2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、自動(dòng)控制原理基礎(chǔ),? 過程控制原理 章高建 化學(xué)工業(yè)出版社,主要參考資料:,? 化工過程控制原理 周春暉 化學(xué)工業(yè)出版社,內(nèi)容提要:,自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念(2)線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型(8)控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法(8+2)控制系統(tǒng)的根軌跡分析法(8+2)控制系統(tǒng)的頻率特性分析法(8+2)線性離散控制系統(tǒng)的分析(6),第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)的

2、基本概念,概述自動(dòng)控制的基本方式閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類對控制系統(tǒng)的基本要求本章小結(jié),本章主要內(nèi)容:,? 概述: 自動(dòng)控制技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化中起著十分重要的作用,它反映了一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)先進(jìn)與否的重要標(biāo)志之一。,自動(dòng)控制原理是自動(dòng)控制技術(shù)的基礎(chǔ)理論,是研究自動(dòng)控制共同規(guī)律的理論性較強(qiáng)的一門技術(shù)科學(xué)。,自動(dòng)控制裝置可追溯到公元三世紀(jì),古希臘特西比奧斯(Ktesibios)發(fā)明的滴

3、水時(shí)鐘。1770年瓦特(Watt)發(fā)明的蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)離心式調(diào)速機(jī)構(gòu),也是一個(gè)反饋系統(tǒng)。但是控制理論的產(chǎn)生和發(fā)展還是在近代。1868年麥克斯韋威爾(Maxwell) 才發(fā)表了“論調(diào)節(jié)器”一文,之后霍爾維茨、勞斯等提出了幾個(gè)重要的穩(wěn)定性判據(jù),1934年赫茨(Hazen)發(fā)表了具有歷史意義的著作《伺服機(jī)構(gòu)理論》,第一次提出了控制系統(tǒng)的精確理論。其后,Nyquist、Bode等也作出了重要貢獻(xiàn),從而形成了經(jīng)典控制理論,即第一代控制理論。它主要以傳

4、遞函數(shù)為基礎(chǔ),研究單輸入、單輸出線性定常系統(tǒng)的控制問題。為了突破經(jīng)典控制理論的局限性,從60年代開始,提出了現(xiàn)代控制理論。它以狀態(tài)方程為基礎(chǔ),研究多輸入、多輸出、變參數(shù)系統(tǒng)的控制問題。 本課程主要介紹經(jīng)典控制理論的基本概念、基本原理、基本方法等。,1、控制系統(tǒng)的工作原理: 自動(dòng)控制是相對于人工控制而言的。讓我們以人工控制系統(tǒng)為例,分析人工控制系統(tǒng)工作過程。,人工控制無論是在速度還是在精度上都是有

5、限的,為了提高精度,減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,可以采用自動(dòng)控制系統(tǒng)。,第一節(jié) 自動(dòng)控制的基本方式,(1)用眼觀察溫度計(jì)的指示值;,人工控制過程:,(2)將觀察值與要求值進(jìn)行比較,得出偏差的大小和方向,并傳遞給大腦;,(3)大腦根據(jù)偏差的大小和方向,依據(jù)經(jīng)驗(yàn)決定開關(guān)閥門開度的大小和方向,并指令手去執(zhí)行;,(4)手根據(jù)大腦的指令去執(zhí)行控制閥門的動(dòng)作。,自動(dòng)控制過程:,(1)由測溫度元件熱電阻測的出口物料的溫度,并轉(zhuǎn)換成電信號(hào),再由溫度變

6、送器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào);,(2)將變送器得出的信號(hào)與要求值進(jìn)行比較,得出偏差的大小和方向;,(3)根據(jù)偏差的大小和方向,按照一定的控制規(guī)律輸送出一個(gè)對應(yīng)的信號(hào)去控制閥的動(dòng)作;,(4)控制閥接受信號(hào),改變控制閥的開度大小,從而改變了進(jìn)入換熱器的蒸汽量,達(dá)到調(diào)整溫度的目的,系統(tǒng)的輸入量 ——,被控對象 ——,被控量(輸出量)——,自動(dòng)控制系統(tǒng) ——,被控制的設(shè)備或工作機(jī)械,被控制對象內(nèi)要求實(shí)現(xiàn)

7、自動(dòng)控制的物理量,控制器與被控對象的總稱,在控制系統(tǒng)中影響系統(tǒng)輸出量的外界輸入量,,給定輸入量,擾動(dòng)輸入量,2、控制系統(tǒng)的基本概念:,在沒有人的直接參與下,利用控制裝置 使設(shè)備、生產(chǎn)過程的某些物理量、工作狀態(tài)自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行、變化。,自動(dòng)控制——,指出下列系統(tǒng)的被控量、輸入量,3、基本方式: 10 開環(huán)、閉環(huán)、復(fù)雜系統(tǒng),特點(diǎn):?輸入輸出之間無反饋回路; ?當(dāng)外部出現(xiàn)擾動(dòng)作用時(shí),在沒有人干預(yù)下無法復(fù)位,即得不到希望的值。 ?

8、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、調(diào)試容易、控制精度差、抗干擾能力不強(qiáng),只適用于性能要求不高的控制系統(tǒng)。,開環(huán)控制是指系統(tǒng)輸出端與輸入端之間不存在反饋回路,系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制量產(chǎn)生任何作用的控制過程。,?開環(huán)控制:,?閉環(huán)控制:閉環(huán)控制是指系統(tǒng)輸出端與輸入端之間存在反饋回路,系統(tǒng)的輸出量直接或間接參與了對系統(tǒng)的控制作用。,,特點(diǎn):結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本相對較高,調(diào)試較困難,但具有 自動(dòng)修正系統(tǒng)輸出量偏差的能力,克服系統(tǒng)內(nèi)部

9、 元件參數(shù)變化或外界擾動(dòng)所引起的誤差,控制精 度較高,被廣泛應(yīng)用。,? 復(fù)雜控制:復(fù)雜控制是開環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)相結(jié)合的一種控制方式。,特點(diǎn):結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制精度高,用于要求更高的任務(wù)。,4、控制系統(tǒng)的方框圖表示法:,控制原理圖 (系統(tǒng)流程圖) —— 表示控制系統(tǒng)的工作原理圖,系統(tǒng)方框圖—— 利用方框的形式定量地描述各信號(hào)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。,第二節(jié) 閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組

