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第 3 章 时域分析法

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第 3 章 时域分析法. 系统分析是指对系统的 稳定性 、 误差 和 动态特性 等三方面的性能指标进行分析,简称分析系统的稳定性、准确性和快速性。 建立了控制系统的数学模型后,就可以采用不同的方法分析和研 究控制系统。本章讨论的时域分析法就是其中的重要方法之一。 在时间域内,上述三方面的性能都可以通过求解描述控制系统的 微分方程来获得,而微分方程的解则由控制系统的结构参数、初 始条件以及输入信号所决定。 时域分析 是指在时间域内研究系统在一定输入信号的作用下,其输出信号随时间的变化情况。具体地说,如果系统可用以 下的线性常系数微分方程来描述 ,. - PowerPoint PPT Presentation

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  • 3 ,

    (3.1)

  • , ,

  • 1. 2. 3. 4. 5. MATLAB

  • 3.1

  • 12 1 2(3.2)(3.3) (3.2) (3.3)

  • 3.2

    T

    3.2.1

  • (3.4) t T 3.1 3.1

    3.1 (3.4)

    t0T2T3T4T5T00.6320.8650.9500.9820.9931

  • 3.1

  • 1(3.4)3.1 (1) (2) t=T T0.6320.632T (3) 3T4T95%98% T (4)

    t = 0

  • (5) (3.4)

    tT 3.2 ,

  • 3.2

  • 3.2.2

    (3.5)3.3 3.5

  • 3.3

  • TT

  • 3.2.3

    (3.6)3.4 (3.6)

  • 3.4

  • 3.2.4

    (3.7)

  • (3.8) (3.7)(3.8)

  • 3.3

    T

  • 0

  • (2) =1

    (3) >1

    (4) =0

    (5)

  • 3.3.1

    (3.9)

  • 1.0
  • 3.5 (3.10) (3.10)(3.11)

  • 3.6 3.5

  • 3.6

  • 2.=1 2-4

    3.7 (3.12)

  • 3.7

  • 3.>1

  • 3.8

    (3.13)

  • 3.8

  • 4.=0

    3.9 (3.14)

  • 3.9

  • 5.
  • 0.40.80.40.8 3.2

  • 3.2

    >1 =1 0

  • 3.2

    >1 =1 0

  • 3.2

    >1 =1 0

  • 3.1 1

    2 (3.7)

  • 3.3.2 1. 3.10 N 1 10%90% 2

  • 3 3.10

  • 4 5 N N N

  • 2. 1 (3.11)

  • 0
  • 2 (3.11)

    0

  • 3 (3.18) ; 3.3

  • 3.3

    (3.18)3.3 =0.40.8 4 3.11

    00.10.20.30.40.50.60.70.80.9110072.952.737.225.416.39.54.61.50.20

  • 0

  • =0.05, =0.02 =0.707 0.707

    3.11

  • 5 N N N (3.21) =0.05, =0.02

    N N N

  • N 0.40.8

  • 3.4

  • (3.22)

  • 1(3.22)s 2(3.22)s

  • s3.13as1s23.13b 3(3.22)

  • 3.13 a)

  • 3.13 b)

  • 3.5 3.5.1 3.14 3.14

  • 1.

    2.

    3. (3.23) (3.24)

  • 4. (3.25)(3.24)(3.23)(3.25)

  • (3.26) (3.26) 5.

    (3.27)

  • 3.5.2 (3.28) (3.28)(3.27) (3.29) 3.14 (3.26)

  • (3.30) (3.30)(3.29) (3.31)

    3.3 3.15 (3.32)

  • 3.15 3.3

  • 3.5.3 1. 3.14 1 (3.31)

  • 2 (3.31) (3.33)

  • (3.34) 3 (3.31)

  • (3.35)

  • 2. 3.14

    (3.36) 0 (3.36)

  • (3.37) 0 (3.38) (3.39)

  • 3. 10 0

    2

  • 3

    4. 1

  • 0 0 03.160

  • 3.16 0

  • 2 0 0 3.170

  • 3.17

  • 3 0 0 3.18 3.40

  • 3.4 (1) (2) (3) 3.18

  • (4) sL

    3.4

    0 0 00

  • 3.4 3.19

  • 1

    ABC 2a3.19 3.4 a)b)

  • a a

    a 3b

    b b

  • 3.5.4 2 2.49 1. 2.49

  • 2. 2.49

    (3.41) (3.40)

  • 3.

    3.5 3.20K1 K2 TMKcRCM

    (3.42)

  • 3.20 3.5

  • K1

    K3

  • 3.6 3.6.1 1. 3.21aABBACAA 3.21bA

  • AA 3.21 a

  • 3.21 b

  • 2.

  • 3. (1)

  • (2) (3) (4) (5)

  • 3.6.2

    (3.43)

  • (3.43)

    s (3.44) (3.46) (3.44) (3.45)

  • (3.55)

    (3.47)

  • [s][s]

  • [s] [s] (3.47)

  • 3.6.3 41884E. J. Routh 1.

  • (3.49) (3.48)

  • (1) (2)

    -1

  • 2. (3.50)

  • n n+1n+1

  • 3.6

    4-25-25500[s]

  • 3. (1) (n=2) (3.51)

    (2) (n=3) (3.52)

  • 3.22 3.7

  • 3.7 3.22K

  • 4. (1) 3.8

  • [s] (2)

  • 3.9

  • [s]

  • 3.7 MATLABControl Systems Toolbox3.5 00MATLAB3.6

  • 3.5

    impulse impulsenum,den impulsenum,den,t t step Stepnum,den stepnum,den,t t lsim lsimnum,den,u,t) u t

  • 3.6 3.10

    roots roots(den) denden pzmap pzmapnum,den xo

  • (1) MATLABnum=[2 20 50];den=[1 15 84 223 309 240 100];t=(0:0.1:20);figure(1);impulse(num,den,t);%Impulse Responsefigure(2);step(num,den,t);%Step Responsefigure(3);u1=(t);%Ramp. Inputhold on;plot(t,u1);lsim(num,den,u1,t);%Ramp. Responsegtext('t');

  • figure(4);u2=(t*t/2);%Acce. Inputhold on;plot(t,u2);lsim(num,den,u2,t); %Acce. Responsegtext('t*t/2');

    (2)3.23 a)3.23 3.10

  • b)3.23 3.10

  • c)3.23 3.10

  • 3.23 3.10d)

  • 3.11

    (1)MATLAB den=[1 2 3 4 5 6 7 8 9]; roots(den) (2)ans = -1.2888 + 0.4477i -1.2888 - 0.4477i -0.7244 + 1.1370i -0.7244 - 1.1370i 0.1364 + 1.3050i

  • 0.1364 - 1.3050i0.8767 + 0.8814i0.8767 - 0.8814i 43.12

    (1)MATLABnum=[3.12*10^5 6.25*10^6];den=[1 1.0*10^2 8.0*10^3 4.4*10^5 6.24*10^6]; [p,z]=pzmap(num,den);pzmap(num,den);

  • title('Pole-Zero Map');hold on; (2) p =-10.0000 +71.4143i-10.0000 -71.4143i-60.0000 -20.0000 z = -20.0321 43.24

  • 3.24 3.12

  • 3.6

  • 3.6

  • 3.6

  • 3.6

  • 3.6