一階系統

一階系統

凡是可用一階微分方程描述的系統稱一階系統。

基本信息

簡介

英文名稱: first-order system.

定義:凡是可用一階微分方程描述的系統稱一階系統。從零極點角度來講,系統函式最多只含有一個極點和一個零點的系統是一階系統。在一階系統中,一般只含有一個儲能元件,或者是電容,或者是電感。

微分方程:τdy(t)/dt+y(t)=s0x(t),其中τ–系統時間函式;s0–系統靈敏度。

傳遞函式:H(s)=s0/(τs+1)

頻率回響函式:H(ω)=s0/(jτω+1)

相關簡介

一個系統階數是由此系統包含多少狀態變數決定的。

一個複雜的高階的系統從結構上可分解成若干的低階子系統。

複雜系統的特性並不等於組成它的簡單子系統的特性之和。

一個複雜系統的行為往往是由某些主迴路和某些主要的變數決定的

複雜系統中往往存在一些起主導作用的主迴路或主要變數。

一階系統的重要參數

指數增長及其參數

(1)指數增長方程式

一階系統 一階系統

LLEV.K=LEV.J+DT*(RT.JK)

由此式可以改寫為:

(LEV.K-LEV.J)/DT=RT.JK

脫去DYNAMO的符號,並令DT趨於0,則可得微分方程式:

dLEV(t)/dt=RT(t)

假定

RT(t)=CONST*LEV(t)CONST為比例常數

所以

dLEV(t)/dt=CONST*LEV(t)

可解的:

一階系統 一階系統

式中:

LEV(t)——狀態在t時刻的值;

LEV(0)——狀態的初始值;

CONST——比例常數;

e——自然對數基。

(2)時間常數T

時間常數定義為CONST的倒數,即T=1/CONST,T具有時間的量綱。

P91時間常數的物理意義。

時間常數T決定正反饋系統中的增長或減少的速度。當時間常數大時(或CONST小),相應的LEV(t)為較平緩的增長曲線。反之,LEV(t)為較陡峭的變化曲線。

(3)倍增時間Td

倍增時間定義為變數由初始值增至二倍的初始值所需要的時間。

Td=0.69*T

倍增時間約等於70%的時間常數T。即每經過一段時間Td,LEV的值將較前增加一倍。

一階負反饋系統的重要參數

方程式的基本形式

一階系統 一階系統

方程式:

LLEV.K=LEV.J+DT*RT.JK

RRT.KL=CONST*DISC.K

ADISC.K=GL-LEV.K

同理解得:

一階系統 一階系統

減半時間常數(或半衰期)Th

Th=0.69T

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