线性系统时域分析法与误差计算
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第三节 系统误差分析与计算对于一个控制系统来说,不但要求其是稳定的,而且还要求其动态特性要好。
但这还不够,因为系统在输入作用下的过渡过程和稳态过程组成了时间响应的全部内容,因而研究系统的稳态过程也是相当重要的。
评定稳态过程的质量指标为稳态误差,是系统控制准确度的一种量度,是一项重要的性能指标。
控制系统设计的课题之一,就是如何使系统的稳态误差小于某个允许值。
一、误差与稳态误差1、误差误差——严格说就是被控对象的实际输出信号与理论输出信号之差。
工程上有两种误差定义。
①按输出端定义的误差含义:误差为系统希望输出量与系统实际输出量之差。
即: ()()()r e t c t c t =−或: ()()()r E s C s C s =−一般来说,这种误差信号直观实用,但是常无法进行测量,具有明显的数学意义,工程实际中相对前一种误差较少使用。
②按输入端定义的误差。
()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()11111E s R s B s R s H s C s R s H s s R s R s H s s G s H s R s G s H s R s G s H s =−=−=−Φ⎡⎤=−Φ⎣⎦⎡⎤=−⋅⋅⎢⎥+⎣⎦=⋅+有时也将()()()11e s G s H s Φ=+称为误差传递函数。
或者,误差表示为时间的函数:()()()e t r t b t =−这种形式的误差可以进行测量,具有一定的物理意义。
2、稳态误差在时域中误差是时间t 的函数()e t 。
一个稳定的闭环控制系统,在外加输入作用下,经过一段时间,其瞬态响应分量衰减到可以忽略的程度,其输出信号()c t 趋于稳态分量,同样其误差信号()ss c t ()e t 也将趋于一个稳态的。
()ss e t 稳态误差——当时间当t 时,→∞()e t 的稳态分量称为稳态误差,既稳定系统误差的终值。
记为()ss e t ()。