资源描述
能源与动力学院 1 死 区 等 非 线 性摩 擦 ， 间 隙结 构 性 误 差 输 入 类 型 、 形 式系 统 结 构原 理 性 误 差稳 态 性 能 稳 态 误 差稳 态 性 能动 态 性 能稳 定 性系 统 性 能 附 加 稳 态 误 差 ）( 能源与动力学院 2q误 差 与 稳 态 误 差 的 定 义q系 统 的 类 型q输 入 作 用 下 稳 态 误 差 计 算q扰 动 作 用 下 稳 态 误 差q减 小 或 消 除 稳 态 误 差 的 措 施 本 节 内 容 ： 能源与动力学院 3输 入 端 定 义 的 稳 态 误 差 e(t)输 出 端 定 义 的 稳 态 误 差 e(t)=希 望 输 出 -c(t) )(sC)(sG sH)(sE)(sR )()( sHsG )(sC)( sE)(sR )(1sH )()(1)( )( )()( sEsEsH sH sEsE 时 ，两 种 定 义 的 联 系 ： 能源与动力学院 4)()(1 )()()( )()( )()(1 )( )()()()( 001 11 sHsG ssRLimssELime tete sHsG sRL sRsLsELte ssss ssts e 稳 态 误 差 析 （ 原 点 除 外 ）在 右 半 平 面 及 虚 轴 上 解条 件 ： 终 值 误 差)(:)( ssEess 能源与动力学院 5 Ts1 )(sC)(SE)(sR ssettr 求sin)( tT TtT TeT Tte Tt sin1cos11)( 2222/22 例 1 111 1)( )( TsTsTssR sE 221)( sTsTssE ?0)(/1)( 2200 sTs sLimssELime ssss若 用 终 值 定 理 能源与动力学院 6 nj jmi i sTs sKsHsG 11 )1( )1()()(开 环 传 递 函 数 ： sLimK sRsLimsHsG ssRLime sssss 0100 )()()(1 )( . 21 00 型 系 统型 系 统型 系 统III )(sC)(sG sH)(sE)(sR 能源与动力学院 7 n 单 位 负 反 馈 系 统 开 环 传 递 函 数 如 下 ， 试 指 出 其 型别n (1)n (2)n (3) n (4) )1( )2)(8(2)( 4 ss sssG )1)(5.0( )2(2)( 2 sss ssG )1)(5.0( )2(2)( ss ssG sss ssG 65 )3(2)( 23 0 2 4 1 能源与动力学院 8 （ 1） 阶 跃 作 用 下 的 稳 态 误 差 sLimK RsLimsHsGLim R sLimK sRsLimsHsG ssRLime sss sssss 000 0100 )()(1 )()()(1 )( sRsRtRtr )(),(1)( pk KR1 pss kRe 1 0III 0II 0I K0 系 统型 别psssp kResHsGLimk 1),()(0 能源与动力学院 9 （ 2） 斜 坡 作 用 下 的 稳 态 误 差 sLimK RsLimsHssGLim R sLimK sRsLimsHsG ssRLime sss sssss 0100 0100 )()( )()()(1 )( 2)(,)( sRsRRttr vk KR vss kRe 0III 0II KI 00 系 统 型别 vsssv kResHssGLimk ),()(0 能源与动力学院 10V ss KRKRe tRttr )( )(tc0 t （ 2） 斜 坡 作 用 下 的 稳 态 误 差 能源与动力学院 11 （ 3） 加 速 度 作 用 下 的 稳 态 误 差 sLimK RsLimsHsGsLim R sLimK sRsLimsHsG ssRLime sss sssss 02020 0100 )()( )()()(1 )( 32 )(,21)( sRsRRttr ak KR ass k Re 0III KII 