大学控制工程基础6系统误差分析.pptx

机械控制工程基础机械控制工程基础4.1 4.1 时间响应时间响应4.2 4.2 一阶系统的时间响应一阶系统的时间响应4.3 4.3 二阶系统的时间响应二阶系统的时间响应4.5 4.5 瞬态响应的性能指标瞬态响应的性能指标 4.6 4.6 系统误差分析系统误差分析4 4 系统的瞬态响应与误差分析系统的瞬态响应与误差分析机械控制工程基础机械控制工程基础4.6 4.6 系统误差分析系统误差分析主要内容主要内容一、误差与稳态误差一、误差与稳态误差 1 1、误差信号、误差信号 2 2、稳态误差、稳态误差 3 3、稳态误差计算方法、稳态误差计算方法 例例1 1二、系统类型和误差系数二、系统类型和误差系数三、扰动作用下稳态误差分析三、扰动作用下稳态误差分析 例例2 2补充：机械系统时间响应的作图方法补充：机械系统时间响应的作图方法机械控制工程基础机械控制工程基础4.64.6系统误差分析系统误差分析一、一、误差与稳态误差误差与稳态误差如图有：如图有：稳态误差稳态误差是误差信号的稳态分量。误差信号的稳态分量。1 1、误差信号、误差信号误差信号误差信号定义为输入与反馈信号之差，反映系统精度。定义为输入与反馈信号之差，反映系统精度。2 2、稳态误差信号、稳态误差信号机械控制工程基础机械控制工程基础4.64.6系统误差分析系统误差分析 3 3、稳态误差计算方法、稳态误差计算方法 用终值定理求稳态误差用终值定理求稳态误差：因为因为机械控制工程基础机械控制工程基础4.64.6系统误差分析系统误差分析例例 1 系系统统结结构构图图如如右右图图所所示示，求求 r(t)分分别别为为A1(t),At,At2/2时时系系统的稳态误差。统的稳态误差。解解：机械控制工程基础机械控制工程基础二、系统类型和误差系数二、系统类型和误差系数Xi(s)Xo(s)G(s)H(s)E(s)-Xb(s)机械控制工程基础机械控制工程基础1 1、误差系数、误差系数机械控制工程基础机械控制工程基础2、考察系统结构对稳态偏差的影响：、考察系统结构对稳态偏差的影响：机械控制工程基础机械控制工程基础系数误差系统型次0KKK000输入系统系统型次0000单位阶跃斜坡加速度稳态误差稳态误差稳态误差稳态误差误差系数误差系数误差系数误差系数机械控制工程基础机械控制工程基础结论：结论：1）提高系统型次，可减小或消除系统的稳态偏差。）提高系统型次，可减小或消除系统的稳态偏差。2）增大系统开环增益，有利于减小系统的稳态偏差。）增大系统开环增益，有利于减小系统的稳态偏差。机械控制工程基础机械控制工程基础4.64.6系统误差分析系统误差分析 三、扰动作用下系统稳态误差分析三、扰动作用下系统稳态误差分析分析：分析：分析：分析：设设设设e ess1ss1、e ess2ss2分别由分别由分别由分别由R(s)R(s)、N(s)N(s)引起。引起。引起。引起。（1 1）、）、）、）、R(s)R(s)作用时，作用时，作用时，作用时，N(s)=0 N(s)=0，（2 2）、）、）、）、N(s)N(s)作用时，作用时，作用时，作用时，R(s)=0 R(s)=0，机械控制工程基础机械控制工程基础4.64.6系统误差分析系统误差分析 例例2 2 已已知知数数控控机机床床进进给给伺伺服服系系统统结结构构图图(a)(a)，在在图图(b)(b)中中设设R(s)=N(s)=1/sR(s)=N(s)=1/s，计算机床系统稳态误差。，计算机床系统稳态误差。控制器控制器速度控速度控制模块制模块位置检测位置检测位位 置置 指指令令图图a 进给伺服系统结构进给伺服系统结构传播传播路径路径摩擦、变摩擦、变形等形等输出位移输出位移图图b b 某机床进给系统结构参数某机床进给系统结构参数机械控制工程基础机械控制工程基础4.64.6系统误差分析系统误差分析设设设设e ess1ss1、e ess2ss2分别由分别由分别由分别由R(s)R(s)、N(s)N(s)引起引起引起引起。（1 1）、）、）、）、R(s)R(s)作用时，作用时，作用时，作用时，N(s)=0 N(s)=0，（2 2）、）、）、）、N(s)N(s)作用时，作用时，作用时，作用时，R(s)=0 R(s)=0，解：解：解：解：机械控制工程基础机械控制工程基础补充补充:机械系统时间响应作图方法机械系统时间响应作图方法在在Matlab下编下编M文件：文件：wn=6;kesi=0.7;figure(1)num=wn.2;den=1 2*kesi*wn wn.2;step(num,den)title(step response)作二阶系统作二阶系统阶跃响应图，其中：阶跃响应图，其中：