第三章系统时域响应分析.ppt

第三章系统时域响应分析; 时间响应分析是根据系统微分方程，以拉氏变换为工具，直接解出响应的时间函数，并依据函数表达式及响应过程曲线，分析系统的动态性能及稳态性能。;二、时间响应组成;自由响应——与输入的振荡频率无关； （第二、第三项） 强迫响应——与输入的振荡频率有关。 （第一项）;按振荡来源分 零输入响应——系统在没有外部输入情况下，仅由系统的初始状态引起的响应； 零状态响应——系统在零初始状态下，仅由外部激励所引起的响应。;说明;（3）瞬态响应和稳态响应;§3-2 典型输入信号; 常用的典型输入信号有以下几种： 单位阶跃信号 单位斜坡信号 加速度信号 单位脉冲信号 正弦信号;1、脉冲函数;2、单位阶跃函数;3、斜坡函数;§3-3 一阶系统;一、单位脉冲响应;t;二、单位阶跃响应;t;单位脉冲信号 单位阶跃信号;§3-4 二阶系统时域分析;jω;jω;0;t;jω;二、单位阶跃响应;xo;t;t;;三、二阶系统时域响应性能指标;2、描述欠阻尼二阶系统单位阶跃响应的特性，常用的性能指标：;t;;;;;;第三十八页，共六十四页，2022年，8月28日;;总结：;四、例题;例2：已知机械系统如图，在质量块上施加8.9N的阶跃力作用，测得其时间响应如图。求系统参数m，c，k;联立三式求出m、c、k。; 二阶以上微分方程所描述的系统叫做高阶系统。大多数实际控制系统都属于高阶系统。 对于高阶系统的分析:通过建立主导极点和偶极子概念将高阶系统近似化为低阶系统来分析。;一、响应组成;第四十六页，共六十四页，2022年，8月28日;高阶系统为零阶、一阶、二阶系统的叠加。;二、响应分析;3、主导极点：如果系统中离虚轴最近的极点，其实部小于其它实部的1/5，并且附近不存在零点，则该极点称为系统主导极点。;§3-6 系统误差分析;2、误差与偏差关系;第五十二页，共六十四页，2022年，8月28日;二、误差的一般计算式;;三、稳态误差与稳态偏差——系统进入稳态后的误差;Xi(s);3、考虑输入信号对稳态误差的影响;第五十八页，共六十四页，2022年，8月28日; 系数; 输入;结论： 1）εSS与系统型次有??：提高系统型次可减小或消除系统的稳态偏差。 2） εSS与系统开环增益K有关：增大系统开环增益，有利于减小系统的稳态偏差。;五、干扰对稳态偏差的影响;3、输入为多个输入时，稳态误差可按叠加定理求;本章小结： 1、时间响应组成、分类 2、一阶、二阶系统响应分析 3、二阶系统性能指标分析 4、高阶系统分析 5、系统稳态误差（偏差）分析第三章系统时域响应分析; 时间响应分析是根据系统微分方程，以拉氏变换为工具，直接解出响应的时间函数，并依据函数表达式及响应过程曲线，分析系统的动态性能及稳态性能。;二、时间响应组成;自由响应——与输入的振荡频率无关； （第二、第三项） 强迫响应——与输入的振荡频率有关。 （第一项）;按振荡来源分 零输入响应——系统在没有外部输入情况下，仅由系统的初始状态引起的响应； 零状态响应——系统在零初始状态下，仅由外部激励所引起的响应。;说明;（3）瞬态响应和稳态响应;§3-2 典型输入信号; 常用的典型输入信号有以下几种： 单位阶跃信号 单位斜坡信号 加速度信号 单位脉冲信号 正弦信号;1、脉冲函数;2、单位阶跃函数;3、斜坡函数;§3-3 一阶系统;一、单位脉冲响应;t;二、单位阶跃响应;t;单位脉冲信号 单位阶跃信号;§3-4 二阶系统时域分析;jω;jω;0;t;jω;二、单位阶跃响应;xo;t;t;;三、二阶系统时域响应性能指标;2、描述欠阻尼二阶系统单位阶跃响应的特性，常用的性能指标：;t;;;;;;第三十八页，共六十四页，2022年，8月28日;;总结：;四、例题;例2：已知机械系统如图，在质量块上施加8.9N的阶跃力作用，测得其时间响应如图。求系统参数m，c，k;联立三式求出m、c、k。; 二阶以上微分方程所描述的系统叫做高阶系统。大多数实际控制系统都属于高阶系统。 对于高阶系统的分析:通过建立主导极点和偶极子概念将高阶系统近似化为低阶系统来分析。;一、响应组成;第四十六页，共六十四页，2022年，8月28日;高阶系统为零阶、一阶、二阶系统的叠加。;二、响