《机械工程测试与控制技术》课件 第7课 第四章 系统的时域响应分析.pptx

机械工程测试与控制技术;第四章系统的时域响应分析;4.1时域响应以及典型输入信号

4.2一阶系统瞬态响应

4.3二阶系统瞬态响应

4.4系统时域瞬态响应性能指标的计算;4.1时域响应以及典型输入信号;在输入信号作用下,系统输出随时间的变化过程称为系统的时间响应.时间响应通常由两部分组成:瞬态响应和稳态应响.

瞬态响应(又称过渡过程)是指系统在某一输入信号作用下,其输出量从初始状态到稳定状态的响应过程.

稳态响应(又称静态响应)是指时间t趋于无穷时,系统的输出状态.;4.1时域响应以及典型输入信号;在分析瞬态响应时,往往选择典型输入信号,这有如下好处:

(1)数学处理简单,给定典型信号下的性能指标,便于分析和综合系统;

(2)典型输入的响应往往可以作为分析复杂输入时系统性能的基础;

(3)便于进行辨识,确定未知环节的传递函数.;1阶跃函数;2斜坡函数;示意图:;4脉冲函数;5正弦函数;阶跃函数

斜坡函数

加速度函数

脉冲函数

正弦函数选择

;4.1时域响应以及典型输入信号

4.2一阶系统瞬态响应

4.3二阶系统瞬态响应

4.4系统时域瞬态响应性能指标的计算;4.2一阶系统瞬态响应;4.2一阶系统瞬态响应;4.2一阶系统瞬态响应;1一阶系统的单位阶跃响应;4.2一阶系统瞬态响应;特点:

(1)稳定,无振荡;

(2)经过时间T曲线上升到0.632的高度;

(3)在t=0处,响应曲线的切线斜率为1/T;;单位斜坡输入xi(t)=t?1(t);一阶系统在单位速度输入信号作用下的稳态误差为:;3一阶系统的单位脉冲响应;4.2一阶系统瞬态响应;三种典型输入信号及响应关系;4.时间常数对时间响应的影响;4.2一阶系统瞬态响应;4.1时域响应以及典型输入信号

4.2一阶系统瞬态响应

4.3二阶系统瞬态响应

4.4系统时域瞬态响应性能指标的计算;4.3二阶系统瞬态响应;4.3二阶系统瞬态响应;3.3.1二阶系统的单位阶跃响应;1无阻尼ζ=0;无阻尼ξ=0响应曲线;此时,二阶系统的极点是一对共轭复根.;进行拉氏反变换,得;特点:1.以ωd为角频率衰减振荡;

2.随着ζ的减小,振荡幅度加大.;系统响应在许多时间区间内有超调现象存在,但超调幅度愈来愈小,最终超调现象伴随瞬态响应的振荡幅值趋于0而消失.;ζωn愈???，极点至虚轴愈远，瞬态分量衰减愈快，极点至虚轴愈近，瞬态分量衰减愈慢;3.临界阻尼ζ=1;临界阻尼ζ=1响应曲线;4.过阻尼ζ﹥1;进行拉氏反变换,得;;44;2二阶系统的单位斜坡响应;1.0ζ1;2.ζ=1;3.ζ1;3二阶系统的单位脉冲响应;二阶系统的极点是一对共轭复根.;欠阻尼0ζ1响应曲线;二阶系统的极点是两重负实根.;3.过阻尼ζ1;0x1时，x越小，振荡衰减越慢，振荡越剧烈；