制系统的稳态误差.ppt

第六章：控制系统的误差分析和计算,6.1误差和偏差的概念,6.2输入引起的稳态误差,0型系统的稳态误差,有差系统,V=0,I型系统的稳态误差,I型有差系统,V=1,II型系统的稳态误差,II型有差系统,V=2,例 已知系统结构图,求 r(t)分别为A1(t),At,At2/2时的稳态误差。解,系统自身的结构参数,影响ess的因素：,外作用的形式（阶跃、斜坡或加速度等）,外作用的类型（控制量，扰动量及作用点）,例 系统结构图如图所示，当r(t)=t 时，要求ess0.1，求K的范围。,解.,K,0,s0,s1,s2,s3,Routh,10 K 15,例 系统结构如图所示，求当输入信号r(t)=2t+t2时，系统的稳态误差ess。首先判别系统的稳定性。由开环传递函数知，闭环特征方程为根据劳斯判据知闭环系统稳定。,第二步，求稳态误差ess，因为系统为型系统，根据线性系统的齐次性和叠加性，有,故系统的稳态误差ess=ess1+ess2=0.1。,例 PD控制系统如图所示，输入信号为 作稳定性分析及误差分析。,解:(1)稳定性分析,当,系统稳定,解:(1)稳定性分析,当,系统稳定,(2)稳态误差,6.3干扰引起的稳态误差,例 系统结构图如图所示，已知 r(t)=n(t)=t，求系统的稳态误差。解,例 已知有扰系统如图，设输入信号与扰动信号均为讨论稳态误差及改进方法.,解：,求取系统误差的条件,加入积分环节后，系统变为不稳定,令,则闭环特征方程为：,稳态误差,给定信号下的稳态误差,扰动信号下的稳态误差,系统总的稳态误差,干扰信号作用下的稳态误差与系统结构的关系,扰动信号n(t)作用下的误差函数为：,若，则上式可近似为,干扰信号作用下产生的稳态误差essn除了与干扰信号的形式有关外，还与干扰作用点之前(干扰点与误差点之间)的传递函数的结构及参数有关，但与干扰作用点之后的传递函数无关。,控制器G1(s)的放大系数,扰动误差,阻尼,振荡,求在单位阶跃扰动作用下的扰动误差essn,比例积分环节提高稳态精度,求在单位阶跃扰动作用下的扰动误差essn。,6.4减少系统误差的途径,1.提高系统的型号或增大系统的开环增益，可以保证系统对给定信号的跟踪能力。但同时带来系统稳定性变差，甚至导致系统不稳定。2.增大误差信号与扰动作用点之间前向通道的开环增益或积分环节的个数，可以降低扰动信号引起的稳态误差。但同样也有稳定性问题。3.采用复合控制，即将反馈控制与扰动信号的前馈或与给定信号的顺馈相结合。,6.4减少系统误差的途径,稳态精度补偿,输入补偿器,全补偿条件,位置随动系统：雷达跟踪系统、船舵操纵系统。,扰动补偿器,全补偿条件,例 系统结构图如图所示，已知输入,求,使稳态误差为零。,解,按前馈补偿的复合控制方案可以有效提高系统的稳态精度,动态误差系数,在s=0的邻域展开泰勒级数,在s=0的邻域t的邻域,动态位置误差系数,动态速度误差系数,动态加速度误差系数,动态误差系数的定义,