0I 00系 统型 别 asssa kResHsGsLimk ),()(20 能源与动力学院 12ass KRe )(tr )(tc0 t （ 3） 加 速 度 作 用 下 的 稳 态 误 差 能源与动力学院 13 系 统型 别 静 态 误 差 系 数 阶 跃 输 入r(t)=R1(t) 斜 坡 输 入r(t)=Rt 加 速 度 输 入r(t)=位 置 误 差 速 度 误 差 加 速 度 误 差0 k 0 0I k 0 0 II k 0 0III 0 0 0 221 Rtpk vk ak kRkRkR1 pss kRe 1 vss kRe ass kRe 能源与动力学院 14 稳 态 误 差 的 物 理 意 义 （ 单 位 反 馈 系 统 ）R(s) E(s) C(s)1( 1ss- 位 置 随 动 系 统 ssa ssv ssp ekttr ekttr ekttrK ,0,21)( 1,1,)( 0,),(1)( 1,1 2 伺 服 电 动 机 能源与动力学院 15 R(s) E(s) C(s)N(s) )(2 sG)(1 sG )(sH- )()()()(1 )()()()()( )()()()(1 )()( 21 221 2)( sNsHsGsG SHsGsHsCsE sNsHsGsG sGCsE nn snn 输 入 端 误 差 定 义输 出 端 误 差 定 义 能源与动力学院 16 R(s) E(s) C(s)N(s)- )1( 2 2sTs K1K 100 212 200 )( )1( )()()(,)( 0,1,)( KnssELime KKsTs sNKsCsEsnsN esRsR nsssn nn ss 能源与动力学院 17 （ 1） 增 大 开 环 增 益 或 扰 动 作 用 点 前 的 前 向 通 道 的 增 益 （ 例 2）（ 2） 在 前 向 通 道 或 主 反 馈 通 道 设 置 串 联 积 分 环 节 （ 增 大 v);（ 3） 采 用 串 级 控 制 抑 制 内 回 路 扰 动 ； - - )(2 sG)(1 sGc )(2 sGc )(1 sG)(2 sH )(1 sH)(1 sR )(2 sC)(2 sN )(1 sC)(2 sR 能源与动力学院 18 例 3 物 理 意 义 。扰 动 作 用 下 稳 态 误 差 的解 ： 的 稳 态 误 差和求 111 0 21212321 210 ,)( ;0),(1)( )()(1)( kTnetntn etntn sNkksTkksTsTT sTkE tntntntn iss ss ii in R(s) E(s) C(s)N(s)- )11( sTk i )1( 2 2sTs k 能源与动力学院 19 第三章：重点回顾n 重 要 概 念 ： 系 统 动 态 性 能 指 标 (td,tr,tp,ts,%)的 定 义 ， 主 导 极点 ， 稳 定 性 ， 系 统 型 别 。n 基 本 常 识 ： 欠 阻 尼 、 临 界 阻 尼 、 过 阻 尼 系 统 阻 尼 比 的 范 围 及 响应 形 式 。 稳 定 的 充 分 必 要 条 件 ， 稳 定 的 必 要 条 件 。n 基 本 技 能 ：1. 一 阶 系 统 动 态 性 能 指 标 的 计 算2. 根 据 二 阶 系 统 的 标 准 形 式 计 算 其 自 然 频 率 和 阻 尼 比 3. 二 阶 欠 阻 尼 系 统 动 态 性 能 指 标 的 计 算 及 反 算4. 应 用 劳 思 判 据 判 别 系 统 稳 定 性5. 静 态 误 差 系 数 的 计 算6. 输 入 和 扰 动 信 号 作 用 下 系 统 稳 态 误 差 的 计 算7. 