自动控制原理西北工业大学课件

自动控制原理自动控制原理西北工业大学自动化学院自动控制原理教学组举例例1系统结构图如图所示，当r(t)=t时，要求ess0.1，求K的范围。解.1)12)(1()16.0()(vKssssKsGttr)(1.01Kess10K0)6.01(32)16.0()12)(1()(23KsKsssKssssDK0K31+0.6K2s0s1s2s3Routh3(1+0.6K)-2K33-0.2K0K15K010K15§3.6.4动态误差系数法(1)动态误差系数法用静态误差系数法只能求出稳态误差值；而稳态误差随时间变化的规律无法表达。用动态误差系数法可以研究动态误差(误差中的稳态分量）随时间的变换规律。)(limteetss)(tes§3.6.4动态误差系数法(2)(1)动态误差系数法解决问题的思路iieeeeesisssRsEs)0(Φ!1)0(Φ!21)0(Φ!11)0(Φ)()()(Φ)(2,2,1,0)0(Φ!1)(iiCieiiiisCsCsCC02210)().(Φ)(sRssEe)()()()()()()(0)(210trCtrCtrCtrCtrCteiiiiis)()()()(2210sRsCsRsCssRCsRCii§3.6.4动态误差系数法(3)例1两系统如图示,要求在4分钟内误差不超过6m,应选用哪个系统?已知：)1(111)()()(1sssRsEse解①.(2)动态误差系数的计算方法—①系数比较法②长除法42)(2tttr22)(ttr21)(tr0)(tr2210sCsCC])[1(221022sCsCCssss332210sCsCsCC32210sCsCsC3120sCsC1)1(2ssss3ss22)(2101trCrCrCtes2210100)()(sCCCsCCC比较系数：10103210CCCC§3.6.4动态误差系数法(4)例1两系统如图示,要求在4分钟内系统不超过6m应选用哪个系统?已知：)110(111)()()(2sssRsEse解.②42)(2tttr22)(ttr21)(tr0)(trs3210sss32109ss4329099sss110)110(2ssss32199sssrCrCrCtes2102)(439019ss2101ssrr9025.6t29s319s210ss§3.6.4动态误差系数法(5)说明：es(t)是e(t)中的稳态分量解.5.0243AA比较系数得例2以例1中系统(1)为例1)1()(21sssssΦe322111.2121)1()().()(sssssssRsΦsEe21)1(2)14)(1(lim202ssssAs2)1(2)14)(1(lim!11201ssssdsdAs瞬态分量稳态分量tetettett75.0sin75.05.075.0cos225.0)(5.05.011)1(2)14)(1(24312222ssAsAsAsAsssss2222175.0)5.0(75.075.05.075.0)5.0()5.0(2225.0)(ssssssE§3.7线性系统时域校正（2）§3.7.1反馈校正反馈的作用（1）减小被包围环节的时间常数1)(TsKsG11)(sTKKKTsKsGhTKKTTh1KKKKKh1（2）深度负反馈可降低被包围环节的灵敏度)()(1)()(sHsGsGs1)()(sHsG)(1)()(1)()(sHsHsGsGs（3）局部正反馈可提高环节增益11111111)(sTKsKKTKKKKKTsKTsKKTsKshhhhKKKKKh1TKKTTh1§3.7.1反馈校正(1)例2系统结构图如图所示。（1）Kt=0时系统的性能?（2）Kt时，ts变化趋势?时,ts=？（3）Kt，r(t)=t，ess变化趋势?时,ess=？0tK解.(1)时2100)(ssG0100)(2ssD100100)(2ss系统结构不稳定！(2)时0tK)10(100)(tKsssG110vKKt10010100)(2sKsst221010100tntnKKnsttttKKK5.321,200stttKK0,1,200414.1707.02ttKK495.055.3,50000tsKt(2)时(3)nstttKK5.3:200stttKK0:200414.1707.0tK495.0,50000st0tKtKK/10101tsstKKeK)10(100)(tKsssG110vKKt§3.7.1反馈校正（2）例3系统的结构图及单位阶跃响应如图所示，试确定参数K,v,T。解.)1()(TssassGv待定vaKK10)(1)(vettrssasTssasKTssasTssasKsvvv)1()()1(1)1()()(assTssDvv1)(2v10)1()(1lim)()(lim)(00KasTssasKsssRsshvss10lim)1()(lim)(lim)0()0(12assTsaKsKsasTssassKsskhvvsvss0T1110TvK0T0210TvK§3.7.2复合校正例4系统结构图如图所示(1)确定K1,K2，配置极点于=-5j5；(2)设计G1(s)，使r(t)=t作用下essr=0；(3)设计G2(s)，使n(t)作用下en(t)≡0。