1、第三章 反馈控制系统的特性 Feedback Control System CharacteristicsFundamentals for Control Engineering 控制工程基础* 张秦艳 2目录 3.l 开环和闭环控制系统 3.2 控制系统对参数变化的灵敏度 3.3 控制系统瞬态响应的控制 3.4 反馈控制系统的干扰信号 3.5 稳态误差 3.6 反馈的代价 3.7 设计实例：英吉利海峡海底隧道钻机 3.8 设计实例：火星漫游车 3.9 应用 MATLAB分析控制系统的特点 3.10 循序渐进设计示例：磁盘驱动读取系统 3.11 小结 Fundamentals for Cont
2、rol Engineering 控制工程基础* 张秦艳 3提要 掌握以下基本概念： 偏差信号 Deviation signal 误差信号 Error signal 灵敏度 Sensitivity 稳态误差 Steady-state error 会分析开闭环系统对参数变化的灵敏度 会分析一阶系统的瞬态响应 会用灵敏度和传函分析干扰信号对系统的影响Fundamentals for Control Engineering 控制工程基础* 张秦艳 43.1开环和闭环控制系统 开环系统 (Openloop system)：没有反馈的系统，其输入信号直接产生输出响应。 闭环系统（ Closed loop
3、system） ：将输出的测量值与预期的输出值相比较，产生偏差信号并将偏差信号作用于执行机构的系统。Fundamentals for Control Engineering 控制工程基础* 张秦艳 5 误差信号（ Error signal） ：预期的输出信号R(s)/H(s)与实际的输出信号 Y(s)之差即 E(s)= R(s)/H(s) Y(s). 偏差信号（ Deviation） ：输入信号 R(s)与实际的反馈信号 Y(s)H(S)之差 Ea(s)= R(s) Y(s) H(s). 实际的偏差信号为 单位反馈系统（ Unity feedback system） : H(s) = 1 ,
4、因此 Ea(s) = E(s)。 Fundamentals for Control Engineering 控制工程基础* 张秦艳 63.2控制系统对参数变化的灵敏度(Sensitivity) 如果 GH(s) 1则 ， 如果H(s)=1， 就能得到预期的结果 。 但是 G(s)H(s) 1 可能引起系统高阶震荡，甚至不稳定。 增加 G(s)H(S)的幅值可以减小 G(s) 的参数变化对输出上的影响。Fundamentals for Control Engineering 控制工程基础* 张秦艳 7系统灵敏度 系统灵敏度 (System sensitivity):系统传递函数的变化与引起这一变
5、化的对象传递函数（或参数）的微小增量之比。 系统的传递函数为 灵敏度为 : 取微小增量的极限形式，有Fundamentals for Control Engineering 控制工程基础* 张秦艳 8 对开环系统 :T=G， 灵敏度 = 1. 对闭环系统 :T=G/(1+GH)1. 对 G(s) ： 由得 2. 对 H(s) 3. 对中 G的一个参数 : Fundamentals for Control Engineering 控制工程基础* 张秦艳 9 如果 则 其中 o 是参数的标称值 (nominal value)。Fundamentals for Control Engineering 控制工程基础* 张秦艳 10例 4.1 反馈放大器 (a) 一个开环系统
