稳定性,是指系统在扰动消失后,由初始偏差状态恢复到原平衡状态的性能。
稳定是控制系统的重要性能,也是系统能够正常运行的首要条件。
【李雅普诺夫】
对线性系统,若其在初始扰动下,动态过程随时间推移逐渐衰弱趋近零(原工作点),则称系统渐进稳定,简称稳定;反之,若系统在初始扰动下,动态过程随时间推移发散,则称系统不稳定。
如《控制系统结构示意图》所示,
当输入信号R(s)和主反馈信号B(s)不等时,比较装置输出为:
控制系统的稳态误差,是系统控制精度的一种度量,通常称稳态性能。显然,当系统稳定时才考虑稳态误差,所以判断系统是否稳定是讨论进一步求取稳态误差的必须前提。
由上一目录,定义系统偏差传递函数,
系统稳态误差可用拉氏变换终值定理求解:
注解:偏差信号包含瞬态分量和稳态分量,由于已经认定所讨论系统必须稳定,瞬态分量最终趋于0,因而用稳态分量代表稳态误差。
一般情况下,分子阶次为m,分母阶次为n的开环传递函数可表示为
式中K为开环增益;τ和T为时间常数;v是开环系统在s平面坐标原点上的极点的重数。
以v来对系统进行类型划分,v为0称为0型系统,v为1为Ⅰ型系统,以此类推,除复合控制外一般不采用Ⅲ型及以上的系统。
静态误差系数,是为了方便反映控制系统稳态误差而设置的系数。结合系统的型别可以快速求出系统的稳态误差。