阻尼比ζ对系统瞬态响应的影响
发布时间:2008/10/9 0:00:00 访问次数:2299
对于二阶系统,可以用解析法求得阻尼比ζ对时域和频域响应性能指标的影响。但对高阶系统,多个极点会改变二阶系统的分析结论。若高阶系统的闭环主导极点是一对共轭复极点,则可以参考二阶系统的分析结论。
假设二阶系统的开环传递函数为:
如果h(s)=1,则闭环传递函数为
式中 ζ——阻尼比;
ωn——自然(无阻尼)谐振频率。
闭环频率响应
谐振频率
谐振频率高,意味着阻尼比ζ小,因此上升时间短,响应速度快。
谐振峰值
ζ=0,即无阻尼时,mr→ ∞,ζ=0.707,mr=1即无谐振。
因此,谐振峰值mr也表示系统的相对稳定性。mr越大,瞬态响应超调量mp也越大。在0.4<ζ<0.7的范围内,1<mr<1.4代表瞬态响应性能较好。当mr>1.5时(ζ<0.4)瞬态响应出现振荡,并出现几次超调。
时域中阶跃响应的超调量mp也与阻尼比ζ有关
ζ=0,即无阻尼时,mp=1,系统振荡;ζ=1时,mp=0,系统无超调。
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对于二阶系统,可以用解析法求得阻尼比ζ对时域和频域响应性能指标的影响。但对高阶系统,多个极点会改变二阶系统的分析结论。若高阶系统的闭环主导极点是一对共轭复极点,则可以参考二阶系统的分析结论。
假设二阶系统的开环传递函数为:
如果h(s)=1,则闭环传递函数为
式中 ζ——阻尼比;
ωn——自然(无阻尼)谐振频率。
闭环频率响应
谐振频率
谐振频率高,意味着阻尼比ζ小,因此上升时间短,响应速度快。
谐振峰值
ζ=0,即无阻尼时,mr→ ∞,ζ=0.707,mr=1即无谐振。
因此,谐振峰值mr也表示系统的相对稳定性。mr越大,瞬态响应超调量mp也越大。在0.4<ζ<0.7的范围内,1<mr<1.4代表瞬态响应性能较好。当mr>1.5时(ζ<0.4)瞬态响应出现振荡,并出现几次超调。
时域中阶跃响应的超调量mp也与阻尼比ζ有关
ζ=0,即无阻尼时,mp=1,系统振荡;ζ=1时,mp=0,系统无超调。
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