自動控制原理簡明教程1

1、《自動控制原理》,主講：張凱婷光電信息教研室E-mail: zhangkaiting.1@163.com電話：183609209902015年9月,課程性質(zhì)：核心必修課課程特點(diǎn)：理論實(shí)踐結(jié)合學(xué)習(xí)方法： 掌握基本原理，多練習(xí)（作業(yè)、習(xí)題）,《自動控制原理》學(xué)習(xí)要求,學(xué)習(xí)注意： 做一定的筆記； 作業(yè)按時(shí)交，每星期交一次； 實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)后寫報(bào)告。 評分方法： 平時(shí)40%（作業(yè)、實(shí)驗(yàn)）

2、 期末考試 60%,《自動控制原理》學(xué)習(xí)要求,課程的性質(zhì)和特點(diǎn) 自動控制是一門基礎(chǔ)性的技術(shù)學(xué)科，從方法論的角度來研究系統(tǒng)的建立、分析與設(shè)計(jì)。經(jīng)典（古典），現(xiàn)代?！蹲詣涌刂圃怼肥潜緦W(xué)科的技術(shù)基礎(chǔ)課（1）自動控制理論的基礎(chǔ)課程，該課程與其它課程的關(guān)系。,（2）自動控制理論已經(jīng)發(fā)展為理論嚴(yán)密、系統(tǒng)完整、邏輯性很強(qiáng)的一門學(xué)科。已從基本反饋控制原理發(fā)展到：自適應(yīng)控制、優(yōu)化控制、魯棒控制、大系統(tǒng)控制、智能控制研究的對象：因果系統(tǒng)、

3、工程系統(tǒng)系統(tǒng)的廣義性：經(jīng)濟(jì)、社會、工程、生物、環(huán)境、醫(yī)學(xué)……特點(diǎn)：研究系統(tǒng)的共性問題,頻域法,主要內(nèi)容：自動控制的一般概念、物理系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、控制系統(tǒng)的一般分析方法、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)或校正以及線性離散系統(tǒng)的初步知識,時(shí)域分析法根軌跡法 頻域分析法,主要的學(xué)習(xí)目的和任務(wù)： 掌握關(guān)于自動控制系統(tǒng)的基本概念、基本理論和基本方法；初步掌握控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立、系統(tǒng)分析和綜合方法以及線性離散系統(tǒng)的分析和研究方法。,參考書目：《自動控

4、制原理》（第四版） 胡壽松 科學(xué)出版社《控制工程導(dǎo)論》周雪琴，張洪才編，西北工業(yè)大學(xué)出版社《自動控制原理》(上下冊)，黃家英編著，東南大學(xué)出版社《自動控制理論》，鄒伯敏編著，機(jī)械工業(yè)出版社《現(xiàn)代控制工程》，緒方勝彥著，盧伯英等譯，科學(xué)出版社,教材：《自動控制原理簡明教材》， 胡壽松，科學(xué)出版社,第一章 自動控制的一般概念,§1.1 自動控制的基本原理與方式§1.2 自動控制系統(tǒng)示

5、例§1.3 自動控制系統(tǒng)的分類§1.4 對自動控制系統(tǒng)的基本要求,自動控制,在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置（稱控制裝置或控制器），使機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程（統(tǒng)稱被控對象）的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)（即被控量）自動地按照預(yù)定的規(guī)律（給定量）運(yùn)行。,§1.1 自動控制的基本原理與方式,如：數(shù)控加工中心、焊接機(jī)器人、溫度控制系統(tǒng)等。,自動控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)上述自動控制的目的，由相互聯(lián)系和制約的各部件

6、組成的具有特定功能的整體。,§1.1.1 自動控制技術(shù)及其應(yīng)用,指南車復(fù)原模型,歷史的回顧,§1.1.2 自動控制理論發(fā)展概述,指南車 原理,指南車是中國古代用來指示方向的一種具有能自動離合的齒輪系裝置的車輛。 其結(jié)構(gòu)為馬拉的雙輪獨(dú)轅車，車箱上立一個(gè)伸臂的木人，車箱內(nèi)裝有能自動離合的齒輪系。 當(dāng)車子轉(zhuǎn)彎偏離正南方向時(shí)車轅前端就順此方向移動，而后端則向反方向移動，并將傳動齒輪

