1、 机电工程控制基础 1 河北工程大学Hebei University of Engineering 此课件除了 PPT内容，课件下方附带的备注里讲解内容更细致：备注里有很多案例可以帮助理解；备注里有很多重点、难点内容的详细讲解；备注里有很多易错、易误导内容的讲解。教学讲稿 2 河北工程大学Hebei University of Engineering 机电工程控制基础河北工程大学机械与装备工程学院周雁冰机电工程控制基础 3 河北工程大学Hebei University of Engineering 第三章 系统的时间响应与快速性分析3.1 系统的时域性能指标3.2 时间响应和典型输入信号3.3
2、 一阶系统的时间响应3.4 二阶系统的时间响应3.5 高阶系统的时间响应机电工程控制基础 4 河北工程大学Hebei University of Engineering 3.1 系统的时域性能指标一、时间响应及其组成1、时间响应 定义：在输入作用下，系统的输出（响应）在时域的表现形式，在数学上，就是系统的动力学方程在一定初始条件下的解。时间响应能完全反映系统本身的固有特性与系统在输入作用下的动态历程。 2、时域分析的目的在时间域，研究在一定的输入信号作用下，系统输出随时间变化的情况，以分析和研究系统的控制性能。优点：直观、简便 机电工程控制基础 5 河北工程大学Hebei University
3、 of Engineering 二、时域性能指标1、系统的性能：系统的响应过程分为 动态过程 和 稳态过程 ，系统的性能就针对上述二过程，为系统的 动态性能指标 和 稳态性能指标。实际物理系统都存在惯性，输出量的改变与系统所存储的能量有关，系统所储有能量的改变需要有一个过程。 2、动态性能指标：延迟时间、 上升时间、峰值时间、 调节时间、 超调量 、振荡次数 。3、稳态性能指标一个稳定系统在输入量或扰动的作用下，经历过渡过程（时间趋于无穷）进入静态后，静态下输出量的要求值和实际值之间的误差，称为 稳态误差 ，记为： ，可量度系统的控制精度或抗干扰能力。机电工程控制基础 6 河北工程大学Hebe
4、i University of Engineering 三、动态性能指标研究线性系统在 零初始条件 和 单位阶跃信号输入 下的响应过程曲线（以二阶系统为例）。一般认为，阶跃输入对系统而言是比较严峻的，若系统输出在此状态下都能令动态性能满足要求，那在其他输入时，系统的动态性能将更为理想。 延迟时间 td ：响应曲线首次达到静态值的一半所需的时间； 上升时间 tr：有振荡时，响应曲线首次从静态值的 0过渡到 100所需的时间；无振荡时，静态值的 10过渡到 90所需的时间； 峰值时间 tp：响应曲线第一次达到峰值点的时间；时间 tr上 升峰值时间 tpAB超调量 % = AB 100%调节时间 t
5、s机电工程控制基础 7 河北工程大学Hebei University of Engineering 调节时间 ts：响应曲线最后进入偏离静态值的误差为 5 (或 2 )的范围并且不再越出这个范围的时间； 超调量 % ：响应曲线第一次越过静态值达到峰值点时，越过部分的幅度与静态值幅度之比； 振荡次数 N：在过渡过程时间 0tts内， xo(t)穿越其稳态值xo()的次数的一半定义为振荡次数。书上此处给出了前五点，第六点也记住。AB超调量 % = AB 100%调节时间 ts动态过程、过渡过程、调节过程 稳态过程机电工程控制基础 8 河北工程大学Hebei University of Engineering 上升时间 tr调节时间 ts机电工程控制基础 9 河北工程大学Hebei University of Engineering tr tpAB%= 100%BAts机电工程控制基础 10 河北工程大学Hebei University of Engineering 系统动态特性可归结为：1、系统快速性能指标： 延迟时间、 上升时间、峰值时间、调节时间 ；2、系统平稳性能指标： 超调量 、振荡次数 。由于这些性能指标常常彼此矛盾，因此必须加以折衷处理。以二阶系统为例，在单位阶跃响应和时间的关系图。y(t)
