经典:对控制系统的基本要求
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第一章 小结
➢ 本章介绍了自动控制和自动控制系统的基本概念、 有关名词术语及控制理论发展的几个重要阶段;
➢ 说明了开环控制和闭环控制两种基本控制方式,指 出“反馈”是自动控制原理的一个非常重要的概念;
➢ 介绍了控制系统分类的一般方法; ➢ 用方框图来表示其工作原理和信号的传递过程; ➢ 系统分析可分为三方面的内容:稳定性分析、动态
定性是指系统在受到扰动作用后 自动返回原来的平衡状态的能力。
➢ 如果系统受到扰动作用(系统内或系统外)后,能 自动返回到原来的平衡状态,则该系统是稳定的。
➢ 稳定系统的数学特征是其输出量具有非发散性;反 之,系统是不稳定系统。
➢ 稳定性是系统能正常工作的前提条件; ➢ 控制系统稳定与否只与系统本身的结构参数有关,
1.动态偏差(最大超幅量)
2.振荡周期
3.调节过程时间
4. 峰值时间
5.上升时间
6.延滞时间
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1.动态偏差(最大超幅量) 被调参数在过渡过程中,第一个最大峰值超出新稳态y(∞) 的量,称为最大超调量 ,常称动态偏差。设计调节系统 时,必须对此做出限制性规定, 大,则品质差。
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2.振荡周期 调节系统过渡过程中,相邻两个波峰所经历的时间,或震 荡一周所需时间,叫做振荡周期 。
与外部条件无关。
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调节系统的过渡过程可以用被调参数与时间坐标曲线描述,也 可以用微分方程来描述。在单位阶跃干扰作用下,分析过渡过程 中被调参数的变化规律,并以此来评价调节系统的调节质量,因 此过渡过程曲线是调节系统的调节质量好坏的写照。
图1-15调节系统过渡过程与调节质量指标图
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1.衰减率 Ψ
——过渡过程的第三个波幅值;
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3. 调节过程时间 调节过程时间亦称过渡过程时间,它是指调节系统受到
干扰作用,被调参数开始波动到进入新稳定值上下+5% ~ (+2%)范围内所需时间。
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4. 峰值时间
过渡过程达到第一峰值所需的时间,即达到最大偏差值 所经历的时间。
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5.上升时间tr——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。
达到新的平衡时,被调参数的新稳定值与给定值之差。
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2.最大偏差 由图1-15可知,最大偏差
= + y(∞)。
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制冷空调对象属慢热工作对象,有些参数(如温度) 的调节目的是为了改善工作和生活条件,故对动态偏 差要求可以放宽一些,调节过程时间要求也不严,往 往只对静态偏差要求严格。如此可以给调节系统设计 带来方便,突出了稳定性和静态偏差两个指标,而把 其它质量指标放在次要地位。
第四节 对控制系统的基本要求 及其评价指标
对系统的要求和对系统性能的评价通常可分为三个方面:
系统的稳定性; 系统的动态性能; 系统静态性能。
工程性能评价可以通过一些调节质量指标来实现。评价调
节过程质量的好坏,可以从分析调节过程的微分方程入手,
也可以从分析过渡过程曲线入手。但是调节质量指标分析
大都是按过渡过程曲线形状来讨论,通过对过渡过程分析
性能分析和静态性能分析。
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练习题
电冰箱制冷原理图如图所示,简述系统工作原理,指 出被控对象,被控量和给定量,并画出系统方框图。
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一般对有振荡的系统常用“(3)”,对无振荡的系统常用“(1)1”1。
6.延滞时间 响应曲线到达稳态值50%所需的时间.
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三、系统静态特性
指稳定的系统在过渡过程结束后,其稳态输出偏离 希望值的程度,用稳态误差来度量,这是系统精度的 衡量指标。
描述静态特性的参数有:
1.静态偏差
2.最大偏差
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1.静态偏差y(∞) 也称残余偏差或稳态偏差,它表示调节系统受干扰后,
——过渡过程的第一个波幅值,
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2.衰减比 衰减比为被调参数在过渡过程中的第一个波峰 值与第三个波峰值的比值
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二、系统动态特性
当系统受到外部扰动的影响或是参考输入发生变化
的时候,被控量就会随之发生变化,经过一段时间后,
被控量恢复到原来的平衡状态或到达一个新的给定状
态,称这一过程为过渡过程。
描述动态特性的参数有: