《稳态误差计算》课件

稳态误差计算课程概述课程目标课程内容12帮助学生掌握稳态误差的计算方法涵盖稳态误差的基本概念、类型、影响因素、计算方法以及降低措施课程重点课程难点34重点讲解稳态误差的计算公式和应用实例理解稳态误差与系统参数之间的关系稳态概念稳态是指系统在受到扰动后，经过一段时间后，其输出量不再随时间变化而变化，并趋于一个稳定状态，也称作平衡状态系统在稳态下，其输出量不再变化，但输出量可能与输入量之间存在偏差，该偏差称为稳态误差稳态误差定义稳态误差的定义稳态误差的影响系统输出信号与输入信号之间在时间趋于无穷大时，两者之稳态误差反映了系统对输入信号的跟踪能力，直接影响系统间的偏差，称为稳态误差性能，例如，偏差过大将影响系统的精度和稳定性稳态误差类型位置误差速度误差加速度误差当输入信号为阶跃信号时，系统输当输入信号为斜坡信号时，系统输当输入信号为抛物线信号时，系统出值与输入值之间存在的偏差称为出值与输入值之间的偏差称为速度输出值与输入值之间的偏差称为加位置误差误差速度误差稳态误差影响因素系统类型反馈增益输入信号类型系统类型对稳态误差有显著影响例反馈增益越高，稳态误差越小但不同的输入信号类型会产生不同的稳如，一阶系统通常具有非零的稳态误是，过高的反馈增益会导致系统的不态误差例如，阶跃输入信号会导致差，而二阶系统则可能具有零稳态误稳定非零的稳态误差，而斜坡输入信号会差导致线性增长的稳态误差稳态误差的计算步骤确定系统类型11根据输入信号类型和系统的开环传递函数确定系统类型步骤计算稳态误差系数22利用系统类型和开环传递函数计算稳态误差系数步骤计算稳态误差33利用稳态误差系数和输入信号幅值计算稳态误差稳态误差的计算公式类型公式位置误差ess=1/1+Kp速度误差ess=1/Kv加速度误差ess=1/Ka示例开环传递函数1假设开环传递函数为Gs=K/ss+1输入信号为单位阶跃信号Rs=1/s则稳态误差可以根据公式计算ess=lim s-0[Rs/1+Gs]=1/1+K示例闭环控制系统2伺服电机控制器反馈环路PID闭环控制系统通常涉及伺服电机，它们控制器是闭环控制系统中常用的反反馈环路测量输出并将其与设定值进行PID可以精确控制速度和位置馈控制组件比较，以生成误差信号示例控制系统3PI控制器通常用于提高系统稳态精度控制器的传递函数PI PI为对于一个典型的控制器，为比例增Gcs=Kp+Ki/s PIKp益，为积分增益当系统存在稳态误差时，控制器会通Ki PI过积分作用来消除误差，从而提高系统的稳态精度稳态误差降低措施极性抵消法增益提高法通过改变系统的结构或参数，使系通过提高系统的增益，可以减小稳统输出信号的极性与输入信号的极态误差，但同时也会降低系统的稳性相反，从而抵消稳态误差定性极点零点配置法-通过改变系统中的极点和零点的位置，可以改变系统的频率特性，从而改变系统的稳态误差极性抵消法原理应用通过引入一个与系统误差极性相反的零点，来抵消系统误适用于系统误差由极点产生的情况例如，在系统中引入一差个负零点，可以抵消正极点的误差影响增益提高法提高系统增益可以增加输入信号对输出增益提高通常通过调节系统中的放大器过高的增益会导致系统不稳定，因此需信号的影响或控制器来实现要谨慎选择增益大小极点零点配置法-调整系统极点和零点改善稳态误差性能通过在传递函数中添加或移除适当配置极点和零点可以降低极点和零点，可以改变系统的稳态误差，提高系统的精度动态特性，从而影响稳态误差提高系统响应速度适当配置极点和零点可以使系统更迅速地达到稳态，提高系统的响应速度测试题1题目答案一个单位反馈系统，其开环传递函数为，稳态误差为Gs=K/ss+2K/K+2求该系统的稳态误差测试题2一个控制系统解答开环传递函数为输入信号为单根据稳态误差公式稳态误差为\Gs=\frac{10}{ss+1}\,,\e_{ss}=\frac{1}{1+K_p}=位阶跃信号求稳态误差..\frac{1}{1+10}=\frac{1}{11}\.测试题3问题解答一个闭环控制系统，其开环传递函数为根据最终值定理，系统的稳态误差可以通过计算趋近于时Gs=s0，求系统的稳态误差如果输入信号为单位的闭环传递函数的极限来求得本例中，闭环传递函数为K/ss+1s+2阶跃信号，系统稳态误差为多少？，其极限为因此，系统的稳态误差为Gs/1+Gs K/31/3常见问题总结误差计算公式应用影响因素分析误差降低措施选择123如何正确运用稳态误差计算公了解哪些因素会影响稳态误差，如何根据具体情况选择合适的误式，针对不同类型的控制系统，并根据实际情况进行调整，例如差降低措施，例如极性抵消法、选择合适的公式进行计算系统参数、外部干扰等增益提高法等本章小结理解稳态误差掌握稳态误差类型12稳态误差是控制系统在达到不同的控制系统存在不同的稳定状态后，输出与输入之稳态误差类型，包括位置误间的偏差它反映了控制系差、速度误差和加速度误统的精度和性能差学习稳态误差计算方法了解降低稳态误差的策34略通过分析系统传递函数和反馈结构，可以计算出稳态误本章介绍了多种降低稳态误差，并根据结果采取措施降差的策略，包括极性抵消低误差法、增益提高法和极点-零点配置法参考文献自动控制原理控制系统设计这是一本经典的自动控制教材，涵盖了稳态误差计算等重要本书提供了关于控制系统设计和分析的详细指南，包括稳态概念误差的分析和处理课程讨论课堂互动，提出疑问组队合作，分享想法深入探讨，碰撞思维课后作业练习题案例分析文献阅读完成课本上的练习题，并思考其背后尝试分析一个实际工程中的稳态误差阅读相关文献，了解稳态误差计算的的原理和应用场景问题，并提出解决措施最新进展和研究方向评分标准课堂参与作业完成积极参与课堂讨论，并提出有按时完成所有作业，并展示出见地的观点对课程内容的理解考试表现在考试中展现对课程知识的掌握和应用能力课程反馈讲师评价学习体验课程建议请您对讲师的授课内容、方式和效果进您对课程的学习体验如何？请您分享学您对课程内容、教学模式或其他方面有行评价，并提出宝贵建议习中的收获和感受何建议？您的意见将帮助我们改进课程课程评价积极参与内容理解应用能力鼓励学生积极参与课堂讨论，分享见评估学生对课程内容的理解和掌握程考察学生将课程知识应用到实际问题解和经验度的能力课程信息课程名称课程时间12稳态误差计算每周二下午2:00-4:00课程地点授课教师34大学图书馆室王教授201致谢感谢各位同学的积极参与和认真学习。