1、第三章第三章 系统的时间响应分析系统的时间响应分析分析控制系统分析控制系统v第一步第一步 建立模型建立模型 (包括微分方程与传递函数)(包括微分方程与传递函数)v第二步第二步 分析控制性能分析控制性能分析方法包括分析方法包括v 时域分析法时域分析法v 频域分析法频域分析法1时域分析法(时间响应分析法)根据系统微分方程,以 拉氏变换 为数学工具,直接解出控制系统的 时间响应 ,然后根据时间响应表达式以及描述曲线分析系统性能。时间响应系统在输入信号和一定初始条件下,其 输出 (响应)随时间变化的过程;或系统的微分方程在一定初始条件下的 解 。23.1 时间响应及其组成时间响应及其组成时间响应的组成
2、时间响应的组成34零状态响应零状态响应 (零初始状态下,(零初始状态下,完全由输入引起)。完全由输入引起)。零输入响应零输入响应 (系统无输入,完全由初始状态决定)。-3, -4是系统传递函数的极点(特征根)是系统传递函数的极点(特征根)5则零状态响应零状态响应 零输入响应零输入响应 强迫响应强迫响应 自由响应自由响应6对于二阶系统若无特殊说明,控制工程研究的响应仅指若无特殊说明,控制工程研究的响应仅指 零状态响应。零状态响应。对于一个 n阶系统,其微分方程为零输入响应:零状态响应:7瞬态响应稳态响应瞬态响应和稳态响应v 瞬态响应:指系统从初始状态到稳定状态的响应过程。v 稳态响应:指 t 趋近于无穷大时系统的输出状态 。表征系统输出量最终复现输入量的程度。83.2 典型输入信号典型输入信号由于系统的输入具有多样性,所以,在分析和设计系统时,需要 选取一些 典型输入 信号, 然后 比较各系统对 典型 输入信号的时间 响应。利用关系式:就能求出系统对任何输入的时间响应。9单位阶跃函数10单位脉冲函数典型输入信号:外加测试信号