7、放落，使車輪的傳動帶動木人下的大齒輪向相反方向轉(zhuǎn)動，恰好抵消車子轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生的影響。,指南車后視圖,18世紀(jì)，James Watt 為控制蒸汽機(jī)速度設(shè)計(jì)的離心調(diào)節(jié)器，是自動控制領(lǐng)域的第一項(xiàng)重大成果。,1932年，Nyquist提出了一種根據(jù)系統(tǒng)的開環(huán)頻率響應(yīng)(對穩(wěn)態(tài)正弦輸入)，確定閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法。1934年，Hezen提出了用于位置控制系統(tǒng)的伺服機(jī)構(gòu)的概念，討論了可以精確跟蹤變化的輸入信號的機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)。,自動控制理論發(fā)展概述,19

8、世紀(jì)40年代，頻率響應(yīng)法為閉環(huán)控制系統(tǒng)提供了一種可行方法，Evans提出并完善了根軌跡法。19世紀(jì)50年代末，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題的重點(diǎn)從設(shè)計(jì)許多可行系統(tǒng)中的一種系統(tǒng)，轉(zhuǎn)到設(shè)計(jì)在某種意義上的最佳系統(tǒng)。,自動控制理論發(fā)展概述,20世紀(jì)60年代，數(shù)字計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)為復(fù)雜系統(tǒng)的基于時(shí)域分析的現(xiàn)代控制理論提供了可能。從1960年到1980，確定性系統(tǒng)、隨機(jī)系統(tǒng)的最佳控制，及復(fù)雜系統(tǒng)的自適應(yīng)和學(xué)習(xí)控制，都得到充分的研究。從1980年到現(xiàn)在，現(xiàn)代控

9、制理論進(jìn)展集中于魯棒控制、H∞控制及其相關(guān)課題。,自動控制理論發(fā)展概述,胚胎萌芽期（1945年以前）2. 經(jīng)典控制理論時(shí)期（1940-1960） 1945年美國人Bode “網(wǎng)絡(luò)分析與放大器的設(shè)計(jì)”，奠定了控制理論的基礎(chǔ)，50年代趨于成熟。 主要內(nèi)容：對單輸入單輸出系統(tǒng)進(jìn)行分析，采用頻率法、根軌跡法、相平面法、描述函數(shù)法；討論系統(tǒng)穩(wěn)定性的代數(shù)和幾何判據(jù)以及校正網(wǎng)絡(luò)等。,四個(gè)階段,3. 現(xiàn)代控制理論時(shí)期（

10、50年代末-60年代初） 空間技術(shù)的發(fā)展提出了許多復(fù)雜控制問題，用于導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星和宇宙飛船上, Kalman “控制系統(tǒng)的一般理論”奠定了現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ)。解決多輸入、多輸出、時(shí)變參數(shù)、高精度復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題。4. 大系統(tǒng)和智能控制時(shí)期 （70年代） 各學(xué)科相互滲透，要分析的系統(tǒng)越來越大，越來越復(fù)雜。例人工智能、模擬人的人腦功能、機(jī)器人等。,四個(gè)階段,發(fā)展方向：智能控制技術(shù),自動控制成為一門科學(xué)是從1945發(fā)展起來

11、的。開始多用于工業(yè)：壓力、溫度、流量、位移、濕度、粘度自動控制后來進(jìn)入軍事領(lǐng)域：飛機(jī)自動駕駛、火炮自動跟蹤、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、宇宙飛船自動控制目前滲透到更多領(lǐng)域：大系統(tǒng)、交通管理、圖書管理等生物學(xué)系統(tǒng)：生物控制論、波斯頓假肢、人造器官經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)：模擬經(jīng)濟(jì)管理過程、經(jīng)濟(jì)控制論,專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、預(yù)測控制,美國MIT的Servomechanism Laboratory研制出第一臺數(shù)控機(jī)床(1952)。,美國George De

12、vol研制出第一臺工業(yè)機(jī)器人樣機(jī)(1954)。,中國批準(zhǔn)863高技術(shù)計(jì)劃，包括自動化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)和智能機(jī)器人兩個(gè)主題(1986)。,,日本SONY公司二足步行機(jī)械人SDR-4X(2002),日本安川公司娛樂機(jī)械狗(2001),世界第一顆人造地球衛(wèi)星(Sputnik)由前蘇聯(lián)發(fā)射成功(1957)。,前蘇聯(lián)東方-１號飛船載著加加林進(jìn)入人造地球衛(wèi)星軌道，人類宇航時(shí)代開始了(1961)。,前蘇聯(lián)發(fā)射“月球”9號探測器，首次在月面軟著

13、陸成功(1966)，三年后(1969)，美國“阿波羅”11號把宇航員N. A. Armstrong 送上月球。,第一臺火星探測器Sojourner在火星表面軟著陸(1996)。,旅行者Voyager 一號，二號開始走出太陽系，對茫茫太空進(jìn)行探索。,現(xiàn)代化的化工廠,[動態(tài)過程]觀測恒溫箱內(nèi)的溫度（被控制量）與要求的溫度（給定值）進(jìn)行比較得到溫度偏差的大小和方向根據(jù)偏差大小和方向調(diào)節(jié)調(diào)壓器，控制加熱電阻絲的電流以調(diào)節(jié)溫度回復(fù)到要求值。

14、,[實(shí)質(zhì)]檢測偏差再糾正偏差。,人工控制恒溫箱,,§1.1.3 反饋控制原理,溫度偏差信號經(jīng)電壓、功率放大后，用以驅(qū)動執(zhí)行電動機(jī)，并通過傳動機(jī)構(gòu)拖動調(diào)壓器動觸頭。當(dāng)溫度偏高時(shí)，動觸頭向減小電流的方向運(yùn)動，反之加大電流，直到溫度達(dá)到給定值為止，此時(shí)，偏差?u=0,電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。[實(shí)質(zhì)] 檢測偏差，糾正偏差。,[動態(tài)過程],,恒溫箱自動控制系統(tǒng),檢測輸出量（被控制量）的實(shí)際值； 將輸出量的實(shí)際值與給定值（輸入量）進(jìn)行比較得

15、出偏差； 用偏差值產(chǎn)生控制調(diào)節(jié)作用去消除偏差，使得輸出量維持期望的輸出。,可見，控制系統(tǒng)的工作原理,為了表明自動控制系統(tǒng)的組成以及信號的傳遞情況， 通常把系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)用框圖表示， 并用箭頭標(biāo)明各作用量的傳遞情況，下圖便是電爐箱恒溫自動控制系統(tǒng)的方框圖。,方框圖可以把系統(tǒng)的組成簡單明了地表達(dá)出來， 而不必畫出具體線路。,● 　給定量（參考輸入）：人為給定的并且要求系統(tǒng)輸出量參照變化的外部指令信號，位于系統(tǒng)的輸入端。給定量與期望的輸出量之

16、間一般存在著物理量綱轉(zhuǎn)換關(guān)系。給定量可以是常值，也可以是隨時(shí)間變化的已知函數(shù)或未知函數(shù)?！?　被控量（輸出量） ：位于系統(tǒng)的輸出端，被控對象中某個(gè)需要被控制的物理量，它與給定量之間存在一定函數(shù)關(guān)系?！?　干擾（擾動信號）：由某些因素（外部和內(nèi)部）引起的、對系統(tǒng)被控量產(chǎn)生不利影響的信號。,常用名詞術(shù)語,● 反饋：把取出的輸出量送回輸入端，并與輸入信號相比較產(chǎn)生偏差信號的過程。若是從系統(tǒng)輸出端到系統(tǒng)輸入端，這種反饋稱為主反饋；而其他反饋

17、稱為局部反饋。若反饋的信號與輸入信號相減，使產(chǎn)生的偏差越來越小，則稱為負(fù)反饋；反之，則稱為正反饋。 ● 前向通道： 系統(tǒng)的給定量端（輸入）到被控量端（輸出）所經(jīng)過的通路。,常用名詞術(shù)語,● 偏差： 給定量與反饋量之差?！?誤差： 系統(tǒng)輸出量的實(shí)際值與期望值之差。系統(tǒng)期望值是理想化系統(tǒng)的輸出，實(shí)際中很難達(dá)到。在單位反饋情況下，期望值就是系統(tǒng)的給定量，則誤差就等于偏差?！?系統(tǒng)： 一些部件的組合，能完成一定的任務(wù)。系統(tǒng)的概念可以

