时域分析性能指标
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在3.1中,已经讲到过,系统的动态过程与稳态过程,如下:
在典型输入信号作用下,任何一个控制系统的时间响应都由动态过程和稳态过程两部分组成。
(1)动态过程。动态过程又称为过渡过程或瞬态过程,指系统在典型输入信号作用下,系统输出量从初始状态到最终状态的响应过程。根据系统结构和参数选择情况,动态过程表现为衰减、发散或等幅振荡形式。一个控制系统的动态过程就是用动态性能来描述的。
(2)稳态过程。稳态过程是指系统在典型输入信号作用下,当时间t趋于无穷大时,系统输出量的表现方式。稳态过程又称为稳态响应,表征系统输出量最终复现输入量的程度,提供系统有关稳态误差的信息,用稳态性能描述。
那么系统的动态性能(瞬态响应性能)与稳态性能的介绍如下:
(1)瞬态响应指标:
通常以阶跃响应来衡量系统性能的优劣和定义动态过程的时域性能指标。描述稳定的系统在单位阶跃函数作用下,动态过程随时间t的变化状况的指标称为动态性能指标(瞬态响应指标)。
对于单位阶跃响应,其动态性能指标通常如下:
系统瞬态响应性能主要体现在如下两个方面:
(1)响应的快速性,由上升时间和峰值时间表征;
(2)实际响应对预期响应的逼近程度,由超调量和调节时间表征。
在控制工程中,除了那些不容许产生振荡响应的系统外,通常都希望控制系统具有适度的阻尼、较快的响应速度和较短的调节时间。因此,二阶系统的设计,不得不采用工程上计算的近似算法。
欠阻尼二阶系统各特征参量之间的关系与计算如下文档:
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