自动化控制 PPT课件
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自动控制原理课件大全ppt课件
复 杂
自动控制系统对函数概念的理解：
程 度
加
自控原理的思维控制 方量式x：数控学制的系方统法，工被控程制的量意y识，深控制的语言
XI’AN UNIVERSITY OF POSTS & TELECOMUNICATION
西安邮电学院自动化学院 3
第一节 数学模型
数学模型的定义 能够描述控制系统输出量和输入量数量关系之间 关系的数学表达式
(t )
原因：后级电路的电流i2影响前级电路的输出电压uc1(t)。
XI’AN UNIVERSITY OF POSTS & TELECOMUNICATION
西安邮电学院自动化学院 15
第二节 时域数学模型-微分方程
负载效应
R1C1R2C2
d
2uo (t) dt 2
(R1C1
R2C2 )
duo (t) dt
（频域）
XI’AN UNIVERSITY OF POSTS & TELECOMUNICATION
西安邮电学院自动化学院 6
第一节 数学模型
数学模型建立（建模）的方法
解析法： 即依据系统及元部件各变量之间所遵循的 物理、化学定律列写出变量间的数学表达式，并经实 验验证，从而建立系统的数学模型
R1C1R2C2
d
2uo (t) dt 2
(R1C1
R2C2
R1C2
)
duo (t) dt
uo
(t )
ui
(t )
机械力学系统的数学模型： 相似系统
m
d
2 y(t dt 2
)
f
2024年度自动化控制基础(气动)ppt课件
2024/3/24
实现方法
采用适当的控制算法，编写控制程序，实现控制器与执行机 构的协同工作。
20
系统性能评价与优化方法
性能评价指标
稳定性、准确性、快速性、鲁棒性等。
优化方法
针对系统性能不足，采用参数整定、控制策略优化、硬件升级等方法进行改进。 同时，可利用仿真技术进行系统性能预测和评估，指导系统优化。
速度控制原理
通过改变执行元件的进气量或排 气量，实现对执行元件运动速度
的控制。
速度控制阀
包括节流阀、调速阀等，用于调 节气体流量。
速度控制回路应用
如气动马达调速、气缸缓冲等。
2024/3/24
14
方向控制回路
方向控制原理
方向控制回路应用
通过改变气流的方向，实现对执行元 件运动方向的控制。
如气动执行器的正反转、气缸的伸缩 等。
使用方法
安装软件并配置环境，根据需求选择 合适的模块和库函数进行建模，设置 仿真参数并运行仿真。
23
仿真模型建立与参数设置
建立气动系统模型
根据实际需求，选择合适的元件 和连接方式，建立气动系统模型
。
2024/3/24
设置仿真参数
包括气源压力、气缸直径、负载质 量等关键参数，以及仿真时间、步 长等仿真参数。
2024/3/24
11
03
气动基本回路与典型应用
2024/3/24
12
压力控制回路
压力控制原理
通过调节气源压力或改变 负载大小，实现对执行元 件工作压力的控制。
2024/3/24
压力控制阀
包括减压阀、安全阀等， 用于调节和稳定系统压力 。
压力控制回路应用
如气动夹紧装置、气动刹 车等。
自动化仪表与过程控制培训课件课件(PPT165页)
自动化仪表与过程控制培训课件(PPT1 65页) 工作培 训教材 工作汇 报课件 管理培 训课件 安全培 训讲义P PT服务 技术
过程控制与自动化仪表
8
自动化仪表与过程控制培训课件(PPT1 65页) 工作培 训教材 工作汇 报课件 管理培 训课件 安全培 训讲义P PT服务 技术
考核方式
1.点名作业20% 2.试验成绩10% 3.期末考试70%
产品的反应过程。典型设备：反应器
4 ．精馏过程 精馏是一种分离过程。典型设备：精馏塔
