响应曲线的类型振荡情况.ppt
上传人:天马****23 上传时间:2024-09-11 格式:PPT 页数:20 大小:2MB 金币:10 举报 版权申诉
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输入为单位阶跃信号,则系统输出量的拉氏变换为对上式进行拉氏反变换,可得单位阶跃响应:式中:欠阻尼二阶系统的单位阶跃响应为一条衰减振荡曲线,包含在一对包络线之内。振荡频率为。3.过阻尼情况()此时系统有两个不相等的负实根对单位阶跃输入,输出拉氏变换式写成部分分式为将上式拉氏反变换,得过阻尼情况时的时域响应:式中4.无阻尼情况此时系统有一对共扼虚根这是一条等幅振荡曲线。重点4.调整时间(又称过渡过程时间):响应曲线达到并保持与稳态值之差在预定的差值△内(又叫误差带)所需要的时间。一般△取±2%或±5%。二、二阶系统的动态响应性能指标(1)峰值时间因为整理得:为输出响应达到第一个峰值所需的时间,应取因为,得到与极点虚部成反比,ζ一定时,极点离实轴越远,越短。(2)最大超调量因为最大超调量发生在峰值时间上,所以将代入得表明:二阶系统的最大超调量仅与阻尼比有关,ζ越大,越小。(3)调整时间ts欠阻尼情况下输出响应的衰减情况可以用包络线近似。()求得当时,忽略()()表明:调整时间与系统极点的实数值成反比。由于由决定,若不变,加大的数值,则可在不影响系统的情况下,加快系统的响应速度。(4)上升时间根据定义因为:必有:所以:其中上式表明:在一定的情况下,无阻尼自然振荡频率越大,系统的响应就越迅速。3.2二阶系统的瞬态响应例3-2P67例题3-3P97通常把三阶以上的系统就称为高阶系统。一般近似为一个二阶系统来处理。设控制系统的闭环传递函数为阶跃响应高阶系统阶跃响应曲线1.高阶系统时域响应的瞬态分量由一阶惯性环节和二阶振荡环节合成。2.响应曲线的类型(振荡情况)由闭环极点的性质所决定。3.闭环极点离虚轴愈近,其对系统的影响愈大。4.偶极子:同一位置或相距很近的闭环零、极点,对系统的影响很小。5.主导极点:如果系统中有一个极点(或一对复数极点)距虚轴很近,且附近没有闭环零点,而其他闭环极点与虚轴的距离都比该极点与虚轴距离大5倍以上,这种离虚轴最近的闭环极点将对系统的动态响应起主导作用,并称其为闭环主导极点。例:三阶系统的闭环传递函数系统闭环极点:系统单位阶跃响应:实极点P3的实部和P1、P2的实部之比:所以P1、P2为一对主导极点。如果忽略P3对应的动态分量,两该系统的解相近: