系统误差计算分析.ppt

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1、第六章 机电控制系统误差 分析与计算,6.1 稳态误差的基本概念,稳态误差是系统的稳态性能指标，是对系统控制精度的度量。,本章只讨论系统的原理性误差，不考虑由于非线性因素引起的误差。,对稳定的系统研究稳态误差才有意义，所以计算稳态误差以系统稳定为前提。,通常把在阶跃输入作用下没有原理性稳态误差的系统称为“无差系统”，而把有原理性稳态误差的系统称为“有差系统”。,概 述,6.1 稳态误差的基本概念,误差E(s):希望输出Xoi(s)和实际输出Xo(s)之差,6.1 稳态误差的基本概念,6.2 输入引起的稳态误差,计算误差 E(s),方法一：,方法二：,6.2 输入引起的稳态误差,计算误差 E(s

2、),方法三：,6.2 输入引起的稳态误差,静态误差与动态误差,计算稳态误差的一般方法,（1）判定系统的稳定性,稳态误差,动态误差：误差中的稳态分量,静态误差：,（2）求误差传递函数,（3）用终值定理求稳态误差,6.2 输入引起的稳态误差,偏差 传递函数,由于 若H 是常值,为什么引入偏差的概念？,求当 时的稳态误差。,解：系统稳定，误差传递函数,又有,ess=0的物理意义？,6.2 输入引起的稳态误差,例题6-1,利用终值定理,6.2 输入引起的稳态误差,例题6-2,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,与系统自身的结构参数有关,与外作用的类型有关,6.2 输

3、入引起的稳态误差,例题6-3,系统结构图如图所示，求 r(t)分别为A1(t),At,At2/2时系统的稳态误差。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）,6.2 输入引起的稳态误差,静态误差系数法 r(t)作用时 ess 的计算规律,6.2 输入引起的稳态误差,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,6.2 输入引起的稳态误差,求系统在单位阶跃、斜坡、加速度输入时的稳态误差,解：该系统为二阶振荡系统，系统稳定。,单位阶跃,由于是单位反馈系统，偏差即是误差。另外，该系统为型系统,单位斜坡,单位加

4、速度,6.2 输入引起的稳态误差,例题6-4,6.2 输入引起的稳态误差,例题6-5,系统结构图如图所示，已知输入,求系统的稳态误差。,解,6.2 输入引起的稳态误差,6.3干扰引起的稳态误差,求系统稳态误差应首先判断系统稳定性。当求两个以上量同时作用于线性系统偏差，可利用叠加原理，分别求出每个量作用情况下的偏差，然后相加求出。,干扰引起稳态偏差为,干扰引起稳态误差为,某系统如下图所示，当输入信号 xi(t)=t 1(t)，干扰 N(t)=0.5 1(t)时，求系统总的稳态误差,解：根据劳斯判据该系统稳定。,6.3干扰引起的稳态误差,例题6-6,例题6-7,系统如图所示，已知输入，,解,求系统

5、的稳态误差。,6.4 减小误差的途径,在反馈相加点到干扰作用点之间的前向通道中提高增益、设置积分环节，可以同时减小或消除控制输入和干扰作用下产生的稳态误差。,例题6-8,6.4 减小误差的途径,单位阶跃,单位阶跃,从物理意义上看，在扰动作用点与反馈相加点（偏差信号）之间加上积分环节，就等于加入静态放大倍数为无穷的环节，因此，静态误差为零。,G1(s),G1(s),H(s)中不含积分环节,6.4 减小误差的途径,例题6-9,6.4 减小误差的途径,扰动点在不同位置方块图,图a,图b,扰动作用点在反馈通道时，能不能通过增加开环增益减小对输出的影响？,既要求系统稳态误差小，又要求良好动态性能，只靠加

6、大开环放大倍数或串入积分环节不能同时满足要求时，可采用复合控制（前馈）方法对误差进行补偿。,补偿的方式可分为按干扰补偿和按输入补偿。,6.4 减小误差的途径,增大系统开环放大倍数和提高系统型次减小输入引起的误差；在系统前向通道干扰点前加积分器，消除干扰引起的误差；反馈通道元部件的精度要高、抗干扰能力强。,按输入补偿,单位反馈系统：,为使 E(s)=0，应保证,6.4 减小误差的途径,按干扰补偿,为了消除干扰对输出的影响令传递函数为零，即,得出对干扰全补偿的条件为,6.4 减小误差的途径,6.4 减小误差的途径,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,例题6-10,某随动系统,电机的机电时间常数,忽略电机电枢电感，,计算当,及,分别作用时，的稳态值各为多少？,同时作用时，的稳态值又为多少？,6.4 减小误差的途径,例题6-11,解：,6.4 减小误差的途径,(1)当 i(t)单独作用时，,6.4 减小误差的途径,(2)当Mc(t)单独作用时，,6.4 减小误差的途径,(3)当 i(t)和Mc(t)同时作用时，根据叠加原理，有,6.4 减小误差的途径,第六章 作业,