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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)
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
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)
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