单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,什么是时域分析,?,指控制系统在典型输入信号作用下，根据输出量的时域表达式，分析系统的,性能指标（定性：快速性、稳定性、准确性）,。,3,优点：时域分析是直接在时间域中对系统进行分析的方法，,从时域响应曲线上能直接得到系统时间响应的全部信息，,具有直观和准确的优点。,3,缺点：难以判断系统结构和参数对动态性能的影响，很难用于系统的设计。对于高阶系统，系统分析的工作量将急剧增加，不易确定其性能指标。必须借助计算机实现。,第一节 系统时间响应的性能指标,项 目,内 容,教 学 目 的,了解系统的,5,个典型输入信号，了解系统时间响应的两个过程，掌握系统时域响应的动态性能指标。,教 学 重 点,系统时域响应的动态性能指标。,教 学 难 点及 其 处 理,不同响应曲线下动态性能指标的理解。结合图示法讲解。,选取原则,（,1,）在现场及实验中容易产生,（,2,）系统在工程中经常遇到，并且是最不利的外作用。,（,3,）数学表达式简单，便于理论分析。,一 典型输入信号,为了能对不同的控制系统的性能用统一的标准来恒量，通常需要选择几种典型的外作用。,脉冲函数,典型输入信号,单位脉冲函数：,理想单位脉冲函数,实际单位脉冲函数,单位脉冲函数拉式变换：,阶跃函数,A,：阶跃幅度，,A=1,称为单位阶跃函数，记为,1(t),。,典型输入信号,斜坡函数,B=1,时称为单位斜坡函数。,0,0,典型输入信号,抛物线函数,（加速度函数）,C=1,时称为单位抛物线函数。,正弦函数,0,0,典型输入信号,分析系统特性究竟采用何种典型输入信号，往往选取最不利的信号作为系统的典型输入信号。,跟踪和复现阶跃信号是对系统最严峻的考验，所以选取阶跃信号作为典型输入信号分析和研究系统的性能指标。,当输入信号突然发生跳变时，这时输出量还处在原有的平衡状态，这样就出现了偏差，这个偏差控制输出量达到新的平衡，这就是一个调节过程。,t,0,1,r(t),t,0,1,c(t),1,2,理想的,调节过程,实际,二、,动态响应指标,整个调节过程分为两个阶段,:,a.,动态过程 反映系统的动态特性。输出量处于激烈变化之中，其信息用,动态性能,描述。,b.,稳态过程 反映系统的稳态特性。输出量稳定在新的平衡状态，并保持不变。提供有关稳态误差的信息，由,稳态性能,描述。,描述稳定的系统在单位阶跃函数作用下，动态过程随时间的变化状况的指标。,上升时间,峰值时间,调节时间,误差带,超调量,%=%,B,A,定义一,注意,t,r,的另一种定义。,延迟时间,上升时间,调节时间,定义二,动态响应的性能指标有：,1.,超调量,s,p,响应曲线偏离稳态值的最大值，,常以百分比表示，即,超调量,s,p,超调量说明系统平稳性。,2.,延迟时间,t,d,响应曲线到达稳态值,50,%,所需的时间，,称为延迟时间,3.,上升时间,t,r,它有几种定义：,(1),响应曲线从稳态值的,10%,到,90%,所需时间；,(2),响应曲线从稳态值的,5%,到,95%,所需时间；,(3),响应曲线从零开始至第一次到达稳态值所需的时间。,一般对有振荡的系统常用“,(3)”,，对无振荡的系统常用“,(1)”,。,4.,峰值时间,t,p,响应曲线到达第一个峰值所需的时间，定义为峰值时间。,t,d,t,r,t,p,表征系统响应初始阶段的快慢，反映过渡过程初始阶段的快速性。,5.,调整时间,t,s,在响应曲线的稳态值附近，取,5%,（或,2%,）作为误差带，响应曲线达到并不再超出该误差带的最小时间，定义为调整时间。,从整体上反映了系统的快速性。,6.,稳态误差,e(),当时间,t,趋于无穷时，系统的实际值（稳态值）与期望值（输入量）之差，定义为稳态误差。,说明系统的准确性。,小结,理解系统的时间响应由动态过程和稳态过程组成；,掌握动态性能指标的定义。,