《具有闭环零点的二阶系统分析.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《具有闭环零点的二阶系统分析.ppt（19页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第九次课,教学学时：2学时目的要求：通过本次课掌握具有闭环零点的二阶系统分析，了解二阶系统性能的改善，了解高阶系统的动态分析。知识要点：1.具有闭环零点的二阶系统分 a.动态响应分析 b.扰动作用下的二阶系统分析 2.二阶系统性能的改善 a.引入输出量的速度反馈控制 b.引入误差信号的比例微分控制 3.高阶系统的动态分析教学步骤：首先要讲授具有闭环零点的二阶分析系统，然后大体 介绍二阶系统性能的改善和高阶系统的动态分析。教具及教学手段：多媒体教学课后作业：319，322,板书或旁注：,1.具有零点的二阶系统，闭环传递函数的典型形式：（17分钟）s=-z=,Kg=2.动态响应分析：系统的相应指标
2、。（15分钟）3.二阶系统性能改善的方法：（35分钟）a.引入输出量的速度反馈控制 b.引入误差信号的比例微分控制,第八节 具有闭环零点的二阶系统分析,一、动态响应分析 具有零点的二阶系统，闭环传递函数的典型形式为:s=-z=,Kg=当01时，-P1,-P2为一对共轭复极点。零极点在S平面上的分布如图3-37所示，在输入单位阶跃信号时:Xi(s)=,X0(s)=(s)Xi(s)=X01(s)+X02(s)=X01(S)+sX01(s)x0(t)=x01(t)+=1-,可见其输出包括两部分，第一部分为典型二阶系统的单位阶跃响应，第二部分为附加零点引起的分量，它使系统的上升加快，超调量增大。可以计
3、算出系统相应指标 P=tr=ts(5%)=(3+ln ts(2%)=,二、扰动作用下的二阶系统分析 电动机负载突然增加引起速度变化的动态过程，就是一种实例。,Kf,us(s),M(s),_,n(s),_,图3-39 扰动作用下的二阶系统,通常这种扰动作用下的动态响应，采用恒值系统的性能指标，在图3-40中有：,1最大偏差或最大动态速降 最大动态速降 2恢复时间或调节时间 ts(5%)=ts(2%)=另外还有稳态速降即稳态误差,第九节 二阶系统性能的改善,一、引入输出量的速度反馈控制,s,Xi(s),E(s),X0(s),_,_,(a)结构图,可以在满足ess的条件下适当调整K、值，得到满意指标
4、。,x0(t),(c)阶跃响应的导数,阶跃响应,二、引入误差信号的比例微分控制 串入（1+s）比例加微分环节，系统受到误差信号e(t)及误差信号微分的双重控制，如图3-42a,1,s,_,+,Xi(s),E(s),X0(s),(a)结构图,（b）误差响应,(c)误差响应导数,t(t),引入比例微分环节后G(s)=(s)=此时特征参数,可见n保持不变，等效阻尼比原来增大（1+K）倍，有利于缩短ts。系统零点的存在，加快了响应速度，而又增大了阻尼作用，抑制了超调。如果合适的选择参数，如选大一些，增大到阻尼，加上零点的作用，系统可能在不出现超调的情况下显著地提高快速性。由于K值末变，系统的稳态误差不
5、变。因此系统有较好的动态和稳态性能。但是其抗干扰能力较差，输入端的噪声干扰信号，容易通过微分环节进入控制系统而使输出失真。,第十节高阶系统的动态分析,三阶及三阶以上系统一般称为高阶系统，其传递函数的普遍形式可表示为表示成零、极点的形式后有式中 n=n1+2n2在单位阶跃输入作用下,X0(s)=用留数定理确定其系数后，取拉氏变换可得单位阶跃响应为 x0(t)=A0+式中第一项为稳态分量，第二项为指数曲线（一阶系统），第三项为振荡曲（二阶系统）。依次，一个高阶系统的响应可以看成为多个简单函数组成的响应之和,因此。了解零极点分布情况，就可以对系统性能进行定性分析。）当系统闭环极点全部在s平面的左边时
6、，其特征根有负实根及复根有负实部，第二、三两项均为衰减，因此系统总是稳定的，各分量衰减的快慢，取决于极点离虚轴的距离。）各系数Aj、Dk及各分量的幅值，不仅与极点位置而且与零点位置有关。（）如果极点Pj远离原点，则相应的系数Aj将很小。（）如果某极点Pj与一个零点十分靠近，又远离原点及其他极点，则相应的系数Aj比,（）如果高阶系统中离虚轴最近的极点，其实部小于其他极点实部的1/5，并且附近不存在零点，可以认为系统的动态响应主要由这一极点决定，称作主导极点。利用主导极点的概念，可将主导极点为共轭复极点的高阶系统，降阶近似作二阶系统处理。例如在带零点的二阶系统中，a5可将它当作典型二阶系统处理。,
