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时间:2015-08-25 18:28来源:www.eadianqi.com 编辑:自动控制网
1.定义 指系统的响应(输出)在时域的表现形式,或系统的动力学方程在一定初始条件下的解。 2. 内容 瞬态响应系统在某一输入信号的作用下其输出量从初始状态到稳定状态的响应过程。 稳态响应当某一输入后,系统在时间趋于无穷大时的输出状态。 零输入响应由

1.定义
  指系统的响应(输出)在时域的表现形式,或系统的动力学方程在一定初始条件下的解。
  2. 内容
瞬态响应——系统在某一输入信号的作用下其输出量从初始状态到稳定状态的响应过程。
稳态响应——当某一输入后,系统在时间趋于无穷大时的输出状态。
零输入响应——由无输入时系统初始状态引起的响应。
零状态响应——在无输入时系统初始状态为零,而仅由输入引起的响应。
  例题:
  如下图所示的电路,当初始条件不为零,系统的输入电压为Ui(t)=UiR(常量),求输出U0(t)


  结论
1)A和B这两项是由Ui(t)=UiR(常量引起的)、初始状态为零的输出,是零状态响应。由此,通过传递函数所得到的时间响应就是零状态响应。
C项是由系统的初始状态U0(0)引起的、输入为零时的输出,称为零输入响应(与t >0以后的输入作用无关)。在本书中除有特别说明外,其时间响应都是零状态响应。

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2)在零状态响应中的A项的变化规律完全取决于输入的变化规律,称为时间响应的稳态分量。在一般情况下,稳态分量与输入保持一定的函数关系。
B和C两项都含有衰减指数,称为时间响应的瞬态分量。当时,其瞬态分量趋于零。
3)系统在典型输入信号作用下的零状态响应由瞬态分量和稳态分量两部分组成。
在瞬态响应阶段,系统的响应是指瞬态分量和稳态分量的和。
对于稳定系统,随着时间的增长,其瞬态分量将衰减为零,所以,在稳态响应阶段系统的响应就只有稳态分量。
4)系统的稳定性取决于系统的所有特征根si(i=1,2,…,n)(即系统传递函数的极点),即Re[si]<0。
系统传递函数所有的极点都在复平面的左半平面,这时,系统稳定。
反之只要有一个Re[si]>0 ,随着时间的增长,瞬态响应增大,当时,其瞬态响应趋于无穷大,此时系统不稳定。
5) Re[si]是否大于小于零,决定了系统的瞬态响应是衰减还是发散,决定了系统是否稳定;当系统稳定时, Re[si]绝对值的大小,决定了瞬态响应是快速衰减还是慢速衰减,也决定了系统趋于稳态响应的速度。 本文来自www.eadianqi.com
  3. 典型输入信号
1)在控制工程中,常用的输入信号由两大类:
其一是系统正常工作时的输入信号;
其二是外加的测试(输入)信号,其目的是:在分析和设计控制系统时,通过这些测试(输入)信号的响应,以此作为对控制系统性能进行比较的基础。测试(输入)信号的选择要综合考虑系统的工作条件和实验目的。
2)对测试(输入)信号的要求
a. 实验信号应当具有典型性,能够反映系统工作的大部分实际情况;
b. 实验信号的形式,应当尽可能简单,便于分析处理;
c. 实验信号能使系统在最不利的情况下工作。
3)典型输入信号有:
阶跃信号、斜坡信号、加速度信号、脉冲信号和正弦信号等。
a. 阶跃信号(单位阶跃信号)

在t=0处的阶跃信号,相当与一个数值为1的信号,在t>=0时突然加到系统上,可以作为系统对恒值信号跟踪能力的实验信号。
b. 斜坡信号(速度信号)
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可以作为考察系统对等速率信号的跟踪能力的实验信号。
c. 单位加速度信号

可以作为考察系统的机动跟踪能力的实验信号。
c. 单位脉冲信号

可以作为考察系统在脉冲扰动后的复位运动,系统在脉冲扰动瞬间之后,对系统的作用变为零,但瞬间加至系统的能量使系统以何种方式运动是考察的目的。
e. 正弦信号
其拉氏变换为
主要用于系统的频率分析。
应用
若控制系统的输入量通常沿时间变化,如雷达、机床等,选择斜坡信号较恰当;
若考察船舶自动驾驶等,选择正弦信号,海浪起伏特性接近于正弦信号; 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
对于电源的通断,选择阶跃信号。
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