《《自動控制原理》第三章 3-5 穩(wěn)態(tài)誤差計算【教學內容】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《《自動控制原理》第三章 3-5 穩(wěn)態(tài)誤差計算【教學內容】（29頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、死區(qū)等非線性摩擦，間隙結構性誤差輸入類型、形式系統(tǒng)結構原理性誤差穩(wěn)態(tài)性能穩(wěn)態(tài)誤差穩(wěn)態(tài)性能動態(tài)性能穩(wěn)定性系統(tǒng)性能附加穩(wěn)態(tài)誤差）(1優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂q 誤差與穩(wěn)態(tài)誤差的定義誤差與穩(wěn)態(tài)誤差的定義q 系統(tǒng)的類型系統(tǒng)的類型q 輸入作用下穩(wěn)態(tài)誤差計算輸入作用下穩(wěn)態(tài)誤差計算q 擾動作用下穩(wěn)態(tài)誤差擾動作用下穩(wěn)態(tài)誤差q 減小或消除穩(wěn)態(tài)誤差的措施減小或消除穩(wěn)態(tài)誤差的措施本節(jié)內容：2優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂輸入端定義的穩(wěn)態(tài)誤差輸入端定義的穩(wěn)態(tài)誤差 e(t)輸出端定義的穩(wěn)態(tài)誤差輸出端定義的穩(wěn)態(tài)誤差 e(t)=希望輸出希望輸出-c(t)(sC)(sG sH)(sE)(sR)()(sHsG)(sC)(sE)(sR)(1sH)()

2、(1)()()()(sEsEsHsHsEsE時，兩種定義的聯系：兩種定義的聯系：3優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂)()(1)()()()()()()(1)()()()()(00111sHsGssRLimssELimetetesHsGsRLsRsLsELtesssssstse穩(wěn)態(tài)誤差析（原點除外）在右半平面及虛軸上解條件：終值誤差)(:)(ssEess4優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂Ts1)(sC)(SE)(sRssettr求sin)(tTTtTTeTTteTtsin1cos11)(2222/22例 1 1111)()(TsTsTssRsE221)(sTsTssE?0)(/1)(2200sTssLimssELimessss

3、若用終值定理5優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂njjmiisTssKsHsG11)1()1()()(開環(huán)傳遞函數：sLimKsRsLimsHsGssRLimesssss0100)()()(1)(.2100型系統(tǒng)型系統(tǒng)型系統(tǒng)III)(sC)(sG sH)(sE)(sR6優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂n單位負反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數如下，試指出其型單位負反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數如下，試指出其型別別n(1)n(2)n(3)n(4)1()2)(8(2)(4sssssG)1)(5.0()2(2)(2sssssG)1)(5.0()2(2)(ssssGsssssG65)3(2)(2302417優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂（1 1）階躍作用下的穩(wěn)態(tài)誤差）階躍

4、作用下的穩(wěn)態(tài)誤差 sLimKRsLimsHsGLimRsLimKsRsLimsHsGssRLimessssssss0000100)()(1)()()(1)(sRsRtRtr)(),(1)(pkKR1psskRe10III0II0IK0系統(tǒng)型別pssspkResHsGLimk1),()(08優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂（2）斜坡作用下的穩(wěn)態(tài)誤差）斜坡作用下的穩(wěn)態(tài)誤差 sLimKRsLimsHssGLimRsLimKsRsLimsHsGssRLimessssssss01000100)()()()()(1)(2)(,)(sRsRRttrvkKRvsskRe0III0IIKI00系統(tǒng)型別vsssvkResHssG

5、Limk),()(09優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂VssKRKRetRttr)()(tc0t（2）斜坡作用下的穩(wěn)態(tài)誤差）斜坡作用下的穩(wěn)態(tài)誤差 10優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂（3）加速度作用下的穩(wěn)態(tài)誤差）加速度作用下的穩(wěn)態(tài)誤差 sLimKRsLimsHsGsLimRsLimKsRsLimsHsGssRLimessssssss020200100)()()()()(1)(32)(,21)(sRsRRttrakKRasskRe0IIIKII0I00系統(tǒng)型別asssakResHsGsLimk),()(2011優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂assKRe)(tr)(tc0t（3）加速度作用下的穩(wěn)態(tài)誤差）加速度作用下的穩(wěn)態(tài)誤差 12優(yōu)學課堂優(yōu)學

6、課堂系統(tǒng)型別 靜態(tài)誤差系數階躍輸入r(t)=R1(t)斜坡輸入r(t)=Rt加速度輸入r(t)=位置誤差速度誤差加速度誤差0 k00I k00 IIk00III000221RtpkvkakkRkRkR1psskRe1vsskReasskRe13優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂穩(wěn)態(tài)誤差的物理意義（單位反饋系統(tǒng)）R(s)E(s)C(s)1(1ss-位置隨動系統(tǒng)ssassvsspekttrekttrekttrK,0,21)(1,1,)(0,),(1)(1,12伺服電動機伺服電動機14優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂R(s)E(s)C(s)N(s)(2sG)(1sG)(sH-)()()()(1)()()()()()()()()(1)

7、()(212212)(sNsHsGsGSHsGsHsCsEsNsHsGsGsGCsEnnsnn輸入端誤差定義輸出端誤差定義15優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂R(s)E(s)C(s)N(s)-)1(22sTsK1K100212200)()1()()()(,)(0,1,)(KnssELimeKKsTssNKsCsEsnsNesRsRnsssnnnss16優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂（1）增大開環(huán)增益或擾動作用點前的前向通道的增益（例2）（2）在前向通道或主反饋通道設置串聯積分環(huán)節(jié)（增大v);（3）采用串級控制抑制內回路擾動；-)(2sG)(1sGc)(2sGc)(1sG)(2sH)(1sH)(1sR)(2sC)(2sN)(