5 ．传质过程 不同组分的分离和结合，如液体和气体之间的解
吸、汽提、去湿或润湿，不同非溶液体的萃取、液体 与固体之间的结晶、蒸气或干燥等都是传质过程。其 目的是获得纯的出口物料。
过程控制与自动化仪表
6
一、生产过程及其特点
➢系统由被控过程和检测控制仪表组成
过程控制采用各种检测仪表、控制仪表和计算机等自动化工具，对整个生产过 程进行自动检测、自动监督和自动控制。检测仪表把工艺参数转换为电信号或 气信号，反映生产过程状况；控制仪表接受检测信号对过程进行控制。
➢被控过程的多样性
生产规模不同、工艺要求各异、产品品种多样导致过程的结构性、动态特性多 样。通常被控过程属于多变量、大惯性、大时延特征，还有非线性与时变特性。 （锅炉、热交换器、精馏塔）
➢控制方案的多样性
被控对象复杂导致控制方案多样性。单/多变量控制系统、常规仪表控制/计算 机集散控制系统、提高控制品质的和实现特定要求的控制系统。单回路、串级、 前馈、比值、均匀、分程、选择性、大时延、多变量系统，还有先进过程控制 系统(自适应、预测、补偿、智能、非线性控制等)。
自动化仪表与过程控制培训课件(PPT1 65页) 工作培 训教材 工作汇 报课件 管理培 训课件 安全培 训讲义P PT服务 技术
自动控制原理教学ppt
前馈校正
在系统的输入端引入一个前馈环节， 根据输入信号的特性对系统进行补 偿，以提高系统的跟踪精度和抗干 扰能力。
复合校正方法
串联复合校正
将串联超前、串联滞后和串联滞 后-超前等校正方法结合起来， 设计一个复合的串联校正环节， 以实现更复杂的系统性能要求。
反馈复合校正
将局部反馈、全局反馈和前馈等 校正方法结合起来，设计一个复 合的反馈校正环节，以实现更全
自适应控制系统概述
简要介绍自适应控制系统的基本原理、结构和特点，为后续内容 做铺垫。
自适应控制方法
详细介绍自适应控制方法，如模型参考自适应控制、自校正控制等， 及其在自动控制领域中的应用实例。
自适应控制算法
阐述自适应控制算法的实现过程，包括参数估计、控制器设计等关 键技术。
鲁棒控制理论应用
鲁棒控制系统概述
自动控制应用领域
工业领域
自动控制广泛应用于工业领域，如自 动化生产线、工业机器人、智能制造 等。
01
02
航空航天领域
自动控制是航空航天技术的重要组成 部分，如飞行器的自动驾驶仪、导弹 的制导系统等。
03
交通运输领域
自动控制也应用于交通运输领域，如 智能交通系统、自动驾驶汽车等。
其他领域
此外，自动控制还应用于农业、医疗、 环保等领域，如农业自动化、医疗机 器人、环境监测与治理等。
提高系统的稳态精度。
串联滞后-超前校正
03
结合超前和滞后校正的优点，设计一个既有超前又有滞后的校
正环节，以同时改善系统的动态性能和稳态精度。
反馈校正方法
局部反馈校正
在系统的某个局部引入反馈环节， 以改善该局部的性能，而不影响 系统的其他部分。
全局反馈校正
在系统的输入端引入一个前馈环节， 根据输入信号的特性对系统进行补 偿，以提高系统的跟踪精度和抗干 扰能力。
复合校正方法
串联复合校正
将串联超前、串联滞后和串联滞 后-超前等校正方法结合起来， 设计一个复合的串联校正环节， 以实现更复杂的系统性能要求。
反馈复合校正
将局部反馈、全局反馈和前馈等 校正方法结合起来，设计一个复 合的反馈校正环节，以实现更全
自适应控制系统概述
简要介绍自适应控制系统的基本原理、结构和特点，为后续内容 做铺垫。
自适应控制方法
详细介绍自适应控制方法，如模型参考自适应控制、自校正控制等， 及其在自动控制领域中的应用实例。
自适应控制算法
阐述自适应控制算法的实现过程，包括参数估计、控制器设计等关 键技术。
鲁棒控制理论应用
鲁棒控制系统概述
自动控制应用领域
工业领域
自动控制广泛应用于工业领域，如自 动化生产线、工业机器人、智能制造 等。
01
02
航空航天领域
自动控制是航空航天技术的重要组成 部分，如飞行器的自动驾驶仪、导弹 的制导系统等。
03
交通运输领域
自动控制也应用于交通运输领域，如 智能交通系统、自动驾驶汽车等。
其他领域
此外，自动控制还应用于农业、医疗、 环保等领域，如农业自动化、医疗机 器人、环境监测与治理等。
提高系统的稳态精度。
串联滞后-超前校正
03
结合超前和滞后校正的优点，设计一个既有超前又有滞后的校
正环节，以同时改善系统的动态性能和稳态精度。
反馈校正方法
局部反馈校正
在系统的某个局部引入反馈环节， 以改善该局部的性能，而不影响 系统的其他部分。
全局反馈校正
自动控制系统概述ppt课件
号
号
1 就地安 装仪表
2 集中仪 表盘面 安装仪 表
3 就地仪 表盘面 安装仪 表
4
嵌在管道 中
集中仪表 盘后安装 仪表
5 就地仪表 盘后安装 仪表
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
对于处理两个或两个以上被测变量，具有相同或不同 功能的复式仪表时，可用两个相切的圆或分别用细实线圆 与细虚线圆相切表示（测量点在图纸上距离较远或不在同 一图纸上），如下图所示。
对于一个稳定的系统（所有正常工作的反馈系统都是稳定系统 ）要分析其稳定性、准确性和快速性，常以阶跃作用为输入时 的被控变量的过渡过程为例，因为阶跃作用很典型，实际上也 经常遇到，且这类输入变化对系统来讲是比较严重的情况。
第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标
信号常见形式 斜坡信号、脉冲信号、加速度信号和正弦信号、阶跃信号等。
执行器
液位自动控制系统方框图
每个方框表示组成系统的一个环节，两个方框之间用带箭 头的线段表示信号联系；进入方框的信号为环节输入，离 开方框的为环节输出。
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
注意！
方框图中的每一个方框都代表一个具体的装置。 方框与方框之间的连接线，只是代表方框之间的信号联 系，与工艺流程图上的物料线有区别。 “环节”的输入会引起输出的变化，而输出不会反过来直 接引起输入的变化。环节的这一特性称为“单向性” 。 自动控制系统是一个闭环系统
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
用同一种形式的方框图可以代表不同的控制系统
蒸汽加热器温度控制系统
给定值x
偏差e
控制器输出p
控制器
干扰作用f
操纵变量q 执行器
对 象 被控变量y
自动化仪表与过程控制培训课件(PPT165页)
策，使企业利益最大化。
日—月级
时—日级 分—秒级或 分—时级
小于1秒
小于1秒
决策管理与计划调度
实时优化 常规控制或高级
过程控制 操作安全与环境保护
测量、变送与执行 被控过程
过程控制与自动化仪表
14
过程控制发展概况
● 20世纪40年代前后(手工阶段)：手工操作状态，凭经验 人工控制生产过程，劳动生产率很低。
作用----在现代工业生产过程自动化中，过程控制
技术可实现各种最优的技术经济指标、提高经济效 益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护 环境卫生等方面起着越来越大的作用。
过程控制与自动化仪表
3
自动化仪表
自动化仪表----- 用于生产过程自动化的仪器或
设备，是实现工业企业自动化的必要手段和技术 工具。 特点----- 兼容性、统一标准
用自动化装置来管理连续或间歇生产过程的综
合性技术就称为生产过程自动化，简称为过程控制
（Process Control ）。
过程控制与自动化仪表
2
过程控制
过程控制----泛指石油、化工、电力、冶金、核能
等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产 过程自动控制，其被控量通常为压力、液位、流量、 温度、PH值等过程变量，是自动化技术的重要组成 部分。
过程控制与自动化仪表
8
考核方式
1.点名作业20% 2.试验成绩10% 3.期末考试70%
过程控制与自动化仪表
9
第一章 过程控制与自动化仪表概述
过程控制的特点
➢系统由被控过程和检测控制仪表组成
过程控制采用各种检测仪表、控制仪表和计算机等自动化工具，对整个生产过 程进行自动检测、自动监督和自动控制。检测仪表把工艺参数转换为电信号或 气信号，反映生产过程状况；控制仪表接受检测信号对过程进行控制。
日—月级
时—日级 分—秒级或 分—时级
小于1秒
小于1秒
决策管理与计划调度
实时优化 常规控制或高级
过程控制 操作安全与环境保护
测量、变送与执行 被控过程
过程控制与自动化仪表
14
过程控制发展概况
● 20世纪40年代前后(手工阶段)：手工操作状态，凭经验 人工控制生产过程，劳动生产率很低。
作用----在现代工业生产过程自动化中，过程控制
技术可实现各种最优的技术经济指标、提高经济效 益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护 环境卫生等方面起着越来越大的作用。
过程控制与自动化仪表
3
自动化仪表
自动化仪表----- 用于生产过程自动化的仪器或
设备，是实现工业企业自动化的必要手段和技术 工具。 特点----- 兼容性、统一标准
用自动化装置来管理连续或间歇生产过程的综
合性技术就称为生产过程自动化，简称为过程控制
（Process Control ）。
过程控制与自动化仪表
2
过程控制
过程控制----泛指石油、化工、电力、冶金、核能
等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产 过程自动控制，其被控量通常为压力、液位、流量、 温度、PH值等过程变量，是自动化技术的重要组成 部分。
过程控制与自动化仪表
8
考核方式
1.点名作业20% 2.试验成绩10% 3.期末考试70%
过程控制与自动化仪表
9
第一章 过程控制与自动化仪表概述
过程控制的特点
➢系统由被控过程和检测控制仪表组成
过程控制采用各种检测仪表、控制仪表和计算机等自动化工具，对整个生产过 程进行自动检测、自动监督和自动控制。检测仪表把工艺参数转换为电信号或 气信号，反映生产过程状况；控制仪表接受检测信号对过程进行控制。
自动控制发展PPT课件
第24页/共49页
2. 第二代控制理论——状态空间方法
• 状态空间方法又被称为“现代控制理论”，以“状态变量”和“状态方程”为基 础；
• “状态变量” 是能够完整地描述系统状态的一组变量 ，“状态方程” 是利用状 态变量来描述系统运动规律的一组一阶微分方程；
• 可以通过直接求时间解来进行分析，属于“时域法” ； • 核心概念是“能控性”和“能观测性”，“能控性”指系统的状态变量能否通过
用一台计算机同时控制多台机器或设备，轮流采集 反馈信息，计算出所需要的控制量后轮流输出给每台机 器或设备，属于“分时控制”，主要缺点是可靠性差。
反馈信号
计算机
反馈信号
控制信号
控制信号
…
受控设备1
受控设备2
受控设备N
第8页/共49页
第二阶段：单机控制
一台计算机只控制一台机器或设备，主 要优点是控制风险小。这种方式在今天也很 常见，如冰箱、空调 、电饭煲的控制等。
计算机
反馈信号 控制信号
受控设备
第9页/共49页
第三阶段：分散控制
对于多台相互关联的机器或设备，每台机器或设备都单独用一个数控装置来 控制（单机控制方式），但与上层的协调和管理计算机有信息交互，属于网络化 的控制系统。
典型例子有：
计算机集成制造系统 CIMS （Computer Integrated Manufacturing System）
第16页/共49页
③单变量系统和多变量系统 单变量系统是说系统只有一个输入和一个输出，又称为“单输入单输出系
统 ”；多变量系统则指输入或输出不止一个，也叫“多输入多输出系统” 。
④连续时间系统和离散时间系统 连续时间系统是指系统中的所有变量均为时间
2. 第二代控制理论——状态空间方法
• 状态空间方法又被称为“现代控制理论”，以“状态变量”和“状态方程”为基 础；
• “状态变量” 是能够完整地描述系统状态的一组变量 ，“状态方程” 是利用状 态变量来描述系统运动规律的一组一阶微分方程；
• 可以通过直接求时间解来进行分析，属于“时域法” ； • 核心概念是“能控性”和“能观测性”，“能控性”指系统的状态变量能否通过
用一台计算机同时控制多台机器或设备，轮流采集 反馈信息，计算出所需要的控制量后轮流输出给每台机 器或设备，属于“分时控制”，主要缺点是可靠性差。
反馈信号
计算机
反馈信号
控制信号
控制信号
…
受控设备1
受控设备2
受控设备N
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第二阶段：单机控制
一台计算机只控制一台机器或设备，主 要优点是控制风险小。这种方式在今天也很 常见，如冰箱、空调 、电饭煲的控制等。
计算机
反馈信号 控制信号
受控设备
第9页/共49页
第三阶段：分散控制
对于多台相互关联的机器或设备，每台机器或设备都单独用一个数控装置来 控制（单机控制方式），但与上层的协调和管理计算机有信息交互，属于网络化 的控制系统。
典型例子有：
计算机集成制造系统 CIMS （Computer Integrated Manufacturing System）
第16页/共49页
③单变量系统和多变量系统 单变量系统是说系统只有一个输入和一个输出，又称为“单输入单输出系
统 ”；多变量系统则指输入或输出不止一个，也叫“多输入多输出系统” 。
④连续时间系统和离散时间系统 连续时间系统是指系统中的所有变量均为时间
精品课件自动控制原理及其应用
经济性优化
在满足系统性能要求的前 提下，考虑控制系统的经 济性，降低系统的成本和 维护费用。
安全性优化
在控制系统设计中充分考 虑安全因素，采取相应的 安全措施和保护机制，确 保系统的安全可靠运行。
04
自动控制系统的应用
工业自动化控制
总结词
工业自动化控制是自动控制系统的重要应用领域，通过自动化控制技术，可以实现生产 过程的自动化、智能化和高效化。
自动控制系统的分类
总结词
根据不同的分类标准，可以将自动控制系统分为多种类型，如开环控制系统和闭环控制系统、线性控制系统和非 线性控制系统等。
详细描述
根据是否有反馈环节，可以将自动控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统；根据系统变量的关系，可以将自 动控制系统分为线性控制系统和非线性控制系统；根据控制方式，可以将自动控制系统分为连续控制系统和离散 控制系统等。
无人机控制系统
总结词
无人机控制系统是利用自动控制技术实现对 无人机飞行姿态、航迹和任务执行的全自动 控制。
详细描述
无人机控制系统能够实现无人机的自主起飞、 飞行控制、导航定位和任务执行等功能，广 泛应用于航拍、快递、农业植保等领域，提 高了作业效工智能在自动控制系统中的应用
系统达到稳态值所需的时间。
稳态误差
系统达到稳态值后的误差。
超调量
系统达到稳态值前的最大偏差量。
动态响应性能
系统对输入信号的响应速度和动态过程的质 量。
03
自动控制系统设计
控制系统设计方法
线性系统设计
基于线性代数和微积分理论，对系统 进行建模、分析和优化。
非线性系统设计
利用非线性控制理论，设计非线性控 制系统，实现系统的稳定性和性能优 化。
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2ζ
ω
n=
1 T
ζ ω n≥10
T≤0.05
e-ζ π 1-ζ 2≤0.3 ζ≥0.35
ω n≥28.6
ω
n2
=
K T
=817.96
K≥40.9
第三章习题课 (3-9)
3-9 已知系统的结构和受到F=10N作用时的 响应曲线如图，确定系统的参数试K、m,f值。
c(t)
0.08 0.06
Fk m
03
=0
第三章习题课 (3-20)
第三章习题课 (3-21)
第三章习题课 (3-22) 返回
Kp=∞
ess1=0
υ=1
Kυ=10
ess2=
2 K
ess=∞
Ka=0
ess3=∞
(3)
G(s)=
s2(1s02+(24ss++11)0)=
(2s+1) s2(0.1s2+0.4s+1)
Kp=∞
υ=2
Kυ=∞
Ka=1
ess1=0 ess2=0 ess3=2
ess=2
第三章习题课 (3-17)
3-17 已知系统结构如图。
极点实部不大于-1的K值范围。
G(s)= s(s+4K)(s+10)
解: s4+3s3+4s2+2s+Ks+2K=0
s4 1 4 2K s3 3 2+K s2 b31 2K s1 b41
b31=
10-2K 3
b41=
K2+10K-20 10-K
(K-1.7)(K+11.7)>0 K<10
第三章习题课 (3-13)
(2) 0.04 d2dct(2t)+0.24ddct(t)+c(t)=r(t)
解:
RC((ss))=
25 s2+6s+25
2ζ ω n=6 ω n=5 ω n2 = 25 ζ=0.6
第三章习题课 (3-6)
3-6 已知系统的单位阶跃响应: c(t)=1+0.2e-60t-1.2e-10t
(1) 求系统的闭环传递函数。
(1) s3+20s2+9s+100=0
劳斯表如下： s3 1 9 s2 20 100 s1 4
劳斯表如下：
s4 1 18 5
s3 8 16
s2 16 5
s1
216 16
s0 100 系统稳定。 s0 5 系统稳定。
第三章习题课 (3-12)
3-12 已知单位负反馈系统的开环传递函数，
(1)试确定系统稳定时K值范围,(2)确定使闭环
uc(t)=K(t-T+Te-t/T)=4
Uc(s)= Ts
K +
1
1 s3
=K(
1 s3
-
T s2
+
T2 s
-
T2 s+1/T
)
uc(t)=10(
1 2
t2-0.5t+0.25-0.25e-2t)
=1.2
第三章习题课 (3-3)
3-3 已知单位负反馈系统的开环传递函 数，求系统的单位阶跃响应。
G(s)= s(s4+5)
第三章习题课 (3-2)
3-2 电路如图，设系统初始状态为零。
(1)求系统的单位阶跃响应,及uc(t1)=8
时的t1值． C=2.5μF
R1
R0=20 kΩ R1=200 kΩ
解:
G(s)=RR1C1/sR+01
=Ts
K +
1
ur R0
C -∞
+ +
uc
T=R1C=0.5 K=R1/R0=10
uc(t)=K(1–
ω n=33.4
n
)
=
1115.6 s(s+22.7)
第三章习题课 (3-8)
3-8 已知单位负反馈系统的开环传递函
数，求系统K、T值以满足动态指标：
σ%≤30%，ts≤0.3(5%)。
解:
RC((ss))=
K Ts2+s+K
= s2+
K
T
1 T
s+
G(s)=
K T
K s(Ts+1)
ts=ζω3n ≤0.3
(2) 求系统的阻尼比和无阻尼振荡频率。
解:
C(s)=
1 s
+
0.2 s+60
-
1.2 s+10
=s(s+6600)(0s+10)
R(s)= s1
