時域回響分析

時域回響分析是一個控制學術語,用於分析控制形態。

簡介

系統在施加一定形式的輸入信號後,研究系統的輸出量隨時間的變化規律。控制系統的時域回響由動態過程和穩態過程兩部分組成,其中動態過程是指系統從初始狀態經歷了一段時間的變化,達到最終狀態的回響過程;穩態回響過程是指動態過程結束後系統的穩定輸出狀態。

其中,瞬態回響:系統受到外加作用的激勵後,從初始狀態到最終狀態的回響過程稱為瞬態回響。

穩態回響:時間趨於無窮大時,系統的輸出狀態為穩態回響。

基礎知識

時域分析法直接在時間域中對系統進行分析,可以提供系統時間回響的全部信息,具有直觀、準確的特點。為了研究控制系統的時域特性,經常採用瞬態回響(如階躍回響、脈衝回響和斜坡回響)。本次實驗從分析系統的性能指標出發,給出了在MATLAB環境下獲取系統時域回響和分析系統的動態性能和穩態性能的方法。

用MATLAB求系統的瞬態回響時,將傳遞函式的分子、分母多項式的係數分別以s的降冪排列寫為兩個數組num、den。由於控制系統分子的階次m一般小於其分母的階次n,所以num中的數組元素與分子多項式係數之間自右向左逐次對齊,不足部分用零補齊,缺項係數也用零補上。

時域回響分析的實驗

通過調整系統的參數可改變系統阻尼係數,從而改變系統動態性能。

當阻尼係數小於1為欠阻尼,阻尼係數越小,系統超調越大,峰值時間越小,調整時間越大。

當阻尼係數等於1為臨界阻尼,無超調,調整時間最小。

當阻尼係數大於1為過阻尼,阻尼越大,回響越慢,調整時間越大。

1.

通過調整系統的參數可改變系統阻尼係數,從而改變系統動態性能。

2.

當阻尼係數小於1為欠阻尼,阻尼係數越小,系統超調越大,峰值時間越小,調整時間越大。

3.

當阻尼係數等於1為臨界阻尼,無超調,調整時間最小。

4.

當阻尼係數大於1為過阻尼,阻尼越大,回響越慢,調整時間越大。

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