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【知识要点】23广工《810自控原理》考研知识:一阶系统的...

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广工引路人 发表于 2022-9-19 09:46:12 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
 
授课研究生
Y学长:2022年广工控制工程专业拟录取,初试成绩:390+,专业课:120+,初试排名:前五,跨专业,专业课知识理解透彻,对往年真题、考试技巧掌握熟练,有辅导经验,条理清晰,表达能力佳。


一阶系统的时域分析
典型的输入信号:单位脉冲函数、单位阶跃函数、单位斜坡函数、加速度函数、正弦函数(记住之前它们的拉氏变换即可)。

在典型输入信号作用下,任何一个控制系统的时间响应从时间顺序上可以划分为动态过程和稳态过程。动态过程是指系统从初始状态到接近最终的响应过程,又称瞬态响应、过渡过程、暂态响应或动态响应,用系统的动态性能描述。

稳态过程是指当时间趋近无无穷大时系统的输出状态,又称稳态响应,稳态响应表征系统输出量最终复现输入量的程度,用系统的稳态性能来描述。必须指出,稳定是系统能够运行的首要条件,只有当系统稳定后研究系统的动态性能才有意义。

1.动态性能指标
通常在阶跃函数的作用下测定或计算系统的动态性能指
标。描述稳定的系统在单位阶跃函数作用下的动态过程随时间 t 的变化状况的指标,称为动态性能指标。为了方便分析和比较,假定系统在单位阶跃信号作用前处于静止状态,可以理解为零初始条件下。
1.png
如上图所示,实际控制系统的单位阶跃应在达到稳态以前常常表现为衰减震荡过程,其动态性能指标通常如下:
(1)上升时间 tr:指响应从终值 10%上升到终值 90%所需的时间;对于有震荡的系统,也可以定义为响应从零第一次上升到终值所需的时间。上升时间是系统响应速度的一种度量。上升时间越短,响应速度越快。
(2)峰值时间 tp:指响应超过终值到达第一个峰值所需的时间。
(3)调节时间 ts:指响应到达并保持在终值上下 2%或 5%内所需的最短时间。
(4)超调量σ%:指响应的最大偏移量与终值的差与终值比的百分数。
上述四个动态性能指标,基本可以体现系统动态过程的特征。通常,用上升时间或峰值时间评价系统的响应速度;用超调量评价系统的阻尼程度;而调节时间是同时反映响应速度和阻尼程度的综合性指标。

2.稳态性能
若当时间趋于无穷时,系统的输出量不等于输入量或者输入量的确定函数,则系统存在稳态误差,前提是该系统是稳定的,稳定了才会有稳态误差。稳态误差是系统控制精度或抗扰动能力的一种度量。
一阶系统分析:
一阶系统(s)标准形式:
2.png 3.png
(T:时间常数,TS+1 一个一阶系统,将其闭环传递函数化成尾“1”型,分母中 S 前的系数则为 T,分子可以不是“1”。)
一阶系统公式:
4.png


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