RC((ss))=s2+7600s+0600
2ζ ω n=70 ω n2 =600
ω n=24.5 ζ=1.43
第三章习题课 (3-7)
3-7 设二阶系统的单位阶跃响应曲线如图，
r(t)=I(t)+2t+t2
R(s)=3
解： (1) G(s)=(0.1s+12)0(0.2s+)
Kp=20
ess1=1R+K0 =211
υ=0
Kυ=0
ess2=∞
Ka=0
ess3=∞
ess=∞
第三章习题课 (3-16)
(2)
G(s)=
200 s(s+2)(s+10)
=
10 s(0.5s+1)(0.1s+1)
3 ωn
=1.8
ζ=0.45
K1=ω n2 =13.7 τ=0.24
第三章习题课 (3-17)
(2)
求系统的稳态误差： r(t)=I(t),
t
,
1 2
t2
解:
G(s)=
K1
s2+Kτ1 s
=
s(
τ1 Kτ11 s+1)
R(s)= s1 Kp=∞
υ=1
R(s)=
1
s2
Kυ=K
R(s)=
1 s3
Ka=0
系统的为单位反馈，求系统的传递函数。
解:
tp=ω
π n 1-ζ
2 =0.1
e-ζπ 1-ζ 2 =0.3
c(t)
1.3 1
eζπ 1-ζ 2=3.3
ζπ/ 1-ζ 2 =ln3.3 =1.19
0 0.1
t
(ζπ)2/ 1-ζ 2=1.42
ωn
1-ζ
2
=
3.14 0.1
=31.4
9.8ζ6ζ=02.=315.42-1.4G2ζ (2s)=s(s+ω2ζ2nω
+1+G(-s1)F(s)
]
1 s
第三章习题课 (3-19)
=
-[1+F(s)] 1+G(0)F(0)
(3) 求d1(t)作用下的稳态误差．
G(s)=Kp + sK
F(s)=
1 Js
essd=
lim
s→0
s1+G-(Fs)(Fs)(s)
1 s
=
lim
s→0
s1+(K-p+J1ssK)
1 Js
1 s
3-13 已知系统结构如图，试确定系统稳
定时τ值范围。R(s)
解:
-
1+１s
G(s)=s12+0s(1++10τ1s )s
10 C(s) - s(s+1)
τs
=s(s21+0s(+s+101τ) s)
Φ(s)=
s3
10(s+1)
+s2+10τs2+10s+10
s3 1 10
s2 (1+10τ) 10
s2 1 10 s1 b31 s0 10
b31=
10τ-10
1
>0
τ>1
第三章习题课 (3-15)
3-15 已知系统结构如图，试确定系统稳定
时k和τ的稳定域。
R(s)
K
C(s)
- s(0.1s2+0.5ξs+1)
第三章习题课 (3-16)
3-16 已知单位反馈系统的开环传递函数，
试求K p、Kv和Ka ．并求稳态误差ess．
(1) 单位阶跃输入: R(s)
σ%=20% ts =1.8(5%) 确定K1 和τ值 。
- K1
１ C(s)
s2
τs
解:
G(s)=
K1
s2+Kτ1 s
Φ(s)= s2+KτK1 1s+K1
2ζ ω n=Kτ1
ω n2 =K1 ω n=1.8*30.45=3.7
e-ζπ 1-ζ 2 =0.2
ts=ζ
+
+ C(s)
F(s)
(1) 求r(t)作下的稳态误差． 解: essr=sl→im0 s·1+G(ss1)F(s) =1+G(01)F(0)
(2) 求d1(t)和d2(t)同时作用下的稳态误差． Ed(s)=1+G-G1(s2()sG)H2(s()sH) (s)·D(s)
essd=
lim
s→0
s
[1+G-(Fs)(Fs)(s)
σ%= e-ζπ 1-ζ 2100%=16% e-1.8
ts=ζ
3 ωn
=6
ts=ζω4n =8
第三章习题课 (3-5)
3-5 已知系统零初始条件下的微分方程，求 系统的脉冲响应及单位阶跃响应、峰值时间 tp、超调量σ% 和调整时间ts。