系统稳态误差十六.pptx

06-7-20控制工程基础106-7-20控制工程基础16.2 6.2 系统类型系统类型已学内容已学内容本讲内容本讲内容6.3 6.3 扰动作用下的稳态误差扰动作用下的稳态误差6.4 6.4 改善系统稳态精度的方法改善系统稳态精度的方法6.1 6.1 稳态误差的定义稳态误差的定义6.5 6.5 动态误差系数动态误差系数06-7-20控制工程基础206-7-20控制工程基础2静态位置静态位置误差系数误差系数 静态加速度静态加速度误差系数误差系数 误差系数误差系数类型类型 0 0型型 K K 0 0 0 0 型型 K K 0 0 型型 K K静态速度静态速度误差系数误差系数已学内容回顾已学内容回顾06-7-20控制工程基础306-7-20控制工程基础3 输入输入类型类型0 0型型型型0 0型型0 00 0在参考输入作用下的稳态误差在参考输入作用下的稳态误差 静态误差系数静态误差系数 系统稳态误差系统稳态误差06-7-20控制工程基础406-7-20控制工程基础4负载力矩的变化、放大器的零点漂移、电网电压波动和环负载力矩的变化、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。境温度的变化等，这些都会引起稳态误差。扰动不可避免扰动不可避免它的大小反映了系统抗干扰能力的强弱。它的大小反映了系统抗干扰能力的强弱。扰动稳态误差扰动稳态误差控制控制对象对象 控制器控制器6.3 6.3 扰动作用下的稳态误差扰动作用下的稳态误差06-7-20控制工程基础506-7-20控制工程基础5总偏差应为输入信号总偏差应为输入信号 产生的误差和干扰信号产生的误差和干扰信号 产生的产生的偏差偏差之和。之和。偏差偏差叠加的位置（在方块图中应为同一点）应该一致。叠加的位置（在方块图中应为同一点）应该一致。(1)(1)由输入信号由输入信号 产生的偏差，此时令产生的偏差，此时令 06-7-20控制工程基础606-7-20控制工程基础6(2)(2)由干扰信号由干扰信号 产生的偏差，此时令产生的偏差，此时令(3)(3)系统总的稳态偏差：系统总的稳态偏差：(4)(4)系统的稳态误差：系统的稳态误差：06-7-20控制工程基础706-7-20控制工程基础7例例1:1:系统结构如下图所示，当输入信号系统结构如下图所示，当输入信号时，求系统总的稳态误差。时，求系统总的稳态误差。解：解：第一步：判别系统的稳定性第一步：判别系统的稳定性特征方程为：特征方程为：这是一阶系统故只要这是一阶系统故只要，系统就稳定，系统就稳定 第二步：求稳态误差第二步：求稳态误差该系统是单位反馈系统，所以误差等于偏差该系统是单位反馈系统，所以误差等于偏差(1)(1)由输入信号由输入信号 引起的误差引起的误差 06-7-20控制工程基础806-7-20控制工程基础8(2)(2)干扰信号干扰信号 引起的误差引起的误差(3)(3)总的稳态误差为：总的稳态误差为：06-7-20控制工程基础906-7-20控制工程基础9 （2 2）提高系统的开环增益和增加系统的类型是减小和消除系提高系统的开环增益和增加系统的类型是减小和消除系统稳态误差的有效方法。统稳态误差的有效方法。提高系统的开环增益，对于提高系统的开环增益，对于0型系统，可以减小系统在阶跃输型系统，可以减小系统在阶跃输入时的位置误差。对于入时的位置误差。对于1型系统，可以减小系统在斜坡输入时型系统，可以减小系统在斜坡输入时的速度误差，对于的速度误差，对于2型系统，可以减小系统在加速度输入时的型系统，可以减小系统在加速度输入时的加速度误差。加速度误差。6.4 6.4 减小或消除稳态误差的措施减小或消除稳态误差的措施 （1 1）提高反馈通道元部件的精度，避免在反馈通道引入干扰。提高反馈通道元部件的精度，避免在反馈通道引入干扰。