控制工程实践(6)——典型外部作用

研究典型外部作用,目的是评价控制系统的性能。事实上,比较复杂的实际外部指令信号,可以看做是这些典型外部作用的组合。如果系统在这些典型外部作用下运行能满足性能要求,那么在实际指令工作下,也同样可以满足要求。

为便于用统一的方法研究和比较控制系统的性能,通常选用几种确定性函数作为典型外作用。

⑴阶跃信号

阶跃信号

实际系统中,意味着t=0时突然加到系统上一个幅值不变的外作用。

单位阶跃函数用下式表示

时刻出现的阶跃函数

实例:电源电压突然跳动,负载突然增大或减小。

一般将阶跃函数作用下系统的响应特性作为评价系统动态性能指标的依据,其中包括上升时间、超调量、稳定时间、稳态误差。

⑵斜坡函数

斜坡函数

 

斜坡函数表示作用量随时间线性增加或减小,实际工程中常用的是三角波指令,通过测试斜坡静差,可以验证控制系统型别。

⑶脉冲函数

单位脉冲函数

单位脉冲函数

脉冲函数宽度为零,在t=0时幅值无穷大,是积分面积为A的极限脉冲。现实中不存在这样的信号,但确实在数学上分析控制系统非常有用的工具,脉冲响应能反映控制系统的传递函数特性。

⑷正弦函数

伺服系统经常在这种正弦函数作用下工作,例如轨迹规划,采用正弦函数,避免了信号微分导致的尖峰或突变,能使运动系统平稳运行。

最重要的是,系统在正弦信号作用下的响应,即为频率响应,是研究控制系统性能的重要依据。

我们设计好控制系统后,为验证系统性能好坏,就要给系统输入这些典型信号,观察系统对这些信号的响应特性,从而对系统性能进行判断。

 

 

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