10、成,控制系統(tǒng)一般由以下基本組成:,(1)被控對象(2)測量裝置(3)給定環(huán)節(jié)(4)比較環(huán)節(jié)(5)放大環(huán)節(jié)(6)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(7)校正裝置,指要進(jìn)行控制的設(shè)備或?qū)ο?對系統(tǒng)輸出量進(jìn)行測量的裝置,產(chǎn)生系統(tǒng)給定輸入信號(hào)(控制要求),對系統(tǒng)輸出量與輸入量進(jìn)行比較,產(chǎn)生偏差信號(hào),對偏差信號(hào)進(jìn)行放大,并進(jìn)行能量形式的轉(zhuǎn)換,對被控對象進(jìn)行控制的裝置或元件,用于改善系統(tǒng)的性能,第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類,按數(shù)學(xué)模型分類,按輸入信號(hào)特征分類,,,線

11、性與非線性,連續(xù)與離散系統(tǒng),,,線性系統(tǒng),非線性系統(tǒng)(在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為線性系統(tǒng)),,定常★,時(shí)變,連續(xù)系統(tǒng) f(t),離散系統(tǒng) 是脈沖信號(hào),,恒值系統(tǒng) 給定輸入為恒定值,隨動(dòng)系統(tǒng) 給定輸入是未知的時(shí)間函數(shù),程序控制系統(tǒng) 給定輸入是按照已知的時(shí)間函數(shù)變化的系統(tǒng),第四節(jié) 控制系統(tǒng)的基本要求,穩(wěn)、準(zhǔn)、快,穩(wěn)——穩(wěn)定在預(yù)定的平衡位置準(zhǔn)——準(zhǔn)確 誤差小快——?jiǎng)討B(tài)響應(yīng)要快,本章作業(yè): 習(xí)題1-1、1-3、

12、1-5,另外補(bǔ)充習(xí)題如下,補(bǔ) 1、試說明開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)各自的優(yōu)缺點(diǎn)?補(bǔ) 2、試說明下列控制系統(tǒng)過程,畫出控制系統(tǒng)的方框圖,并指出被控變量、操縱變量、擾動(dòng)變量。,本章小結(jié):,了解開環(huán)、閉環(huán)、方框圖、被控變量、擾動(dòng)量等基本概念建立初步的自動(dòng)控制系統(tǒng)的概念,習(xí)題解:,習(xí)題1-1、,習(xí)題1-3,習(xí)題1-5,補(bǔ)充習(xí)題1,補(bǔ)充習(xí)題2,第二章線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,動(dòng)態(tài)微分方程的編寫非線性數(shù)學(xué)模型的線性化傳遞函數(shù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖信號(hào)流程

13、圖脈沖響應(yīng)函數(shù)本章小結(jié),主要內(nèi)容:,實(shí)際系統(tǒng)很多,但其內(nèi)在規(guī)律卻很相似,為了更好地分析,將其歸納為若干典型的形式,以便于分析、計(jì)算和應(yīng)用,數(shù)學(xué)建模的意義:,數(shù)學(xué)建模的定義:,將系統(tǒng)各物理量隨時(shí)間變化的內(nèi)在規(guī)律用數(shù)學(xué)表達(dá)式的形式來表達(dá),此過程稱之為建模。而該數(shù)學(xué)表達(dá)式則稱為數(shù)學(xué)模型。,數(shù)學(xué)建模的方法:,,機(jī)理分析法——,實(shí)驗(yàn)辯識(shí)法——,理論推導(dǎo),得出數(shù)模,用實(shí)驗(yàn)的方法歸納總結(jié)出來,第一節(jié)動(dòng)態(tài)微分方程的編寫,編寫微分方程的目的是要求出被

14、控變量與干擾量之間的函數(shù)關(guān)系。,方程,,靜態(tài),動(dòng)態(tài),,在穩(wěn)態(tài)時(shí)平衡方程,,在穩(wěn)態(tài)點(diǎn)附近的平衡方程,1、靜態(tài)平衡方程:,下面我們以一儲(chǔ)槽為例,討論靜態(tài)、動(dòng)態(tài)方程,在平衡位置,由于液位槽內(nèi)液位沒有改變,故流入量等于流出量。即 F1=F2 但從控制的角度考慮,更關(guān)心當(dāng)干擾變化后,輸出量相應(yīng)的變化過程。,2、動(dòng)態(tài)方程:,在F1突然改變后,由于F1?F2,儲(chǔ)槽內(nèi)的平衡被破壞,液位增加,但隨著液位的增加,閥的流量也增加,最終又達(dá)

15、到新的平衡。故F1+?F=F2=??L0.5,例題1,寫出RC電路的微分方程。,解:? 確定輸入輸出量 入 : Ui 出: Uo 中間變量:I(電流?。?? 列出方程Ui=RI+Uo I=C?,? 消去中間變量 i,,R,例題2、,如圖所示,是一測溫?zé)犭娕迹橘|(zhì)的溫度為Ti,熱電偶熱端溫度為To,列出熱電偶的微分方程。,解:? 確定輸入輸出量入 : T

16、i 出: E,? 列出方程,Q1—介質(zhì)傳給熱端的熱量Q2—熱端通過熱電絲傳導(dǎo)出的熱量C—熱電偶的熱容,,?列出中間變量與輸入輸出的關(guān)系,?消去中間變量得,若Q2=0(熱端通過熱電絲傳導(dǎo)出的熱量很小),,以上兩題均為一階定常線性微分方程,通式:,有一彈簧阻尼系統(tǒng),質(zhì)量為M的物體受到外力F的作用,產(chǎn)生位移y,求該系統(tǒng)外力F與位移的微分方程。,例題3、,解:? 確定輸入輸出量入 : F 出:

17、 y,? 列出方程,? 消去中間變量,,,例題4、,有一電阻、電感、電容串聯(lián)網(wǎng)絡(luò),其中U為輸入電壓,求以電容Uc為輸出的微分方程。,解:? 確定輸入輸出量入 : U 出: Uc,? 列出方程,? 消去中間變量,,以上兩例為二階常系數(shù)微分方程,從以上分析可以看出,不同的物理系統(tǒng),它們的數(shù)學(xué)模型的形式卻是相同或相似的,我們把具有相同數(shù)學(xué)模型的不同物理系統(tǒng)稱為相似系統(tǒng)。利用相似系統(tǒng)的概念,可以用一個(gè)易于實(shí)現(xiàn)的系

18、統(tǒng)來研究與之相似的復(fù)雜系統(tǒng)——仿真研究法。,數(shù)學(xué)建模步驟:,? 確定輸入、輸出變量,? 根據(jù)內(nèi)在規(guī)律,列出方程,? 消去中間變量,?求出輸入、輸出的微分方程,一般地(n階),以上推導(dǎo)的微分方程模型中,各項(xiàng)及各項(xiàng)系數(shù)都是有因次的,在自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析研究中,所注意的并不是變量的絕對變化值,而是它們與某個(gè)基準(zhǔn)值(一般用平衡狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)值)相比較的相對變化值,因此常常將微分方程式中各變量(增量)表示為與基準(zhǔn)值的比,或 為與另外某些具有代表性的

19、同因次的數(shù)量(如最大值、儀表量程等)的比,也就是將微分方 程寫成無因次的相對單位形式,即百分比的形式。這種變換稱為微分方程的無因次化。,3.數(shù)學(xué)模型的無因次化,為一個(gè)一階特性的有因次形式微分方程,現(xiàn)將它無因次化。,首先將各變量增量除以各自在平衡狀態(tài)時(shí)的數(shù)值,即將各變量增量表示為平衡態(tài)時(shí)值的百分?jǐn)?shù),變化如下,,對于一階特性,在穩(wěn)態(tài)時(shí)有yo=Kx0,,故有:,,,令,則有,除T及t具有時(shí)間因次外,其余各變量的增量及各項(xiàng)均無因次,它們是一階

20、特性的一種無因次表示形式。故將數(shù)學(xué)模型無因次化,是一種突出共性的表示方法。,4.純滯后特性和其他特性,在實(shí)際工業(yè)過程中,有不少對象在輸入變量改變后,輸出變量并不立即改變,而是要等一段時(shí)間后才開始變化。如圖所示的溶解槽,料斗中的溶質(zhì)用皮帶輸送機(jī)送至加料口。若在料斗處加大送料量,溶解槽中的溶液濃度要等增加的溶質(zhì)由料斗口送到加料口并落入槽中后才改變。也就是說,溶液濃度的改變比加料量的改變落后一個(gè)從料斗到加料口的輸送時(shí)間。這種現(xiàn)象稱為純滯后現(xiàn)象

21、,輸出變量的變化落后于輸入變量變化的時(shí)間,稱為純滯后時(shí)間。 在工業(yè)過程中,皮帶輸送機(jī)、長的輸出管路或是長的氣動(dòng)信號(hào)導(dǎo)管等都可以引起純滯后,另外測量點(diǎn)的位置也能引起純滯后,如溶解槽中的濃度要流至測量點(diǎn)D處才能為濃度檢測器所檢測,溶液流動(dòng)的時(shí)間,是測量裝置的純滯后時(shí)間,,通過比較一階對象有無純滯后的響應(yīng)曲線,可以發(fā)現(xiàn),除了純滯后引起響應(yīng)曲線沿時(shí)間軸向后平移了?以外,其形狀完全相同。,,一般來說,對具有純滯后的對象特性可以通過輸出變量的

22、變換,即y(t)=y0(t+?)由無純滯后的對象特性導(dǎo)出,即,,一階無純滯后對象特性為,一階有純滯后對象特性為,二階無純滯后對象特性為,二階有純滯后對象特性為,第二節(jié)非線性數(shù)學(xué)模型的線性化,嚴(yán)格地講,實(shí)際的物理系統(tǒng)都包含有不同程度的非線性因素,而求解非線性系統(tǒng)又非常困難,對于大多數(shù)非線性系統(tǒng)來講,在一定的條件下可以近似地看作為線性系統(tǒng)。,定義:在一定的條件下,通過近似處理,能夠使線性系統(tǒng)的理論和方法應(yīng)用于非線性系統(tǒng),此處理過程稱為非線性

23、系統(tǒng)的線性化處理。,?將非線性函數(shù)在平衡點(diǎn)附近進(jìn)行泰勒展開,并忽略二次以上項(xiàng);?線性化后的方程是增量方程,可將增量方程該寫為一般形式。,步驟:,例題5、,有一中間儲(chǔ)槽,F(xiàn)1為單位時(shí)間輸入量,F(xiàn)2為單位時(shí)間輸出量,V為閥門,L為液位高度,A為儲(chǔ)槽的橫截面面積,求L與F1的方程。,解:? 確定輸入輸出量入 : F1 出: L,? 列出方程,? 消去中間變量,從以上方程可以看出,此為非線性微分方程,?線性化處理,將非

24、線性函數(shù)進(jìn)行泰勒展開,即有:,一般化處理,第三節(jié) 傳遞函數(shù),補(bǔ)充:有關(guān)Laplace(拉氏)變換的知識(shí),一、傳遞函數(shù)的基本概念及意義,控制系統(tǒng)的微分方程的一般表達(dá)形式可以寫成為:,,在初始條件為零時(shí),兩邊拉氏變換得,傳遞函數(shù)定義:,把初始條件為零時(shí)的輸出與輸入拉氏變換之比為稱為傳函。即輸出的拉氏變換等于輸入的拉氏與傳函之積。,結(jié)論:,?傳遞函數(shù)是由微分方程在初始條件為零時(shí),通過laplace變換得到的。?如果已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和