一 、 二 阶 系 统 的 阶 跃 响 应 计 算 能源与动力学院 20 能源与动力学院 21 n 主 导 极 点 : 如 果 在 所 有 的 闭 环 极 点 中 ， 距 虚轴 最 近 的 极 点 周 围 没 有 闭 环 零 点 ， 而 其 他闭 环 极 点 又 远 离 虚 轴 ， 那 么 距 虚 轴 最 近 的极 点 在 系 统 响 应 过 程 中 起 主 导 作 用 ， 这 样的 闭 环 极 点 称 为 主 导 极 点n 非 主 导 极 点 ： 除 主 导 极 点 外 的 其 他 闭 环 极点 能源与动力学院 22 能源与动力学院 23 nj jmi i sTs sKsHsG 11 )1( )1()()(开 环 传 递 函 数 ：. 21 00 型 系 统型 系 统型 系 统III 能源与动力学院 24 欠 阻 尼 01 响 应 直 接 收 敛 ， 系 统 有 两 个 不 等 的 负 实 根n 稳 定 的 充 分 必 要 条 件 ：1. 闭 环 系 统 特 征 方 程 的 所 有 根 都 具 有 负 实 部 或 闭 环 极 点均 位 于 左 半 S平 面2. 系 统 单 位 脉 冲 零 状 态 响 应 随 时 间 t-无 穷 ， 而 -0， 则系 统 稳 定 3. 稳 定稳 定 的 必 要 条 件 :闭 环 特 征 方 程 的 系 数 同 号 并 不 缺 项劳 思 表 中 第 一 列 各 值 0 能源与动力学院 25 TtTtTt srd 32.269.0 %);5(5.35.3 %100% 1 1 )0(7.012.06.01 21/ 2 22 ns ndp ndr nndt ett tt 一 阶 系 统二 阶 系 统 的 标 准 形 式 1)( TsKsG 22 22)( )()( nnnss KsR sCs 能源与动力学院 26 （ 1） 当 且 ， 求 系 统 的 调 节 时间 和 超 调 量 ;（ 2） 若 要 求 阶 跃 响 应 的 峰 值 时 间 秒 ， 单 位 斜坡 响 应 的 稳 态 误 差 ， 求 。 )(sR )(sC)2( ss k - skt-)(sE 90 kkt ， )(1)( ttr st% 5.0pt1.0sse tkk，一 、 系 统 结 构 如 图 %)932.32%,5.3,3/1,3( sn t ）（ 参 考 答 案 ： ;055.0,4.44 ;094.0,6.355 t tkk kk 能源与动力学院 27 二 、 系 统 的 闭 环 特 征 方 程 为 ， 试 确 定 使 系 统 稳 定 的 k值 范 围 以 及 系 统 产 生 等 幅 振 荡 的频 率 。 023 23 ksss三 、 系 统 的 闭 环 特 征 方 程 为 ： 0253520123 2345 sssss试 判 断 系 统 的 稳 定 性 。 )26,60( 频 率时 系 统 产 生 等 幅 振 荡 ，当 kK（ 系 统 不 稳 定 ， 有 两 个 纯 虚 根 )js 5 能源与动力学院 28 四 、 控 制 系 统 如 图 ， ， ， 试计 算1.开 环 系 统 的 静 态 误 差 系 数 Kp,Kv,Ka；2.在 输 入 信 号 r(t)作 用 下 系 统 的 稳 态 误 差 essr；3.在 扰 动 信 号 n(t)作 用 下 系 统 的 稳 态 误 差 essnttr 21)( )(1)( ttn 420s )2( 2ss)(sR )(sC)(sE )(sN + 参 考 答 案 ： Kp=,kv=5,ka=0,essr=0.4， essn=-0.2 能源与动力学院 29 -R CUB 1K )1( 1 2STS K112 ST )( 1,1 1)( )1()(lim)(lim )()( )1()( )()(1)()()( )( )1()( )()( )1)(1()( 2021021 221 221221321 22122132100 21221321 221221321 21221321 22121 21 TKKKK TKK s sKKssTTsTT sTKKsTTsTTsssEe sRKKssTTsTT sTKKSTTsTT sRssCsRsE KKssTTsTT sTKKsR sCs sTsTs KKsG ssss 3-20
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