第三章体系的时间响应分析-机械工程控制基础-教案

Chp.3时间响应分析基本要求(1)了解系统时间响应的组成；初步掌握系统特征根的实部和虚部对系统自由响应项的影响情况，掌握系统稳定性与特征根实部之间的关系。(2)了解控制系统时间响应分析中的常用的典型输入信号及其特点。(3)掌握一阶系统的定义和基本参数，能够求解一阶系统的单位脉冲响应、单位阶跃响应及单位斜坡响应；掌握一阶系统时间响应曲线的基本形状及意义。掌握线性系统中，存在微分关系的输入，其输出也存在微分关系的基本结论。(4)掌握二阶系统的定义和基本参数；掌握二阶系统单位脉冲响应曲线、单位阶跃响应曲线的基本形状及其振荡情况与系统阻尼比之间的对应关系；掌握二阶系统性能指标的定义及其与系统特征参数之间的关系。(5)了解主导极点的定义及作用；(6)掌握系统误差的定义，掌握系统误差与系统偏差的关系，掌握误差及稳态误差的求法；能够分析系统的输入、系统的结构和参数以及干扰对系统偏差的影响。(7)了解单位脉冲响应函数与系统传递函数之间的关系。重点与难点重点(1)系统稳定性与特征根实部的关系。(2)一阶系统的定义和基本参数，一阶系统的单位脉冲响应、单位阶跃响应及单位斜坡响应曲线的基本形状及意义。(3)二阶系统的定义和基本参数；二阶系统单位脉冲响应曲线、单位阶跃响应曲线的基本形状及其振荡情况与系统阻尼比之间的对应关系；二阶系统性能指标的定义及其与系统特征参数之间的关系。(4)系统误差的定义，系统误差与系统偏差的关系，误差及稳态误差的求法；系统的输入、系统的结构和参数以及干扰对系统偏差的影响。难点(1)二阶系统单位脉冲响应曲线、单位阶跃响应曲线的基本形状及其振荡情况与系统阻尼比之间的对应关系；二阶系统性能指标的定义及其与系统特征参数之间的关系。(2)系统的输入、系统的结构和参数以及干扰对系统偏差的影响。建立数学模型后进一步分析、计算和研究控制系统所具有的各种性能。时域分析法利用L变换对系统数学模型求解，可以导出各种时域性能指标。§1时间响应及组成1、响应：古典控制理论中响应即输出，一般都能测量观察到；现代控制理论中，状态变量不一定都能观察到。能直接观察到的响应叫输出。2、时间响应：系统在输入信号作用下，其输出随时间变化的规律。若系统稳定，时间响应由瞬态响应和稳态响应组成。3、管路敷设技术通1过管线0不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题22，而且可保障2323各类管路习题到位。在管路敷设过程1中，要加强看255222护1关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置.保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。4、电气课件中调试技术对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。5、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。3、瞬态响应：系统在达到稳态响应前的时间响应。4、稳态响应：当t→∞时的时间响应。实际给出一个稳态误差Δ，|x(t)-x(∞)|≤Δ·x(∞)5、过渡过程：在xi(t)作用下，系统从初态到达新状态之间出现一个过渡过程。原因：系统中总有一些储能元件，使输出量不能立即跟随其输入量的变化。过渡过程中系统动态性能充分体现：①快速性：响应是否快速；②平稳性：是否有振荡，振荡程度是否剧烈；③稳定性：系统最后是否稳定下来。6、时间响应的数学概念：从数学观点上理解时间响应。线性定常系统→非齐次常系数线性微分方程，其全解=通解+特解通解：对应齐次方程，由系统初始条件引起（零输入响应，自由响应）特解：由输入信号引起，包括瞬态和稳态响应。例：质量-弹簧单自由度系统动力学方程：my″(t)+ky(t)=Fcosωt全解：y(t)=y1(t)+y2(t)(通解+特解)=Asinωnt+Bcosωnt+Ycosωt求出A、B、Y，得：§2典型输入信号系统动态性能通过时间响应表现。时间响应不仅取决于系统本身特性，还与输入信号的形式有关。系统输入信号大多具有随机性质。但从考察系统性能出发，总可以选取一些具有特殊性质的典型输入信号来替代它们。选取原则：①应能使系统充分显露出各种动态性能；②能反映系统工作的大部分实际情况；④能反映在最不利输入下系统的工作能力；⑤应是简单函数，便于用数学公式表达、分析和处理。典型输入信号：①脉冲信号：理想单位脉冲函数δ(t)L[δ(t)]=1模拟：碰撞、敲打、冲击等②阶跃信号：3、管路敷设技术通1过管线0不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题22，而且可保障2323各类管路习题到位。在管路敷设过程1中，要加强看255222护1关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置.保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。4、电气课件中调试技术对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。5、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。单位阶跃信号1(t)：R=1时，L[1(t)]=1/s模拟：指令、电压、负荷等的突然转换。③横速信号（斜坡函数）：单位横速信号v(t)：R=1时，L[v(t)]=1/s2模拟：速度信号④恒加速信号：单位横加速信号a(t)：R=1时，L[a(t)]=1/s3模拟：系统输入一个随时间而逐渐增加的信号。⑤正弦信号：xi(t)=Asinωt模拟：系统受周期信号作用。本章讨论δ(t)和u(t)的时间响应。§3一阶系统定义：可用一阶微分方程描述的系统。传递函数：特征参数：T一、单位脉冲响应：输入：xi(t)=δ(t)Xi(s)=1响应：W(s)=X0(s)=G(s)单位脉冲响应：讨论：①只有瞬态项，稳态响应为0；②单调下降指数曲线；③过渡过程时间Ts：对Δ=2%Ts=4T④惯性环节：一阶系统惯性较大；⑤脉冲信号要求：脉冲宽度ε＜0.1时间常数T。二、单位阶跃响应：输入：xi(t)=1(t)Xi(s)=1/s响应：X0(s)=G(s)Xi(s)=单位脉冲响应：讨论：①瞬态项：，稳态项：0；②单调上升指数曲线；③过渡过程时间Ts：对Δ=2%Ts=4T④两种方法求T：xo(t)=0.632时，t=T3、管路敷设技术通1过管线0不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题22，而且可保障2323各类管路习题到位。在管路敷设过程1中，要加强看255222护1关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置.保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。4、电气课件中调试技术对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。5、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。⑤t→∞时，x0(t)=1,输入与输出一致；⑤，求出xou(t)，再方便求出w(t)。§4二阶系统定义：可用二阶微分方程描述的系统。传递函数：特征参数：系统固有频率ωn，系统阻尼比ξ。特征方程：s2+2ξωns+ωn2=0特征根：一、单位脉冲响应：输入：xi(t)=δ(t)L[xi