25、輸入量的拉普拉氏變換,就可以得到輸出量在初始條件為零時(shí)的拉普拉氏變換,,解:,兩邊求拉氏變換得,解:,兩邊求拉氏變換得,傳遞函數(shù)反映了輸入與輸出的關(guān)系,它與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)無關(guān),二、傳遞函數(shù)的描述形式:,?傳遞函數(shù)的一般表達(dá)形式:,?傳遞函數(shù)的極點(diǎn)、零點(diǎn)表達(dá)式:,?傳遞函數(shù)的時(shí)間常數(shù)表達(dá)形式,-Zi—零點(diǎn)-Pj—極點(diǎn)Kg—放大系數(shù),?若其中存在有共軛復(fù)數(shù)、零點(diǎn)和極點(diǎn)時(shí),三、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù),典型環(huán)節(jié)有:比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)、慣

26、性環(huán)節(jié)、振蕩環(huán)節(jié)和延遲環(huán)節(jié)等。,1、比例環(huán)節(jié)(放大環(huán)節(jié)),時(shí)域:y(t)=K? r(t),復(fù)域:Y(S)=K R(S) G(S)=K,若 r(t)=1 則 R(S)=1/S Y(S)=K/S →y(t)=K,2、慣性環(huán)節(jié),時(shí)域:,復(fù)域:,T—時(shí)間常數(shù),若輸入一個(gè)單位階躍信號(hào),即r(t)=1 R(S)=1/S,在階躍信號(hào)的作用下,輸出為一指數(shù)函數(shù)。慣性越大,T越大,穩(wěn)態(tài)響應(yīng)曲線越平坦,達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)

27、間越長,延遲的時(shí)間越長。,3、積分環(huán)節(jié),時(shí)域:,復(fù)域:,積分環(huán)節(jié)在“1”輸入下,其輸出為一直線性關(guān)系,相當(dāng)于階躍信號(hào)在t時(shí)刻之內(nèi)的積分。,4、振蕩環(huán)節(jié),時(shí)域:,復(fù)域:,若r(t)=1 R(S)=1/S,若?=0時(shí),等幅振蕩,振蕩頻率為?n;當(dāng)0????時(shí)衰減振蕩;當(dāng)??1時(shí),為單調(diào)上升曲線,不再振蕩。,5、純微分環(huán)節(jié),時(shí)域,復(fù)域,6、延遲環(huán)節(jié),時(shí)域,復(fù)域,y(t)=r(t- ?),Y(S)=G(S)R(S),許多復(fù)雜環(huán)節(jié)都可以

28、用以上典型的環(huán)節(jié)組合,把復(fù)雜系統(tǒng)劃分為若干個(gè)典型環(huán)節(jié),利用傳遞函數(shù)和框圖來進(jìn)行研究。,作業(yè):2-2 ①,拉氏變換的定義:,第四節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖,一 、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖基本概念,系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖又稱為框圖、方塊圖,它是將系統(tǒng)中所有的環(huán)節(jié)用框來表示,按照系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系,將各框連接起來構(gòu)成的,用“?”表示信號(hào)傳遞的方向,用框表示環(huán)節(jié),框內(nèi)標(biāo)明傳遞函數(shù)。,二、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的繪制,?寫出各環(huán)節(jié)的微分方程;?寫出各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù);?根據(jù)信

29、號(hào)流向連接,一般步驟:,例題8、,畫出RC電路的方框圖。,? 畫出方框圖,?將上兩式兩邊進(jìn)行拉氏變換,解:?列出方程Ui=R·I+Uc I=C?,,R,例題9、,如圖系統(tǒng)由電阻R!、R2和電容C1、C2組成,畫出其方框圖,解:,? [ Ui - U ] = R1 I1,?,? U(S)-Uo(S)=R2 I2(S),[Ui(S)-U(S)]=R1 I1(

30、S),? ? ?,?,I1(S)-I2(S)=C1SU(S),? ? ?,?,? I2(S)=C2 S Uo(S),?,U(S),三、結(jié)構(gòu)圖的等效變換和簡化,將復(fù)雜的方框圖通過變換,轉(zhuǎn)化為簡單結(jié)構(gòu),其轉(zhuǎn)換的原則為轉(zhuǎn)換前后的數(shù)學(xué)關(guān)系保持不變。,(一)、環(huán)節(jié)的合并,,,,,,,,,,G(S)=1/[R1R2C1C2S2+

31、(R1C1+R1C2+R2C2)S+1],1、串聯(lián),?,對于幾個(gè)環(huán)節(jié)的串聯(lián),則,2、并聯(lián),?,Y(S)=Y1(S)+Y2(S)+Y3(S) =(G1+G2+G3)R(S) =G(S)R(S),即 G(S)=G1+G2+G3,3、反饋連接,?,[R(S)-Y(S)H(S)]G1(S)=Y(S),?,,Y1(S)=G1(S)R(S)Y2(S)=G2(S)R(S)Y3(S)=G

32、3(S)R(S),請同學(xué)們計(jì)算下列系統(tǒng)的傳遞函數(shù)?。?(二)、信號(hào)相加點(diǎn)及分支點(diǎn)的移動(dòng),①相加點(diǎn)后移,②相加點(diǎn)前移,③分支點(diǎn)后移,④分支點(diǎn)后移,→,Y(S),,,,,G,,R1(S),R2(S),→,→,→,R1(S),⑤分支互換,⑥相加點(diǎn)互換,⑦相加點(diǎn)與分支點(diǎn)不能變位,例題10、試求圖中所示多回路系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)Y(S)/R(S)。,解:,H1、H2為并行→( H1+H2 );G3、G2為串聯(lián)→ G3G2,H1+H2與G3G2為負(fù)反

33、饋系統(tǒng)→ G3G2/[1+ G3G2( H1+H2 )]它與G1串聯(lián)后與H3組成反饋系統(tǒng)→,例題10‘試求圖中所示多回路系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)Y(S)/R(S)。,解:,,簡化,G4,H1G4與G3為負(fù)反饋系統(tǒng)→ G3/[1+ G3G4 H1]它與G2串聯(lián)后與H2組成反饋系統(tǒng) ,再與G1,G4串聯(lián),最終與H3組成反饋系統(tǒng)→,四、系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù),定義:,閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)是指閉環(huán)系統(tǒng)的反饋信號(hào)與偏差信號(hào)拉氏變換之比。,1、單回路,例

34、題11、試求圖中所示單回路系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。,,,解:,例題10’、求例題10的開環(huán)傳遞函數(shù)。,2、多回路,對于多回路系統(tǒng)可以采用前述的簡化方法將其簡化為單回路系統(tǒng),從而求得開環(huán)傳遞函數(shù)。,解:,簡化,同例題10步驟逐步簡化成單回路形式,,五、閉環(huán)傳遞函數(shù),對于典型的閉環(huán)結(jié)構(gòu)是包含有給定輸入R(S)和擾動(dòng)輸入N(S),其總的閉環(huán)傳遞函數(shù)可以通過線性疊加得到。,(一)、給定輸入單獨(dú)作用下的閉環(huán)系統(tǒng),令N(S)=0 G=G1?G2,

35、,偏差傳函:,E(S)=R(S)-B(S),若H=1,即? e(S)=1-?(S),(二)、擾動(dòng)輸入單獨(dú)作用下的閉環(huán)系統(tǒng),令R(S)=0,?,偏差傳函:,(三)、同時(shí)作用下的閉環(huán)系統(tǒng):,由疊加原理可知:,作業(yè): 2-6、2-7,第五節(jié)信號(hào)流程圖,由若干個(gè)小圓點(diǎn)和帶箭頭的線組成。由于傳遞函數(shù)的簡化對于復(fù)雜系統(tǒng)來講較繁瑣,故引入信號(hào)流程圖。,一、常用術(shù)語:,1、節(jié)點(diǎn):2、支路:3、輸入節(jié)點(diǎn): (源點(diǎn))4、輸出節(jié)點(diǎn):(陷阱、

36、匯點(diǎn))5、混合節(jié)點(diǎn):6、 通路:,代表系統(tǒng)變量,帶箭頭的連線,起始點(diǎn),只有出支路的點(diǎn),終點(diǎn),只有入支路的點(diǎn),即有出支路的點(diǎn),又有入支路的點(diǎn),兩節(jié)點(diǎn)之間的通路,,,7、開通路:8、回路(閉通路):9、前向通路:10、不接觸回路:11、支路增益:12、前向通路增益:13、回路增益:,從一個(gè)節(jié)點(diǎn)開始,終止在另一個(gè)節(jié)點(diǎn),且只經(jīng)過一次,閉合的通路,輸入到輸出通路,沒有節(jié)點(diǎn)和支路重疊的回路,回路中所有支路的增益乘積,兩節(jié)點(diǎn)之間的增

37、益,前向通路各支路的增益之積,二、信號(hào)流圖的繪制:,1、由線性方程組得信號(hào)流圖(與方塊圖的繪制步驟類似)確定線性方程(確定哪個(gè)是輸入節(jié)點(diǎn),哪個(gè)是輸出節(jié)點(diǎn));用一個(gè)節(jié)點(diǎn)表示一個(gè)變量;用帶方向的線連接兩個(gè)變量,并標(biāo)明通路的增益;,,變量為:x1、 x2 、x3 、x4、x5 、、、,確定 輸入節(jié)點(diǎn)x1 輸出節(jié)點(diǎn)x5,,必須與工藝參數(shù)相對應(yīng),輸出節(jié)點(diǎn),輸入節(jié)點(diǎn),思考!將上述線性方程組寫成方框圖的形式,將上述

38、線性方程組寫成方框圖的形式.,2、由方塊圖得到信號(hào)圖方塊—表示增益兩端—信號(hào)流即節(jié)點(diǎn),因?yàn)樾盘?hào)流中的增益不帶符號(hào),故反饋增益應(yīng)帶符號(hào),,,例題12,-H2,-H1,-1,,,1,,1,方程:,x2= x1 ·1 – x7 x3= x2– x6 ·H1x4= x3 ·G1 x5= x4– x7 &#

39、183;H2x6= x5 ·G2 x7= x6 ·G3,E(S),例題13、,-1,-H1,-H2,G4,,,1,Y(S),三、信號(hào)流圖的簡化,例題14、將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖改寫為信號(hào)流圖,并通過簡化求系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。,解:,四、梅森公式及其應(yīng)用,T—總的傳遞函數(shù);Tk—第k條前向通路的傳遞函數(shù);n—從輸入到輸出的前向通路數(shù);?—信號(hào)流圖的特征式?

40、=1-?p1+ ?p2- ?p3+。。。p1—所有不同單回路增益之和;p2 —所有可能的兩個(gè)互不接觸回路增益乘積之和;p3—所有可能的三個(gè)互不接觸回路增益乘積之和;?k—第k條前向通路特征式的余因子即除去與第k條前向通路相接觸的信號(hào)流圖的?值.,例題15、用梅森公式計(jì)算下題的傳函,解:,n=2,兩個(gè)前向通道,Tk—第k條前向通路的傳遞函數(shù);n—從輸入到輸出的前向通路數(shù);?—信號(hào)流圖的特征式?=1-?p1+ ?p2- ?p3

41、+。。。p1—所有不同單回路增益之和;p2 —所有可能的兩個(gè)互不接觸回路增益乘積之和;,兩個(gè)互不接觸的回路兩組,?1=1-0=1?2=1-a44?=1-(P11+P21+P31+P41+P51)+(P12+P22),?—信號(hào)流圖的特征式?=1-?p1+ ?p2- ?p3+。。。p1—所有不同單回路增益之和;p2 —所有可能的兩個(gè)互不接觸回路增益乘積之和;p3—所有可能的三個(gè)互不接觸回路增益乘積之和;?k—第k條前向

42、通路特征式的余因子即除去與第k條前向通路相接觸的信號(hào)流圖的?值.,例題16、用梅森公式計(jì)算下題的傳函,解:,①一個(gè)前向通路n=1T1=G1G2G3,②三個(gè)單回路 P11=G1G2(-H1) P21=-G2G3H2 P31=-G1G2G3,③ ?1=1 ?=1-(P11+P21+P31),例題17、用梅森公式計(jì)算下題的傳函,解:,N=

43、2 T1=G1G2G3T2=G1G4,單回路:,P11=G1G2(-H1)P21=G2G3(-H2)P31=G1G2G3(-1),△=1-p11-p21-p31△1=1-0△2=1-0,第六節(jié) 脈沖響應(yīng)函數(shù),定義:,若r(t)=則R(S)=1 Y(S)=G(S)R(S)=G(S)y(t)=L-1[G(S)]=g(t),結(jié)論:系統(tǒng)或環(huán)節(jié)單位脈沖響應(yīng)的拉氏變換為傳函,作業(yè): 2-9、2-10、2-12,補(bǔ)充題:,①

44、用梅森公式求下列干擾補(bǔ)償系統(tǒng)的干擾傳遞函數(shù),②用梅森公式求下列輸入補(bǔ)償系統(tǒng)的輸入傳遞函數(shù),本章重點(diǎn),①動(dòng)態(tài)微分方程的編寫,數(shù)學(xué)模型的無因次;②非線性數(shù)學(xué)模型的線性化化;③傳遞函數(shù)的定義和求解;④方框圖的繪制;⑤方框圖的簡化----串、并、反饋、節(jié)點(diǎn)移動(dòng)(分支點(diǎn)、相加點(diǎn)前后移動(dòng));⑥信號(hào)流程圖的繪制-----由方程、方框圖繪制;⑦梅森公式------傳遞函數(shù)的另一計(jì)算方法;⑧脈沖響應(yīng)函數(shù),Ui=R·I+Uc

45、 I=C?,→,建模,→,↓,↓,↓,↑,→,↓,←,①,,③,④,⑤,⑥,⑦,梅森公式------傳遞函數(shù)的另一計(jì)算方法,③,解:,,N(S),N=2 T1=G2 T2=-GcG1G2,Δ 1=Δ 2 =1Δ=1-[G2(-1)·1 ·G1],G=(1-G1Gc)G2/(1+G1G2),解:,N=2 T1=1·1·G1G2 T2=GcG2,Δ 1=Δ 2

46、 =1Δ=1-[G2(-1)·1 ·G1]=1+G1G2,G=(G1+Gc)G2/(1+G1G2),習(xí)題解答:,2-2(1),K1· (Xr-X0) = B·(X-X0)’ = K2·X0X0(S)/Xr(S)=G(S)=BK1S/[(K1+K2)S+K1K2],→,↓,2-6,,,X,2-7,2-10,2-12(b),第三章控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法,典型輸入信號(hào)和時(shí)域性能指標(biāo)一階系統(tǒng)

47、分析二階系統(tǒng)分析高階系統(tǒng)分析穩(wěn)定性分析及代數(shù)判據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差分析及計(jì)算,主要內(nèi)容:,第一節(jié)典型輸入信號(hào)和時(shí)域性能指標(biāo),時(shí)域分析法是將系統(tǒng)的微分方程或傳函直接求解出在某種典型輸入作用下的系統(tǒng)輸出時(shí)間表達(dá)式,分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性的方法。,定義:,一、典型輸入信號(hào),典型輸入,,,Y(S)=R(S)G(S),y(t)=L-1[R(S)G(S)],→,典型輸入信號(hào)有五種:階躍函數(shù)、斜坡函數(shù)、拋物線函數(shù)、脈沖函數(shù)、正弦函數(shù)。,1

48、、階躍函數(shù),r(t)=,,0 t<0,A t≥0 (A=1時(shí)為單位階躍函數(shù)),R(S)=A/S,2、斜坡函數(shù),r(t)=,,0 t<0,A t t≥0,其拉氏變換為,其拉氏變換為,R(S)=A/S2,當(dāng)A=1時(shí)為單位斜坡函數(shù),3、拋物線函數(shù):,r(t)=,0 t<0,A t2 t≥0,,其拉氏變換為,R(S)=2A/S3,當(dāng)A=1/2時(shí)為單

49、位拋物線函數(shù),4、脈沖函數(shù),5、 正弦函數(shù),r(t)=,,0 t<0 , t>ε(ε→0),A /ε 0< t <ε(ε→0),其拉氏變換為,R(S)=A,當(dāng)A=1, ε→0時(shí),為單位脈沖函數(shù),記作為δ(t)即有,r(t)=A sin ωt,其拉氏變換為,二、時(shí)域性能指標(biāo):,動(dòng)態(tài)過程——是指系統(tǒng)從初始狀態(tài)到接近穩(wěn)定狀態(tài)的響應(yīng)過程,穩(wěn)態(tài)過程——是指時(shí)間趨于無窮時(shí)的系統(tǒng)輸出狀態(tài),時(shí)域性能指標(biāo)——指得是在單位階躍信

50、號(hào)作用下的響應(yīng) 曲線的特征參量,上升時(shí)間 tr —— 響應(yīng)曲線從零至第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值所需要 的時(shí)間,即y(t)=y(∞)時(shí)的時(shí)間 t;,峰值時(shí)間 tp —— 響應(yīng)曲線從零至第一個(gè)峰值所需要的時(shí)間 y(t)’=0時(shí)的最小時(shí)間 t;,調(diào)節(jié)時(shí)間 ts—— 響應(yīng)

51、曲線從零至達(dá)到并停留在穩(wěn)態(tài)值的       ±5%或±2%誤差范圍內(nèi)所需要的最小時(shí)間;,超調(diào)量σ%—— 在系統(tǒng)響應(yīng)過程中,輸出量的最大值超過 穩(wěn)態(tài)值的百分?jǐn)?shù);,動(dòng)態(tài)性能指標(biāo):,穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)是反映系統(tǒng)控制精度或抗干擾能力的一種度量。,1、若S1≠S2≠。。?!賁n,則,補(bǔ)充:,2、若分母多項(xiàng)式有重根,r個(gè)-S1,-Sr+1。。。-Sn,,n-r個(gè),從Kr+1

