自动控制原理与系统课件第三章控制系统性能分析

控制系统性能分析本课题旨在介绍控制系统性能分析的基本概念及常见方法，以帮助学生更好地掌握该领域的知识控制系统的性能指标稳态误差超调量衡量控制系统在稳定状态下偏离理论值的程度衡量系统响应过程中首次超过目标值的百分比调节时间阻尼比衡量系统从初始状态到稳态过程所需的时间衡量系统响应振荡的衰减程度控制系统的性能要求精度和稳定性速度响应精度和鲁棒性控制系统要求快速、准确、稳定控制系统需要快速响应外部干扰控制系统要求精度和稳定性，并地控制被控对象和变化，保证系统对外部所需要且需要抵御外界的扰动的快速响应可行性和实用性控制系统应当具备易于实现、可行性高等特点，确保实际应用中的可行性和实用性时域性能分析稳态误差分析1分析控制系统在稳态条件下与目标值之间的差距大小超调量和调节时间分析2衡量控制系统在跟随目标时产生的过度响应，并计算系统从起始状态到稳态所需时间阻尼比和峰值时间分析3评估系统对外部干扰的响应速度，并计算系统响应过程中的振荡特点频域性能分析图分析法1Bode通过绘制系统的频率响应曲线进行系统性能分析图分析法2Nyquist通过绘制系统的曲线和一条频率为无穷的极坐标曲线进行系统稳定性分析稳定裕度和相位裕度分析3通过计算系统的稳定裕度和相位裕度评估系统的稳定性控制系统稳定性分析极点配置法根轨迹分析法反应曲线法Butterfly通过改变系统的极点位置进行控通过绘制系统的根轨迹进行系统通过绘制控制系统的Butterfly曲制系统的稳定性分析及控制器设稳定性和根轨迹设计分析线来进行系统稳定性分析计鲁棒性分析低阶系统的鲁棒性分析高阶系统的鲁棒性分析通过系统阶数的分析来衡量系统的容错能力和通过分析系统输出与控制器内部的误差关系，鲁棒性评估控制器的鲁棒性控制系统性能指标的综合应用超前补偿法1通过增加控制器输入和输出信号之间的位相差，提高系统的稳态特性利用性能指标设计控制器2结合控制系统的性能指标进行控制器设计，以提高系统稳态响应速度和精度。