18、應(yīng)用于抽象的動態(tài)現(xiàn)象。,常用名詞術(shù)語,將系統(tǒng)的輸出信號引回輸入端，與輸入信號相比較，利用所得的偏差信號進(jìn)行控制，達(dá)到減小偏差、消除偏差的目的。 ——構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心 閉環(huán)(反饋)控制系統(tǒng)的特點(diǎn) (1) 系統(tǒng)內(nèi)部存在反饋，信號流動構(gòu)成閉回路； (2) 偏差起調(diào)節(jié)作用。,負(fù)反饋原理,由于存在輸出量反饋，使系統(tǒng)能在存在無法預(yù)計(jì)擾動的情況下，自動減少系統(tǒng)的輸出量與參考輸入量（或者任意變化的希望的狀態(tài)）之間的偏差，故

19、稱之為反饋控制。,反饋本質(zhì)——測量偏差，利用偏差，減少（乃至消除）偏差,(1) 給定元件：給出與期望的被控量相對應(yīng)的系統(tǒng)輸入量（即參據(jù)量）（如電位器）。(2) 測量元件：由傳感器與反饋網(wǎng)絡(luò)組合而成，測量被控制的物理量（如速度）并將其轉(zhuǎn)換為與給定量量綱相同的物理量（如測速發(fā)電機(jī)）。 (3) 比較元件：將所檢測的被控量實(shí)際值與給定元件給出的參據(jù)量進(jìn)行比較，確定兩者間的偏差。,§1.1.4 反饋控制系統(tǒng)的基本組成,控制裝置由具

20、有一定職能的各種基本元件組成：,(4) 放大元件：對微弱的偏差信號進(jìn)行放大，以驅(qū)動執(zhí)行元件。(5) 執(zhí)行元件：直接驅(qū)動被控對象，使其被控量發(fā)生變化（如閥、電動機(jī)、馬達(dá)）。(6) 校正元件（補(bǔ)償元件）：用于改善控制系統(tǒng)的性能和品質(zhì)。(7) 被控對象：是指系統(tǒng)中被控制的設(shè)備或過程（如電機(jī)、電爐）。,§1.1.4 反饋控制系統(tǒng)的基本組成,工作原理：根據(jù)被控量的反饋信息，即實(shí)際輸出量，來修正控制裝置對被控對象的控制作用，實(shí)現(xiàn)控

21、制任務(wù)。,反饋控制系統(tǒng)原理框圖,§1.1.5 自動控制系統(tǒng)的基本控制方式,1. 反饋控制方式,反饋控制系統(tǒng)舉例,閉環(huán)溫度控制系統(tǒng),閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng),工作原理：在控制器和被控對象之間只有正向控制而沒有反饋控制，即系統(tǒng)的輸出量對控制量沒有影響。,開環(huán)控制系統(tǒng)原理框圖,2. 開環(huán)控制方式,開環(huán)控制系統(tǒng)舉例,開環(huán)溫度控制系統(tǒng),開環(huán)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng),反饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn): 偏差控制，可以抑制內(nèi)、外擾動對被控制量產(chǎn)生的影響。精度高、

22、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)、分析麻煩。,開環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)： 順向作用，沒有反向的聯(lián)系，沒有修正偏差能力，抗擾動性較差。結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便、成本低。,工作原理：閉環(huán)控制與開環(huán)控制相結(jié)合的一種自動控制系統(tǒng)。在閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上，附加一個(gè)正饋通道，對干擾信號進(jìn)行補(bǔ)償，以達(dá)到精確的控制效果。,復(fù)合控制系統(tǒng)原理框圖,3. 復(fù)合控制方式,講授內(nèi)容,1、回顧上次課需把握的內(nèi)容2、自動控制系統(tǒng)舉例及分析3、自動控制系統(tǒng)的分類4、自動控制系統(tǒng)的基本要求

23、,,§1.2 自動控制示例,例：函數(shù)記錄儀,,函數(shù)記錄儀方框圖,自動控制系統(tǒng)的分類方法很多，可以從不同的角度對其進(jìn)行分類。,§1.3 自動控制系統(tǒng)的分類,按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類按系統(tǒng)輸入信號分類按系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型分類按系統(tǒng)參數(shù)特性分類按系統(tǒng)時(shí)間變量特性分類其他分類方法,（1）開環(huán)控制系統(tǒng)（2）反饋控制系統(tǒng)（3）復(fù)合控制系統(tǒng),1. 按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類,（1）恒值控制系統(tǒng) 系統(tǒng)的輸入信號是某一恒定的常值

24、，要求系統(tǒng)能夠克服干擾的影響，使輸出量在這一常值附近微小變化。 　　例：連續(xù)生產(chǎn)過程中的恒溫、恒壓、恒速等自動控制系統(tǒng)。 （2）程序控制系統(tǒng) 系統(tǒng)的輸入信號是某一已知的時(shí)間函數(shù)（不是常數(shù)），要求系統(tǒng)按照該時(shí)間函數(shù)進(jìn)行順序操作?！　±簲?shù)控機(jī)床按給定程序加工一個(gè)工件、家用洗衣機(jī)等。,2. 按系統(tǒng)輸入信號分類,（3）隨動控制系統(tǒng)（或稱伺服控制系統(tǒng)） 系統(tǒng)的輸入信號是一個(gè)未知的隨時(shí)間任意變化的函數(shù)，要求輸出

25、量能夠精確地跟隨輸入信號變化，稱為隨動控制系統(tǒng)。 隨動控制系統(tǒng)中的被控量是機(jī)械位置或其導(dǎo)數(shù)時(shí)，稱為伺服控制系統(tǒng)。 　例：導(dǎo)彈自動跟蹤系統(tǒng)等。,（1）線性系統(tǒng) 系統(tǒng)的運(yùn)動規(guī)律可以用一個(gè)或一組線性微分方程來描述。 　　線性系統(tǒng)的運(yùn)動方程一般形式為式中， 為輸入量， 為輸出量。,,,3. 按系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型分類,疊加性：當(dāng)同時(shí)存在幾個(gè)輸入量時(shí)，線性系統(tǒng)的輸出量等于各輸入量單獨(dú)作用時(shí)所產(chǎn)生的輸出量之和。

26、即若當(dāng)系統(tǒng)的輸入分別為 和 時(shí)，對應(yīng)的輸出分別為 和 ，則當(dāng) 和 同時(shí)作用時(shí)，輸出量為 。齊次性：當(dāng)輸入量增大或縮小 Ｋ (Ｋ為實(shí)數(shù))倍時(shí)，線性系統(tǒng)的輸出量也增大或縮小相同倍數(shù)。即若系統(tǒng)的輸入為 時(shí)，對應(yīng)的輸出為 ，則當(dāng)輸入量為 時(shí)，輸出量為 。,,,線性系統(tǒng)的兩個(gè)重要特性,（2）非

27、線性系統(tǒng) 特點(diǎn)：系統(tǒng)某一環(huán)節(jié)具有非線性特性，不滿足疊加原理。　 典型的非線性特性：繼電器特性、死區(qū)特性、飽和特性、間隙特性等。,典型的非線性特性,（1）定常系統(tǒng) 系統(tǒng)參數(shù)在系統(tǒng)運(yùn)行過程中相對于時(shí)間是不變的。許多物理系統(tǒng)在所觀察的時(shí)間范圍內(nèi)，可以認(rèn)為參數(shù)是定常的，它的微小變化可以忽略不計(jì)。 （2）時(shí)變系統(tǒng) 系統(tǒng)中的參數(shù)是時(shí)間的函數(shù)。在工程上的大部分系統(tǒng)屬于這類系統(tǒng)。,4. 按系統(tǒng)參數(shù)特

28、性分類,（1）連續(xù)時(shí)間系統(tǒng) 控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的輸入量和輸出量均為時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。例：工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用的常規(guī)儀表控制系統(tǒng)。（2）離散時(shí)間系統(tǒng) 控制系統(tǒng)中有一處或一處以上的信號是脈沖序列或數(shù)字編碼 ，又稱為采樣控制系統(tǒng)。,采樣控制系統(tǒng)方框圖,5. 按系統(tǒng)時(shí)間變量特性分類,隨著數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)作為控制器已經(jīng)廣泛引入控制系統(tǒng)中。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)就是通過A/D轉(zhuǎn)換器，將采樣信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進(jìn)行運(yùn)算、處理，得到的