52、到Kn按留數(shù)計(jì)算,這是一個(gè)五階系統(tǒng),其特征根為:S1,2,3=-1,S4=0;S5=-2,共有三個(gè)重根,在r(t)=t時(shí)慣性系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng),第二節(jié) 一階系統(tǒng)分析,補(bǔ)充:用部分分式求拉氏反變換,1、單位階躍響應(yīng):,一階閉環(huán)系統(tǒng)仍是一階系統(tǒng),r(t)=1 R(S)=1/S,↓,一、典型輸入響應(yīng):,t→∞時(shí),y(∞) →K,特點(diǎn):(K=1),①初始值為零,終值為1;,②曲線呈指數(shù)規(guī)律變化,t=T時(shí),y=0.632,③響應(yīng)速

53、度取決于時(shí)間常數(shù)T,2、單位斜坡響應(yīng):[r(t)=t],調(diào)節(jié)時(shí)間 ts=3T(5%誤差帶),ts=4T(2%誤差帶),R(S)=1/S2,,T,特點(diǎn):,t→∞時(shí),r(t)→∞,e(t)=r(t)-y(t)=T(1-e-t/T)→T,即y(t)與r(t)始終相差一個(gè)時(shí)間常數(shù)T,3、單位拋物線響應(yīng):[r(t)=0.5t2],R(S)=1/S3,t→∞時(shí),y(t)→∞ 說明對于一階系統(tǒng)是不能跟蹤單位拋物線函數(shù)輸入信號(hào)的 。,4、單位脈沖

54、響應(yīng):[r(t)=δ(t)],R(S)=1,二、線性定常系統(tǒng)的重要特性:,重要特性:線性定常系統(tǒng)對輸入信號(hào)微分(或積分)的響應(yīng),就等于系統(tǒng)對該輸入信號(hào)響應(yīng)的微分(或積分),第三節(jié) 二階系統(tǒng)分析,一、數(shù)學(xué)模型的標(biāo)準(zhǔn)式:,二階系統(tǒng)的一般表示,無因次化:,ξ——衰減阻尼系數(shù)ωn——無阻尼自然振蕩頻率,二、單位階躍響應(yīng):,r(t)=1 R(S)=1/S,?若ξ>1,?ξ=1 S1=S2 兩個(gè)相同實(shí)根,極點(diǎn):傳遞函數(shù)

55、的分母為零的解稱為極點(diǎn)零點(diǎn):傳遞函數(shù)的分子為零的解稱為零點(diǎn),不振蕩的衰減?。?!,不振蕩的衰減?。?!,? 0<ξ<1 S1、S2為左半面的一對共軛復(fù)根,?ξ=0 S1、S2=±jω,?ξ<0 時(shí),系統(tǒng)發(fā)散,包絡(luò)線方程:,y(t)=1-Cos(ωnt),衰減振蕩?。?等幅振蕩?。?各種不同根對應(yīng)的響應(yīng),[ S ],[ t ],[ S ],[ t ],[ S ],[ S ],[ t ],[ t ],[ S ],[

56、S ],[ t ],[ t ],[ S ],[ S ],[ t ],[ t ],三、典型二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo):,1、上升時(shí)間tr:,不同的ξ值對二階系統(tǒng)的影響是很大的,ξ=0時(shí),系統(tǒng)不能正常工作;ξ≥1時(shí)系統(tǒng)輸出的過渡雖沒有超調(diào)量,但響應(yīng)時(shí)間太長;只有0<ξ<1在實(shí)際工程中才有意義,故下面討論欠阻尼情況下系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。,t=tr時(shí),y(t)=1,即,2、峰值時(shí)間tp:,3、超調(diào)量σ%:,4、調(diào)節(jié)時(shí)間ts:,y’=0 求得其極值

57、,σ%=[y(tp)-y(∞)]/ y(∞),若y(∞)=1,則,例題18:某系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為φ(s)=1000/(S2+34.55S+1000) 試求其單位階躍響應(yīng)表達(dá)式及性能指標(biāo)。,解:,故有:,由于,=1-1.19e-17.25tSIN(26.47t+.993),于是有:,作業(yè):3-1、3-2、3-9,第四節(jié)高階系統(tǒng)分析,定義:把三階以上的系統(tǒng)稱為高階系統(tǒng),一、高階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型:,在初始條件為零

58、時(shí),兩邊取拉氏變換,得:,則 K=bm/an -Z1、-Z、。。。-Zm為閉環(huán)系統(tǒng)的零點(diǎn)-P1、-P2、。。。-Pn為閉環(huán)系統(tǒng)的極點(diǎn),二、單位階躍響應(yīng):,結(jié)論: ?若所有根均落在負(fù)半平面,則該系統(tǒng)穩(wěn)定; ?系統(tǒng) 穩(wěn)定的快慢與根離虛軸的距離的遠(yuǎn)近相關(guān), 離軸遠(yuǎn),穩(wěn)定快,離軸近,穩(wěn)定慢; ?極點(diǎn)離原點(diǎn)的距離與動(dòng)態(tài)分量的大小有關(guān),

59、 遠(yuǎn)——分量幅值小,近——分量幅值大。,故高階系統(tǒng)??梢杂枚A系統(tǒng)來近似表達(dá),它一般選用靠近虛軸的2個(gè)根來近似,靠近虛軸的點(diǎn)對系統(tǒng)的影響最大,稱為主導(dǎo)極點(diǎn)。,解:,系統(tǒng)為三階系統(tǒng),有三個(gè)根,即S1,2=-0.4j±0.69 S3=-4.2,閉環(huán)傳遞函數(shù)為:,得: P1=-4.2, ζ=0.5 ,ωn=0.8,代入方程得:,由圖求得系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo):,上升時(shí)間峰值時(shí)間調(diào)節(jié)時(shí)間超調(diào)量,

