重庆大学机械考研-控制工程-控制工程基础第三章.pdf

第三章第三章 时间响应分析时间响应分析 第三章第三章 时间响应分析时间响应分析 第三章第三章 时间响应分析时间响应分析 第三章第三章 时间响应分析时间响应分析 基本要求基本要求 基本要求基本要求 (1)了解系统时间响应的组成； (2)了解时间响应分析中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，输入存在微积分关系， 其输出也存在微积分关系的基本结论； (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)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。 本章重点本章重点 本章重点本章重点 (1)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。 (2)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。 (3)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。 本章难点本章难点 本章难点本章难点 (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 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。 3.1 时间响应的概念3.1 时间响应的概念 3.1 3.1 时间响应的概念时间响应的概念 3.1.1 时间响应及其组成3.1.1 时间响应及其组成 3.1.1 3.1.1 时间响应及其组成时间响应及其组成 1、时间响应:系统在输入信号的作用下，其输出随时间的变化过 程，即系统的时间响应。它由两部分组成： （1）瞬态响应:系统在某一输入信号作用下，系统的输出量从初始 状态到稳定状态的响应过程。 （2）稳态响应：时间t趋于无穷大时，系统的输出稳定状态。 时间响应就是系统微分方程的全解。包含通解和特解两个部 分。通解完全由初始条件引起的，工程上称为自由响应，特解只 由输入决定，工程上称为强迫响应。 控制系统的动态特性可以通过在输 入信号作用下，系统的瞬态响应来 评价的。系统的瞬态响应不仅取决 于系统本身的特性，还与外加输入 信号的形式有关。 2、时间响应函数:时间响应 （函数）等于传递函数与输入的拉氏变 换之积再取拉氏逆变换。 ∵X ( s) = G( s) X ( s) o i 两边取拉氏逆变换 − 1 ∴x (t) = L [G(s)X (s)] o i 3.1.2 典型输入信号3.1.2 典型输入信号 3.1.2 3.1.2 典型输入信号典型输入信号 常用的输入信号常用的输入信号::单位脉冲函数单位脉冲函数、单位阶跃函数、单位阶跃函数、单位斜坡函数、单位斜坡函数、、 常用的输入信号常用的输入信号::单位脉冲函数单位脉冲函数、、单位阶跃函数单位阶跃函数、、单位斜坡函数单位斜坡函数、、 单位抛物线函数单位抛物线函数(单位加速度函数(单位加速度函数)、)、正弦函数和某些随机函数正弦函数和某些随机函数。。 单位抛物线函数单位抛物线函数((单位加速度函数单位加速度函数))、、正弦函数和某些随机函数正弦函数和某些随机函数。。 1.单位脉冲函数1.单位脉冲函数 (δ(δ函数函数))