控制系统的性能评价指标

控制系统的性能评价指标

控制系统要完成一定的控制任务,必须具备一定的性能。通常,要求控制系统的输出量应能实时、准确地按照输入量的规定而变化,并且在两者之间保持稳定的对应关系,对应关系尽量不受任何干扰的影响。对于不同目的的自动控制系统,往往也有不同的具体要求,但就控制系统的基本共性要求,可以归结为以下三个方面。

1、稳定性

控制系统的稳定性是指系统在受到外部作用后,其动态过程的振荡倾向和能否恢复平衡状态的能力。由于系统中存在惯性,当其各个参数匹配不好时,将会引起系统输出量的振荡。如果这种振荡是发散的或等幅的,系统就是不稳定或临界稳定的,它们都是没有实际意义的稳定工作状态,控制系统也就失去了工作能力。尽管控制系统振荡常常不可避免,但只有这种振荡随着时间的推移而逐渐减小乃至消失,控制系统才是稳定的,控制系统才有实际的工作能力和使用价值。由此可见,系统稳定是控制系统能够正常工作的首要条件,是对控制系统的首要要求。

控制系统的性能评价指标

2、快速性

控制系统响应的快速性是指在系统稳定的前提下,通过系统的自动调节,最终消除因外部作用改变而引起的输出量与给定量之间偏差的快慢程度。快速性一般用调节时间来衡量,调节时间越短,快速性越好,但控制系统的快速性常常与相对稳定性相矛盾。

控制系统的性能评价指标

3、准确性

控制系统响应的准确性是指在系统的自动调节过程结束后,其输出量与给定量之间仍然存在的偏差大小,也称稳态精度。准确性一般用稳态误差来衡量,它是评价控制系统工作性能的重要指标,对准确性的最高要求就是稳态误差为零。

稳定程度高、动态过程平稳性能好、能够较快地到达系统稳态值、瞬态响应时间短、最终控制精度高、稳态误差小是对控制系统的总体性能要求。但在一个控制系统中,稳、快、准是相互制约的:快速性好,可能引起强烈振荡;改善稳定性又可能会使响应速度变慢、精度降低。

控制系统的性能评价指标

因此,对于不同的控制系统,必须根据受控对象的具体情况,对稳、快、准的要求有所侧重。例如,恒值控制系统对准确性的要求较高,随动系统则对快速性的要求较高。


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