06-7-20控制工程基础1006-7-20控制工程基础10（3 3）有的系统既要稳态误差小，又要求良好的动态性能，有的系统既要稳态误差小，又要求良好的动态性能，这时单靠提高系统的开环增益和增加系统的类型往往不能同这时单靠提高系统的开环增益和增加系统的类型往往不能同时满足要求，这时可采取时满足要求，这时可采取复合控制或称顺馈控制复合控制或称顺馈控制的方法对误的方法对误差进行补偿，补偿的方法是差进行补偿，补偿的方法是按扰动进行补偿和按扰动进行补偿和按输入进行补按输入进行补偿偿。1.1.按扰动进行补偿按扰动进行补偿？06-7-20控制工程基础1106-7-20控制工程基础11补偿器传递函数补偿器传递函数补偿原理：确定补偿原理：确定 ，使干扰，使干扰 对输出对输出 没有没有影响，或称影响，或称 对对 具有不变性。具有不变性。06-7-20控制工程基础1206-7-20控制工程基础12由于由于 分母的分母的s s阶次一般比分子的阶次一般比分子的s s阶次高，故式阶次高，故式(6-19)(6-19)的的条件在工程实践中只能近似地得到满足。条件在工程实践中只能近似地得到满足。为了补偿扰动对系统输出的影响为了补偿扰动对系统输出的影响 (6-19)对扰动进行全补偿的条件对扰动进行全补偿的条件 从结构上看，利用双通道原理：从结构上看，利用双通道原理：（1 1）一条由干扰信号经）一条由干扰信号经 、到达第二个相加点。到达第二个相加点。（2 2）一条由干扰信号直接到达相加点。）一条由干扰信号直接到达相加点。满足（满足（6-196-19）条件后，两路信号在此点相加，大小相等，）条件后，两路信号在此点相加，大小相等，方向相反，实现了方向相反，实现了全补偿。全补偿。06-7-20控制工程基础1306-7-20控制工程基础132.2.按输入进行补偿按输入进行补偿图图6-11 6-11 按输入补偿的复合控制系统按输入补偿的复合控制系统？补偿器在系统的回路之外，可以先设计系统的回路，保证其有补偿器在系统的回路之外，可以先设计系统的回路，保证其有良好的动态性能，然后设计补偿器良好的动态性能，然后设计补偿器 的传递函数，提高系统的传递函数，提高系统的稳态精度。的稳态精度。06-7-20控制工程基础1406-7-20控制工程基础14输入信号的误差全补偿条件输入信号的误差全补偿条件 系统的输出量在任何时刻都可以完全无误差地复现输入量，系统的输出量在任何时刻都可以完全无误差地复现输入量，具有理想的时间响应特性。具有理想的时间响应特性。前馈补偿装置系统中增加了一个输入信号前馈补偿装置系统中增加了一个输入信号其产生的误差信号与原输入信号其产生的误差信号与原输入信号产生的误差信号大小产生的误差信号大小相等而方向相反。相等而方向相反。(6-20)06-7-20控制工程基础1506-7-20控制工程基础15 前面所求的稳态误差是一个终值，而不是随时前面所求的稳态误差是一个终值，而不是随时间而变化的稳态误差规律（时域中的误差应为稳态间而变化的稳态误差规律（时域中的误差应为稳态分量与瞬态分量之和，这里指的是稳态分量）。分量与瞬态分量之和，这里指的是稳态分量）。6.5 6.5 动态误差系数动态误差系数动态误差的求法：动态误差的求法：误差传递函数为：误差传递函数为：当当 很简单时，可直接通过进行拉氏反变换得到很简单时，可直接通过进行拉氏反变换得到，动态误差为，动态误差为 的的稳态分量稳态分量，即：，即：06-7-20控制工程基础1606-7-20控制工程基础16当当 比较复杂时：比较复杂时：式中：式中：时域中的动态误差为：时域中的动态误差为：为为 时的稳态分量。时的稳态分量。06-7-20控制工程基础1706-7-20控制工程基础17动态位置误差系数，动态位置误差系数，动态速度误差系数，动态速度误差系数，动态加速度误差系数动态加速度误差系数，定义：定义：06-7-20控制工程基础1806-7-20控制工程基础18例例 设某单位反馈控制系统的开环传递函数设某单位反馈控制系统的开环传递函数求输入为求输入为 的系统误差。的系统误差。解：系统的误差传递函数为解：系统的误差传递函数为06-7-20控制工程基础1906-7-20控制工程基础19若若，则当，则当 时，时，06-7-20控制工程基础206 63 3作作 业业习题：习题：P211 P211 6 68 86 612126 619196 6202021谢谢！结束