理论教育 掌握控制系统分析与设计基本要求

掌握控制系统分析与设计基本要求

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:自动控制系统分析和设计的基本要求可以归纳为三点:稳定性、准确性和快速性,即稳、准、快。保证系统稳定是对系统最基本也是最重要的要求。当系统失稳时,常常会损伤设备,甚至造成系统的彻底损坏,引起重大事故。一般控制系统的准确性控制在允许的精度范围内。

掌握控制系统分析与设计基本要求

自动控制系统分析和设计的基本要求可以归纳为三点:稳定性、准确性和快速性,即稳、准、快。

1.稳定性稳定性是自动控制系统的重要特性,也是衡量闭环控制系统性能的主要指标之一。保证系统稳定是对系统最基本也是最重要的要求。系统稳定指当系统受到外界或内部的扰动时能重新回到初始稳定运行状态的性能。系统不稳定,即系统失控,指系统受到扰动作用后被控变量不是趋于希望值,而是趋于所能达到的最大值,或在两个较大的量值之间剧烈波动或振荡。当系统失稳时,常常会损伤设备,甚至造成系统的彻底损坏,引起重大事故。如图1-8所示,曲线①是稳定系统的响应,曲线②是不稳定系统的响应。

图1-8 稳定与不稳定控制系统响应曲线

2.准确性

系统在输入信号作用下,被控量由初始稳定值变化到另一个稳定值需要一段时间,有一个变化过程,这个过程称为过渡过程。在过渡过程结束之后,系统被控量的实际值与希望值的误差称为系统的稳态误差,它是衡量系统性能的重要指标,用以表示系统的准确性。一般控制系统的准确性控制在允许的精度范围内。如图1-9所示,曲线①的准确性高,曲线②的准确性低。(www.daowen.com)

图1-9 控制系统动态响应曲线

3.快速性

快速性是指系统过渡过程结束的快慢。一般希望控制系统的过渡过程既快速又平稳,所以快速性和平稳性是衡量系统过渡过程中动态性能的主要指标。

如图1-9所示,曲线②的响应快,快速性好,曲线①的响应慢,快速性差。而曲线①的振荡幅值小,平稳性好,曲线②的振荡幅值大,平稳性差。

稳定性是系统正常工作的前提;快速性和平稳性是对稳定系统动态性能的要求;准确性是对稳定系统稳态性能的要求。只有在系统稳定的前提下,谈论其快速性及准确性才有意义。从上面的分析也可以看出,稳定性、准确性、快速性以及平稳性要求常常是互相制约、互相矛盾的,所以在进行系统设计时要考虑多方面因素,结合实际系统的具体要求,综合进行分析设计。

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