解.0)1()(1212KsKKssD(1)1)1()1()(121vKKsssKKsG0,021KK5010)55)(55()1()(21212ssjsjsKsKKssD10150211KKK18.05021KK)1()1()()1()1()1(11)(11)()()(21122112sKKsssGsKsssssKKsGssKsRsEse0)1()(11)1(lim)(1lim121212020KsKKssGssKssssesesss1)(21sKssG18.05021KK18.05021KK(1)(2)1)(21sKssG0)1()1()()1)(1()1(11)(1)1()()()(212221222sKKsssGsssKsssKKsGssKsKsNsEsen(3)ssG)(218.05021KK(1)线性系统的时域分析与校正第三章小结时域分析法小结（1）自动控制原理1～3章测验题一.单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案，将其题号写入题干的○内，每小题1分，共分)1．适合于应用传递函数描述的系统是A．非线性定常系统；B．线性时变系统；C．线性定常系统；D．非线性时变系统。○时域分析法小结（2）2．某0型单位反馈系统的开环增益为K，则在输入下，系统的稳态误差为A．0；B．；C．；D．。221)(ttrK1*KA○3．动态系统0初始条件是指t0时系统的A．输入为0；B．输入、输出以及它们的各阶导数为0；C．输入、输出为0；D．输出及其各阶导数为0。○时域分析法小结（3）○○4．若二阶系统处于无阻尼状态，则系统的阻尼比ξ应为A．0ξ1；B．ξ=1；C．ξ1；D．ξ=0。5．在典型二阶系统传递函数中,再串入一个闭环零点，则A．超调量减小；B．对系统动态性能没有影响；C．超调量增大；D．峰值时间增大。2222)(nnnsss时域分析法小结（4）○○6．讨论系统的动态性能时，通常选用的典型输入信号为A．单位阶跃函数；B．单位速度函数；C．单位脉冲函数；D．单位加速度函数。7．某I型单位反馈系统，其开环增益为，则在输入下，统的稳态误差Ａ.０；Ｂ.；Ｃ.；Ｄ.。Kttr21)(K2K21时域分析法小结（5）○○9．二阶系统的闭环增益加大Ａ．快速性越好；Ｂ．超调量越大；Ｃ．峰值时间提前；Ｄ．对动态性能无影响。8．典型欠阻尼二阶系统的超调量，则其阻尼比的范围为Ａ．；Ｂ．；Ｃ．；Ｄ．。000051101707.0707.00时域分析法小结（6）○○10．欠阻尼二阶系统的，都与Ａ．有关；Ｂ．无关；Ｃ．有关Ｄ．无关。n,0000PtPt11.典型欠阻尼二阶系统若不变，变化时Ａ．当时，；Ｂ．当时，；Ｃ．当时，；D．当时，不变。707.0707.0707.0707.0ststststn时域分析法小结（7）○○12．稳态速度误差的正确含义为（A为常值）：Ａ．时，输出速度与输入速度之间的稳态误差；Ｂ．时，输出位置与输入位置之间的稳态误差；Ｃ．时，输出位置与输入位置之间的稳态误差；Ｄ．时，输出速度与输入速度之间的稳态误差。)(1)(tAtrtAtr)()(1)(tAtrtAtr)(13．某系统单位斜坡输入时，说明该系统A．是0型系统；B．闭环不稳定；C．闭环传递函数中至少有一个纯积分环节D．开环一定不稳定。sse时域分析法小结（8）○14．I型单位反馈系统的闭环增益为Ａ.与开环增益有关；Ｂ.与的形式有关；Ｃ.1；Ｄ.与各环节的时间常数有关。○15．闭环零点影响系统的A．稳定性；B．稳态误差；C．调节时间；D．超调量。时域分析法小结（9）○16．若单位反馈系统的开环传递函数为，则其开环增益，阻尼比和无阻尼自然频率分别为：Ａ．；Ｂ．；Ｃ．；Ｄ．。4532)(2sssGKn34,65,232,435,212,1235,2132,65,21时域分析法小结（10）1．增加系统阻尼比，减小超调量的有效措施有A．增大闭环增益；B．引入输出的速度反馈；C．减小开环增益；D．增大开环增益；E．引入误差的比例-微分进行控制。二.多项选择题(在每小题的五个备选答案中，选出二至五个正确的答案，将其号码写入题干的○○○○○内，正确答案没有选全、多选或有选错的，该题无分，每小题2分，共分)○○○○○时域分析法小结（11）○○○○○2.某系统的开环传递函数为，则称该系统是A．I型系统；B．II型系统；C．二阶系统；D．三阶系统;E．一阶无差系统。)1)(1()(21sTsTsKsG时域分析法小结（12）3．提高输入作用下控制系统精度的主要措施有A．增大开环增益；B．加比例-微分控制；C．增大系统的型别；D．加测速反馈；E．对干扰进行补偿。○○○○○时域分析法小结（13）○○○○○4．典型二阶系统单位阶跃响应如图所示，可以确定该系统Ａ．是的欠阻尼系统；Ｂ．开环增益；Ｃ．超调量％=40％；D．调节时