《误差分析》PPT课件.ppt
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1、1,第五章 控制系统的误差分析,第一节 误差的基本概念,第二节 稳态误差系数与稳态误差,第三节 动态误差系数与稳态误差,第四节 扰动作用下的系统稳态误差,2,线性系统的稳态误差,系统稳定是前提,控制系统的性能,动态性能,稳态性能(控制精度),稳态误差,稳态误差的不可避免性,?,摩擦,不灵敏区,零位输出等非线性因素,输入函数的形式不同,(阶跃、斜坡、或加速度),本节主要讨论,系统结构-系统类型,输入作用方式,不同结构形式,与稳态误差之间的关系,如何减少稳态误差,3,5.1 误差的基本概念,一、误差与偏差,输出的实际值,输出的希望值,在实际系统中是可以量测的,(真值很难得到),E(s)=0时,C(
2、s)=Cr(s)Cr(s)=R(s)/H(s),E(s)=R(s)/H(s)-C(s),E(s)/H(s)=R(s)/H(s)-C(s),E(s)=E(s)/H(s),误差与偏差关系,若H(s)=1,偏差等于误差,可通过分析、计算、测量偏差求误差,4,二、稳态误差计算基本公式,1、控制信号作用下,5,二阶系统在斜坡输入作用下的响应的误差曲线,6,二阶系统在阶跃输入作用下的响应的误差曲线,有瞬态分量、稳态分量,控制系统跟踪不同输入信号的能力不同,稳态误差:如果在稳态时,系统的输出量与输入量不能完全吻合,就认为系统有稳态误差。这个误差表示系统的准确度。稳态特性:稳态误差是系统控制精度或抗扰动能力的
3、一种度量。,7,公式条件:,的极点均位于S左半平面(包括坐标原点),输入形式,结构形式,开环传递函数,给定的稳定系统,当输入信号形式一定时,系统是否存在稳态误差,就取决于开环传递函数所描述的系统结构,终值定理,求稳态误差。,2、扰动作用下esN,3、共同作用下es=ess+esN,8,5.2 稳态误差系数与稳态误差,令系统开环传递函数为,!,系统类型(type)与系统的阶数(order)的区别,9,令,系统稳态误差计算通式则可表示为,分别讨论阶跃、斜坡和加速度函数的稳态误差情况,10,阶跃信号输入,令,Static position error constant,要求对于阶跃作用下不存在稳态误
4、差,则必须选用型及型以上的系统,11,斜坡信号输入,令,静态速度误差系数,Static velocity error constant,12,加速度信号输入,令,令,静态加速度误差系数,Static acceleration error constant,13,14,15,一阶无差系统,二阶无差系统,16,17,一单位反馈控制系统,若要求:跟踪单位斜坡输入时系统的稳态误差为2。设该系统为三阶,其中一对复数闭环极点为。求满足上述要求的开环传递函数。,根据和的要求,可知系统是型三阶系统,因而令其开环传递函数为,例,解:,因为,按定义,相应闭环传递函数,18,减小系统稳态误差的方法,提高开环增益提高
5、系统类型采用复合控制,(反馈控制基础上增加顺馈环节),注意:1)稳态误差反映系统的稳态性能,Kp、Kv、Ka均为系统过渡过程结束后,输出跟踪输入,但存在位置上的误差2)“位置”、“速率”广义的理解,如温度等3)注意误差系数的量纲,3.6.3 扰动作用下的稳态误差,负载力矩的变化、放大器的零点漂移、电网电压波动和环境温度的变化等,这些都会引起稳态误差。,扰动不可避免,它的大小反映了系统抗干扰能力的强弱。,扰动稳态误差,控制对象,控制器,下面分析扰动对输出的影响,20,输出对扰动的传递函数,(3-71),由扰动产生的输出,(3-72),图3-23 控制系统,21,系统的理想输出为零,扰动产生的输出
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