《清华控制工程基础课件-6.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《清华控制工程基础课件-6.ppt（23页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、控制工程基础控制工程基础 （第六章）（第六章）清华大学清华大学2023/4/2控制工程基础第六章 控制系统的误差分析和计算控制系统的误差分析和计算6.1 稳态误差的基本概念稳态误差的基本概念6.2 输入引起的稳态误差输入引起的稳态误差6.3 干扰引起的稳态误差干扰引起的稳态误差6.4 减小系统误差的途径减小系统误差的途径6.5 动态误差系数动态误差系数2023/4/2控制工程基础误差和偏差的概念误差和偏差的概念 见光盘课件（第六章第一、二节）见光盘课件（第六章第一、二节）2023/4/2控制工程基础系统对单位阶跃输入的稳态误差是系统对单位阶跃输入的稳态误差是 静态位置误差系数的定义是静态位置误
2、差系数的定义是 于是，如用于是，如用 去表示单位阶跃输入时的稳去表示单位阶跃输入时的稳态误差，则态误差，则 2023/4/2控制工程基础对对0型系统，设型系统，设G（s）为）为则则 所以，对于所以，对于0型系统静态位置误差系数就型系统静态位置误差系数就是系统的开环静态放大倍数是系统的开环静态放大倍数K 。对于对于型或高于型或高于型的系统型的系统2023/4/2控制工程基础 干扰引起的稳态误差干扰引起的稳态误差 根据终值定理，干扰引起稳态偏差为根据终值定理，干扰引起稳态偏差为 则干扰引起稳态误差为则干扰引起稳态误差为 2023/4/2控制工程基础例例1 1 某系统如下图所示，当某系统如下图所示，
3、当 同时作用时，同时作用时，值为多少？值为多少？2023/4/2控制工程基础解解:求系统稳态误差应首先判断系统稳定性。求系统稳态误差应首先判断系统稳定性。根据劳斯判据该系统稳定。根据劳斯判据该系统稳定。单位反馈系统的偏差即为误差。当求两单位反馈系统的偏差即为误差。当求两个量同时作用时个量同时作用时,线性系统的偏差，可利用线性系统的偏差，可利用叠加原理，分别求出每个量作用情况下的偏叠加原理，分别求出每个量作用情况下的偏差，然后相加求出。差，然后相加求出。2023/4/2控制工程基础2023/4/2控制工程基础2023/4/2控制工程基础减小系统误差的途径减小系统误差的途径 （1 1）反反馈馈通通
4、道道的的精精度度对对于于减减小小系系统统误误差差是是至至关关重重要要的的。反反馈馈通通道道元元部部件件的的精精度度要要高高，避免在反馈通道引入干扰。避免在反馈通道引入干扰。（2 2）在在保保证证系系统统稳稳定定的的前前提提下下，对对于于输输入入引引起起的的误误差差，可可通通过过增增大大系系统统开开环环放放大大倍倍数数和和提提高高系系统统型型次次减减小小之之；对对于于干干扰扰引引起起的的误误差差，可可通通过过在在系系统统前前向向通通道道干干扰扰点点前加积分器和增大放大倍数减小之。前加积分器和增大放大倍数减小之。（3 3）对对于于既既要要求求稳稳态态误误差差小小，又又要要求求良良好好的的动动态态性
5、性能能的的系系统统。单单靠靠加加大大开开环环放放大大倍倍数数或或串串入入积积分分环环节节往往往往不不能能同同时时满满足足要要求求，这这时时可可采采用用复复合合控控制制的的方方法法，或或称称顺顺馈馈的的办办法法来来对对误误差差进进行行补补偿偿。补补偿偿的的方方式式可按干扰补偿和按输入补偿分成两种。可按干扰补偿和按输入补偿分成两种。2023/4/2控制工程基础按干扰补偿按干扰补偿 2023/4/2控制工程基础按输入补偿按输入补偿 2023/4/2控制工程基础 动态误差系数动态误差系数稳态误差相同的系统其误差随时间的变化常稳态误差相同的系统其误差随时间的变化常常并不相同，我们有时希望了解系统随时间常
6、并不相同，我们有时希望了解系统随时间变化的误差，于是引出动态误差的概念。例变化的误差，于是引出动态误差的概念。例如如由于其静态位置误差系数、静态速度误差系由于其静态位置误差系数、静态速度误差系数、静态加速度误差系数均相同，从稳态的数、静态加速度误差系数均相同，从稳态的角度看不出有任何差异；但由于这两个系统角度看不出有任何差异；但由于这两个系统时间常数有差别、阻尼比有差别，则过渡过时间常数有差别、阻尼比有差别，则过渡过程将不同，其误差随时间的变化也不相同。程将不同，其误差随时间的变化也不相同。2023/4/2控制工程基础对于单位反馈系统，输入引起的误差传递函对于单位反馈系统，输入引起的误差传递函
7、数在数在s=0s=0的邻域展开成台劳级数，并近似地取的邻域展开成台劳级数，并近似地取到到n n阶导数项，即得阶导数项，即得 其具体求法可采用长除法。其具体求法可采用长除法。2023/4/2控制工程基础定义上式中，定义上式中，动态位置误差系数；动态位置误差系数；动态速度误差系数；动态速度误差系数；动态加速度误差系数。动态加速度误差系数。例：设单位反馈系统的开环传递函数为例：设单位反馈系统的开环传递函数为试求输入为试求输入为 时的系时的系统误差。统误差。2023/4/2控制工程基础 解：解：2023/4/2控制工程基础例例 某随动系统方块图如下图所示，其电机某随动系统方块图如下图所示，其电机的机电
8、时间常数的机电时间常数 ，电机电枢，电机电枢电感可忽略，电阻电感可忽略，电阻 ,，功放，功放 ，,试计算当试计算当 及及 分别作用时，分别作用时，的稳态的稳态值各为多少？同时作用时，值各为多少？同时作用时，的稳态值又的稳态值又为多少？为多少？2023/4/2控制工程基础 解：解：2023/4/2控制工程基础（1 1）当）当 (t)t)单独作用时，已知单独作用时，已知 则则 2023/4/2控制工程基础（2 2）当）当McMc（t t）单独作用时，单独作用时，已知已知 则则 2023/4/2控制工程基础（3 3）当）当 (t)t)和和McMc（t t）同时作用时，根同时作用时，根据叠加原理，有据叠加原理，有 2023/4/2控制工程基础作业（作业（211-215211-215）6-16-1，6-46-4，6-6,6-7,6-196-6,6-7,6-19选做：选做：6-26-2 2023/4/2控制工程基础