8、1sC)(2sR17優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂例3 物理意義。擾動作用下穩(wěn)態(tài)誤差的解：的穩(wěn)態(tài)誤差和求111021212321210,)(;0),(1)()()(1)(kTnetntnetntnsNkksTkksTsTTsTkEtntntntnissssiiinR(s)E(s)C(s)N(s)-)11(sTki)1(22sTsk18優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂第三章：重點回顧第三章：重點回顧n重要概念：系統(tǒng)動態(tài)性能指標(td,tr,tp,ts,%)的定義，主導極點，穩(wěn)定性，系統(tǒng)型別。n基本常識：欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼系統(tǒng)阻尼比的范圍及響應形式。穩(wěn)定的充分必要條件，穩(wěn)定的必要條件。n基本技能：1.一階系統(tǒng)動態(tài)性能指標

9、的計算2.根據二階系統(tǒng)的標準形式計算其自然頻率和阻尼比3.二階欠阻尼系統(tǒng)動態(tài)性能指標的計算及反算4.應用勞思判據判別系統(tǒng)穩(wěn)定性5.靜態(tài)誤差系數的計算6.輸入和擾動信號作用下系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計算7.一、二階系統(tǒng)的階躍響應計算19優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂20優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂n主導極點:如果在所有的閉環(huán)極點中，距虛軸最近的極點周圍沒有閉環(huán)零點，而其他閉環(huán)極點又遠離虛軸，那么距虛軸最近的極點在系統(tǒng)響應過程中起主導作用，這樣的閉環(huán)極點稱為主導極點n非主導極點：除主導極點外的其他閉環(huán)極點21優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂22優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂njjmiisTssKsHsG11)1()1()()(開環(huán)傳遞函數：.2100型系統(tǒng)型系統(tǒng)

10、型系統(tǒng)III23優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂欠阻尼欠阻尼 0 1 響應直接收斂，響應直接收斂，系統(tǒng)有兩個不等的負實根系統(tǒng)有兩個不等的負實根n穩(wěn)定的充分必要條件：穩(wěn)定的充分必要條件：1.閉環(huán)系統(tǒng)特征方程的所有根都具有負實部或閉環(huán)極點閉環(huán)系統(tǒng)特征方程的所有根都具有負實部或閉環(huán)極點均位于左半均位于左半S平面平面2.系統(tǒng)單位脈沖零狀態(tài)響應隨時間系統(tǒng)單位脈沖零狀態(tài)響應隨時間t-無窮，而無窮，而-0，則，則系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)穩(wěn)定3.穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定的必要條件穩(wěn)定的必要條件:閉環(huán)特征方程的系數同號并不缺項閉環(huán)特征方程的系數同號并不缺項勞思表中第一列各值勞思表中第一列各值00 24優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂TtTtTtsrd32.269.0

11、%);5(5.35.3%100%11)0(7.012.06.0121/222nsndpndrnndtetttt一階系統(tǒng)二階系統(tǒng)的標準形式二階系統(tǒng)的標準形式1)(TsKsG2222)()()(nnnssKsRsCs25優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂（1）當）當 且且 ，求系統(tǒng)的調節(jié)時，求系統(tǒng)的調節(jié)時間間 和超調量和超調量 ;（2）若要求階躍響應的峰值時間）若要求階躍響應的峰值時間 秒，單位斜秒，單位斜坡響應的穩(wěn)態(tài)誤差坡響應的穩(wěn)態(tài)誤差 ，求 。)(sR)(sC)2(ssk-skt-)(sE90kkt，)(1)(ttrst%5.0pt1.0ssetkk，一、系統(tǒng)結構如圖一、系統(tǒng)結構如圖%)932.32%,5.3,

12、3/1,3(snt）（參考答案：;055.0,4.44;094.0,6.355ttkkkk26優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂二、系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為，二、系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為，試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的k值范圍以及系統(tǒng)產生等幅振蕩的值范圍以及系統(tǒng)產生等幅振蕩的頻率。頻率。02323ksss三、系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為：三、系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為：02535201232345sssss試判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。試判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。)26,60(頻率時系統(tǒng)產生等幅振蕩，當kK（系統(tǒng)不穩(wěn)定，有兩個純虛根（系統(tǒng)不穩(wěn)定，有兩個純虛根 )js527優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂四、控制系統(tǒng)如圖，四、控制系統(tǒng)如圖，試，試計算計算1.開環(huán)

13、系統(tǒng)的靜態(tài)誤差系數開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)誤差系數Kp,Kv,Ka；2.在輸入信號在輸入信號r(t)作用下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差作用下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差essr；3.在擾動信號在擾動信號n(t)作用下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差作用下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差essnttr21)()(1)(ttn420s)2(2ss)(sR)(sC)(sE)(sN+參考答案：Kp=,kv=5,ka=0,essr=0.4，essn=-0.228優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂-RCUB1K)1(12STSK112ST)(1,11)()1()(lim)(lim)()()1()()()(1)()()()()1()()()()1)(1()(20210212212212213212212213210021221321221221321212213212212121TKKKKTKKssKKssTTsTTsTKKsTTsTTsssEesRKKssTTsTTsTKKSTTsTTsRssCsRsEKKssTTsTTsTKKsRsCssTsTsKKsGssss3-2029優(yōu)學課堂優(yōu)學課堂