60、tr=3.2stp=4.6sts=7.0s (5%)σ%=16%,由系統(tǒng)的極點(diǎn)可知,其主導(dǎo)極點(diǎn)為兩虛根,其近似二階系統(tǒng)為,由圖二階系統(tǒng)計(jì)算公式求得系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo):,上升時(shí)間峰值時(shí)間調(diào)節(jié)時(shí)間超調(diào)量,tr=3.03stp=4.55sts=7.25s (5%)σ%=e-0.577π=16.3%,第五節(jié)穩(wěn)定性分析及代數(shù)判據(jù),一、 系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件:,指系統(tǒng)在內(nèi)、外部擾動(dòng)的作用下,系統(tǒng)的輸出發(fā)生變化,若擾動(dòng)

61、消除,經(jīng)過足夠長的時(shí)間,系統(tǒng)恢復(fù)到原來的狀態(tài),則認(rèn)為系統(tǒng)是穩(wěn)定的,反之,不穩(wěn)定。,穩(wěn)定:,由前面的分析我們 可以得知,若系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)極點(diǎn)為負(fù)實(shí)數(shù)或具有負(fù)實(shí)部的共軛復(fù)數(shù)根,則系統(tǒng)是穩(wěn)定的,即充分必要條件為所有極點(diǎn)根必須分布在復(fù)平面的左半平面。,二、勞斯判據(jù):,要判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定,只要解系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的特征根,并看其根是否在負(fù)半平面即可,但是,對于高階系統(tǒng),人工求解方程是十分困難的,下面我們介紹一種最常用的無需解方程的判別方式——?jiǎng)?/p>

62、斯判據(jù)。,首先,將系統(tǒng)的特征方程式寫成多項(xiàng)式的形式,即: ansn+an-1Sn-1+。。。+a1s+a0=0,充分必要條件:,各項(xiàng)系數(shù)必須均為正,若有一項(xiàng)為負(fù),肯定不穩(wěn)定——必要條件,按下列方式列出勞斯表,b1=(an-1an-2-anan-3)/an-1c1=(b1an-3-b2an-1)/b1,若勞斯表中第一列元素符號(hào)不同,即有負(fù)值,說明有正根,且各元素改變的次數(shù)即為正實(shí)根的個(gè)數(shù)。,例題20:若系統(tǒng)特征方程

63、為 S4+6S3+12S2+11S+6=0 試判別其穩(wěn)定性。,解:系統(tǒng)特征方程各項(xiàng)系數(shù)均為正; 列出勞斯表:,S4S3S2SS0,1 12 6 6 11 061/6 6 0455/6 0 0 6 0 0,由于第一列均為正,故系統(tǒng)穩(wěn)定?。。?例題21:

64、若系統(tǒng)特征方程為 S4+2S3+3S2+4S+5=0 試判別其穩(wěn)定性。,解:系統(tǒng)特征方程各項(xiàng)系數(shù)均為正; 列出勞斯表:,由于第一列存在負(fù)值,故系統(tǒng)不穩(wěn)定,且存在兩個(gè)正根!??!,若系數(shù)中出現(xiàn)零值,則設(shè)零值為ε代入方程中進(jìn)行計(jì)算,并計(jì)算出其后續(xù)值,再根據(jù)勞斯判據(jù)進(jìn)行判別。,例題21‘:若系統(tǒng)特征方程為 S4+3S3+6S2+6S+8=0 試判別其穩(wěn)定性。,解:系統(tǒng)特征方程各項(xiàng)系數(shù)均為正; 列

65、出勞斯表:,三、勞斯判據(jù)的其它應(yīng)用:,1、分析系統(tǒng)參數(shù)對穩(wěn)定性的影響:,例題21:求如圖系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍,↓,由于第一列不存在負(fù)值,故系統(tǒng)穩(wěn)定?。?!,于是,閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程為 S3+6S2+5S+k=0,要使系統(tǒng)穩(wěn)定,則必需K>0(30-K)/6>0,即0<K<30,2、穩(wěn)定裕度:,只要特征根均在負(fù)半平面,系統(tǒng)就是穩(wěn)定的,但越是靠近虛軸,對系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性影響越大,即用最靠近虛軸的根與虛軸之間的距離σ來表達(dá)其對系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性,

66、即令S=S‘-σ,代入特征方程,得以S’為變量的新方程,勞斯判據(jù)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性,若穩(wěn)定,則系統(tǒng)具有σ的裕度。,結(jié)論:穩(wěn)定?。?以S=S‘-1代入特征方程,符號(hào)改變一次,說明有一個(gè)正根,即說明有一個(gè)根落在S=-1的右面,若要求穩(wěn)定裕度,將S=S’-a代入特征方程,求出a值即可,作業(yè):3-8、3-10、3-11、3-12,補(bǔ)充:若第1列系數(shù)中出現(xiàn)零值,則設(shè)零值為無窮小量ε代入方程中進(jìn)行計(jì)算,并計(jì)算其后續(xù)值.再根據(jù)勞斯判據(jù)進(jìn)行判別.,例題:

67、,用勞斯判據(jù)判別S4+2 S3 +6 S2 +8 S +8=a的穩(wěn)定性.,S4 1 6 8 S3 2 8 0 S2 2 8S 0(ε) 0S0 8ε/ε 0,第六節(jié)穩(wěn)態(tài)誤差分析及計(jì)算,穩(wěn)態(tài)誤差是衡量系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的時(shí)域指標(biāo),它是通過典型輸入下的誤差來評價(jià)的。,一、誤差及穩(wěn)態(tài)誤差的定義:,1、

68、誤差:,輸入端定義:e(t)=r(t)- b(t)輸出端定義:ε(t)=y*(t)-y(t),★,對一式兩邊求拉氏變換,得 E(S)=R(S)-B(S),2、穩(wěn)態(tài)誤差:,當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)的誤差,終值定理,二、給定輸入作用下穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算:,當(dāng)N(S)=0時(shí),工程上,根據(jù)開環(huán)傳遞函數(shù)的形式給系統(tǒng)定型:,設(shè),K為開環(huán)增益,γ為開環(huán)傳函中的積分環(huán)節(jié)個(gè)數(shù),γ=0時(shí) 為0型系統(tǒng)γ=1時(shí) 為Ⅰ型系統(tǒng)γ=2時(shí) 為Ⅱ型系統(tǒng),1、給定輸入為單位

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