29、結(jié)果再經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬信號，用以驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。,計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)方框圖,●　按控制系統(tǒng)的輸入、輸出數(shù)量分類，有單輸入－單輸出系統(tǒng)和多輸入－多輸出系統(tǒng)；,6. 其他分類方法,單入--單出 SISO（Single Input Single Output）例： 電加熱爐溫度控制系統(tǒng),多入--多出 MIMO（Multiple ----） 例： 鍋爐燃燒控制系統(tǒng),●　按控制系統(tǒng)的功能分類，有溫度控制系

30、統(tǒng)、位置控制系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)等；●　按組成系統(tǒng)的部件分類，有機(jī)械系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等；●　按控制理論分類，有PID控制系統(tǒng)、最優(yōu)控制系統(tǒng)、預(yù)測控制系統(tǒng)、模糊控制系統(tǒng)等。,對于線性定常系統(tǒng)，性能指標(biāo)主要包括三個(gè)方面內(nèi)容：穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性。,§1.4 自動控制系統(tǒng)的基本要求,§1.4.1 基本要求的提法,即：☆穩(wěn)（基本要求） ☆準(zhǔn)（穩(wěn)態(tài)要求） ☆快（動態(tài)要求）,1. 穩(wěn)定性 一個(gè)控制系統(tǒng)能

31、正常工作的首要條件，不穩(wěn)定的系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)預(yù)定任務(wù)。 穩(wěn)定系統(tǒng)：當(dāng)系統(tǒng)受到外部干擾后，輸出會偏離正常工作狀態(tài)，但是當(dāng)干擾消失后，系統(tǒng)能夠回復(fù)到原來的工作狀態(tài)，系統(tǒng)的輸出不產(chǎn)生上述等幅振蕩、發(fā)散振蕩或單調(diào)增長運(yùn)動。,對恒值系統(tǒng)，要求當(dāng)系統(tǒng)受到擾動后，經(jīng)過一定時(shí)間的調(diào)整能夠回到原來的期望值。 對隨動系統(tǒng)，被控制量始終跟蹤參據(jù)量的變化。 線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定，與外界因素?zé)o關(guān)。,用穩(wěn)態(tài)誤差來表示，記為 。在參考

32、輸入信號作用下，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，其穩(wěn)態(tài)輸出與參考輸入所要求的期望輸出之差叫做給定穩(wěn)態(tài)誤差。顯然，這種誤差越小，表示系統(tǒng)的輸出跟隨參考輸入的精度越高。一般要求穩(wěn)態(tài)誤差在給定量的2％～5％之內(nèi)。,,2. 準(zhǔn)確性,對過渡過程的形式和快慢提出要求，一般稱為動態(tài)性能。反映控制系統(tǒng)輸出信號跟隨輸入信號的變化情況。 當(dāng)系統(tǒng)輸入信號為階躍函數(shù)時(shí)，其輸出信號稱為階躍響應(yīng)。,階躍輸入信號和輸出響應(yīng)曲線,例：高射炮射角隨動系統(tǒng)，雖然炮身最終能跟蹤目標(biāo)，

33、但如果目標(biāo)變動迅速，而炮身行動遲緩，仍然抓不住目標(biāo)。,3. 快速性,階躍信號斜坡信號拋物線信號脈沖信號正弦信號,§1.4.2 典型外作用,1. 階躍信號（Step Function）,階躍信號含寬頻帶諧波分量，產(chǎn)生容易。實(shí)際中，電源的突然接通、負(fù)載的突變等均可近似看作階躍信號。在時(shí)域分析中， 階躍信號用得最為廣泛。,單位階躍信號,,,1,,2. 斜坡信號（Ramp Function）,斜坡信號為勻速信號，適于

34、測試勻速系統(tǒng)。當(dāng)R=1時(shí)為單位斜坡信號：r(t)=t,,3. 脈沖信號（Pulse Function）,當(dāng)R=1，ε→0時(shí)稱為單位脈沖δ(t),振幅：,周期：,頻率：,角頻率：,初相：,4. 正弦信號（Sine Function）,● 正弦信號為單頻率信號，適于測試系統(tǒng)頻率特性。,5. 拋物線信號（Parabolic Function）,拋物線信號為勻加信號，適于測試勻加速系統(tǒng)。 當(dāng)R=1時(shí)為單位拋物線信號：,本章小結(jié),重要概