入信號隨時間逐漸變化的控制系統(tǒng)宇宙

4、飛船控制系統(tǒng)例如：階躍函數(shù)斜坡函數(shù)加速度函數(shù)第一節(jié)典型輸入信號例如：輸入量為沖擊量時脈沖函數(shù)第一節(jié)典型輸入信號系統(tǒng)的輸入作用具有周期性變化時正弦函數(shù)第二節(jié)線性系統(tǒng)的時域響應(yīng)二線性定常系統(tǒng)的時域響應(yīng)線性常微分方程方程的解對應(yīng)齊次微分方程的通解。方程的任一特解，與微分方程及輸入作用有關(guān)。線性常微分方程解的結(jié)構(gòu)形式：解＝齊次方程的通解＋非齊次方程的任一特解二線性定常系統(tǒng)的時域響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)＝暫態(tài)響應(yīng)＋穩(wěn)態(tài)響應(yīng)(暫態(tài)分量)(穩(wěn)態(tài)分量)動態(tài)過程：也稱過渡過程。指系統(tǒng)在典型輸入信號的作用下，系統(tǒng)輸出量從初始狀態(tài)到最終狀態(tài)的響應(yīng)過程。三線

5、性系統(tǒng)的時域性能指標(biāo)（一）動態(tài)過程與穩(wěn)態(tài)過程衰減發(fā)散等幅振蕩√（一）動態(tài)過程與穩(wěn)態(tài)過程衰減√（一）動態(tài)過程與穩(wěn)態(tài)過程動態(tài)過程除提供系統(tǒng)穩(wěn)定性的信息外，還可以提供響應(yīng)速度及阻尼情況等信息。動態(tài)性能（一）動態(tài)過程與穩(wěn)態(tài)過程穩(wěn)態(tài)過程指系統(tǒng)在典型輸入信號的作用下，當(dāng)t→∞時，系統(tǒng)輸出量的表現(xiàn)方式。穩(wěn)態(tài)過程又稱穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，表征系統(tǒng)輸出量復(fù)現(xiàn)輸入量的程度，提供系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的信息。穩(wěn)態(tài)性能（一）動態(tài)過程與穩(wěn)態(tài)過程（二）、動態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)性能動態(tài)性能：通常在階躍函數(shù)作用下，測定或計算系統(tǒng)的動態(tài)性能。思考：為什么選用階躍函數(shù)？（二）動態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)

6、性能（1）延遲時間td：響應(yīng)第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的一半所需的時間。（2）上升時間tr：指響應(yīng)從終值10%→終值90%所需時間。有振蕩的系統(tǒng)，定義響應(yīng)第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值h(∞)的時間。上升時間是系統(tǒng)響應(yīng)速度的一種度量，上升時間越短，響應(yīng)速度越快。（3）峰值時間tp超過其終值到達(dá)第一次峰值所需時間。（4）調(diào)節(jié)時間ts響應(yīng)與穩(wěn)態(tài)值之間的偏差達(dá)到允許范圍并維持在此范圍內(nèi)所需的時間。一般取穩(wěn)態(tài)值的百分?jǐn)?shù)（通常取5%或2%）σ%=h(tp)－h(huán)(∞)h(∞)×100%（5）超調(diào)量σ%指響應(yīng)的最大偏離量h(tp)與終值h(∞)之差的百分比。同時

7、反映響應(yīng)速度和阻尼程度的綜合性指標(biāo)。評價系統(tǒng)的阻尼程度?；蛟u價系統(tǒng)的響應(yīng)速度；tC(t)0若h(tp)＜h(∞)，超調(diào)量為多少？思考：若h(tp)＜h(∞)，則無超調(diào)。結(jié)論：穩(wěn)態(tài)性能：穩(wěn)態(tài)誤差ess:是描述系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的一種性能指標(biāo),它反映系統(tǒng)復(fù)現(xiàn)輸入信號的（穩(wěn)態(tài)）精度。通常在階躍函數(shù)，斜坡函數(shù)或加速度函數(shù)作用下進(jìn)行測定或計算。（二）動態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)性能對于單位反饋系統(tǒng)，當(dāng)時系統(tǒng)響應(yīng)的實際值與期望值（即輸入值）之差，定義為穩(wěn)態(tài)誤差。小結(jié)第一典型輸入信號第二線性定常系統(tǒng)的時域響應(yīng)結(jié)構(gòu)形式第三線性定常系統(tǒng)的時域性能指標(biāo)小結(jié)第一典型

8、輸入信號第二線性定常系統(tǒng)的時域響應(yīng)結(jié)構(gòu)形式第三線性定常系統(tǒng)的時域性能指標(biāo)