《《自動(dòng)控制原理》第三章 3-5 穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算【教學(xué)內(nèi)容】》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《自動(dòng)控制原理》第三章 3-5 穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算【教學(xué)內(nèi)容】（29頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、死區(qū)等非線性摩擦，間隙結(jié)構(gòu)性誤差輸入類型、形式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理性誤差穩(wěn)態(tài)性能穩(wěn)態(tài)誤差穩(wěn)態(tài)性能動(dòng)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(xué)課堂優(yōu)學(xué)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(jì)算輸入作用下穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算q 擾動(dòng)作用下穩(wěn)態(tài)誤差擾動(dòng)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(nèi)容：2優(yōu)學(xué)課堂優(yōu)學(xué)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(shí)，兩種定義的聯(lián)系：兩種定義的聯(lián)系：3優(yōu)學(xué)課堂優(yōu)學(xué)課堂)()(1)()()()()()()(1)()()()()(00111sHsGssRLimssELimetetesHsGsRLsRsLsELtesssssstse穩(wěn)態(tài)誤差析（原點(diǎn)除外）在右半平面及虛軸上解條件：終值誤差)(:)(ssEess4優(yōu)學(xué)課堂優(yōu)學(xué)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(xué)課堂優(yōu)學(xué)課堂njjmiisTssKsHsG11)1()1()()(開環(huán)傳遞函數(shù)：sLimKsRsLimsHsGssRLimesssss0100)()()(1)(.2100型系統(tǒng)型系統(tǒng)型系統(tǒng)III)(sC)(sG sH)(sE)(sR6優(yōu)學(xué)課堂優(yōu)學(xué)課堂n單位負(fù)反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下，試指出其型單位負(fù)反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)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(xué)課堂優(yōu)學(xué)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(xué)課堂優(yōu)學(xué)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(xué)課堂優(yōu)學(xué)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(xué)課堂優(yōu)學(xué)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(xué)課堂優(yōu)學(xué)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(xué)課堂優(yōu)學(xué)

6、課堂系統(tǒng)型別 靜態(tài)誤差系數(shù)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(xué)課堂優(yōu)學(xué)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(dòng)系統(tǒng)ssassvsspekttrekttrekttrK,0,21)(1,1,)(0,),(1)(1,12伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)14優(yōu)學(xué)課堂優(yōu)學(xué)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(xué)課堂優(yōu)學(xué)課堂R(s)E(s)C(s)N(s)-)1(22sTsK1K100212200)()1()()()(,)(0,1,)(KnssELimeKKsTssNKsCsEsnsNesRsRnsssnnnss16優(yōu)學(xué)課堂優(yōu)學(xué)課堂（1）增大開環(huán)增益或擾動(dòng)作用點(diǎn)前的前向通道的增益（例2）（2）在前向通道或主反饋通道設(shè)置串聯(lián)積分環(huán)節(jié)（增大v);（3）采用串級(jí)控制抑制內(nèi)回路擾動(dòng)；-)(2sG)(1sGc)(2sGc)(1sG)(2sH)(1sH)(1sR)(2sC)(2sN)(

8、1sC)(2sR17優(yōu)學(xué)課堂優(yōu)學(xué)課堂例3 物理意義。擾動(dòng)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(xué)課堂優(yōu)學(xué)課堂第三章：重點(diǎn)回顧第三章：重點(diǎn)回顧n重要概念：系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)(td,tr,tp,ts,%)的定義，主導(dǎo)極點(diǎn)，穩(wěn)定性，系統(tǒng)型別。n基本常識(shí)：欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼系統(tǒng)阻尼比的范圍及響應(yīng)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(dòng)態(tài)性能指標(biāo)

9、的計(jì)算2.根據(jù)二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)形式計(jì)算其自然頻率和阻尼比3.二階欠阻尼系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的計(jì)算及反算4.應(yīng)用勞思判據(jù)判別系統(tǒng)穩(wěn)定性5.靜態(tài)誤差系數(shù)的計(jì)算6.輸入和擾動(dòng)信號(hào)作用下系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算7.一、二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)計(jì)算19優(yōu)學(xué)課堂優(yōu)學(xué)課堂20優(yōu)學(xué)課堂優(yōu)學(xué)課堂n主導(dǎo)極點(diǎn):如果在所有的閉環(huán)極點(diǎn)中，距虛軸最近的極點(diǎn)周圍沒有閉環(huán)零點(diǎn)，而其他閉環(huán)極點(diǎn)又遠(yuǎn)離虛軸，那么距虛軸最近的極點(diǎn)在系統(tǒng)響應(yīng)過程中起主導(dǎo)作用，這樣的閉環(huán)極點(diǎn)稱為主導(dǎo)極點(diǎn)n非主導(dǎo)極點(diǎn)：除主導(dǎo)極點(diǎn)外的其他閉環(huán)極點(diǎn)21優(yōu)學(xué)課堂優(yōu)學(xué)課堂22優(yōu)學(xué)課堂優(yōu)學(xué)課堂njjmiisTssKsHsG11)1()1()()(開環(huán)傳遞函數(shù)：.2100型系統(tǒng)型系統(tǒng)

10、型系統(tǒng)III23優(yōu)學(xué)課堂優(yōu)學(xué)課堂欠阻尼欠阻尼 0 1 響應(yīng)直接收斂，響應(yīng)直接收斂，系統(tǒng)有兩個(gè)不等的負(fù)實(shí)根系統(tǒng)有兩個(gè)不等的負(fù)實(shí)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(fù)實(shí)部或閉環(huán)極點(diǎn)閉環(huán)系統(tǒng)特征方程的所有根都具有負(fù)實(shí)部或閉環(huán)極點(diǎn)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(yīng)隨時(shí)間系統(tǒng)單位脈沖零狀態(tài)響應(yīng)隨時(shí)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(shù)同號(hào)并不缺項(xiàng)閉環(huán)特征方程的系數(shù)同號(hào)并不缺項(xiàng)勞思表中第一列各值勞思表中第一列各值00 24優(yōu)學(xué)課堂優(yōu)學(xué)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(biāo)準(zhǔn)形式二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)形式1)(TsKsG2222)()()(nnnssKsRsCs25優(yōu)學(xué)課堂優(yōu)學(xué)課堂（1）當(dāng)）當(dāng) 且且 ，求系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)，求系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間間 和超調(diào)量和超調(diào)量 ;（2）若要求階躍響應(yīng)的峰值時(shí)間）若要求階躍響應(yīng)的峰值時(shí)間 秒，單位斜秒，單位斜坡響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差坡響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差 ，求 。)(sR)(sC)2(ssk-skt-)(sE90kkt，)(1)(ttrst%5.0pt1.0ssetkk，一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(xué)課堂優(yōu)學(xué)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(chǎn)生等幅振蕩的值范圍以及系統(tǒng)產(chǎn)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(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生等幅振蕩，當(dāng)kK（系統(tǒng)不穩(wěn)定，有兩個(gè)純虛根（系統(tǒng)不穩(wěn)定，有兩個(gè)純虛根 )js527優(yōu)學(xué)課堂優(yōu)學(xué)課堂四、控制系統(tǒng)如圖，四、控制系統(tǒng)如圖，試，試計(jì)算計(jì)算1.開環(huán)

13、系統(tǒng)的靜態(tài)誤差系數(shù)開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)誤差系數(shù)Kp,Kv,Ka；2.在輸入信號(hào)在輸入信號(hào)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(dòng)信號(hào)在擾動(dòng)信號(hào)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(xué)課堂優(yōu)學(xué)課堂-RCUB1K)1(12STSK112ST)(1,11)()1()(lim)(lim)()()1()()()(1)()()()()1()()()()1)(1()(20210212212212213212212213210021221321221221321212213212212121TKKKKTKKssKKssTTsTTsTKKsTTsTTsssEesRKKssTTsTTsTKKSTTsTTsRssCsRsEKKssTTsTTsTKKsRsCssTsTsKKsGssss3-2029優(yōu)學(xué)課堂優(yōu)學(xué)課堂