控制系統的性能評價指標

控制系統的性能評價指標

控制系統要完成一定的控制任務,必須具備一定的性能。通常,要求控制系統的輸出量應能實時、準確地按照輸入量的規定而變化,並且在兩者之間保持穩定的對應關係,對應關係儘量不受任何干擾的影響。對於不同目的的自動控制系統,往往也有不同的具體要求,但就控制系統的基本共性要求,可以歸結為以下三個方面。

1、穩定性

控制系統的穩定性是指系統在受到外部作用後,其動態過程的振盪傾向和能否恢復平衡狀態的能力。由於系統中存在慣性,當其各個參數匹配不好時,將會引起系統輸出量的振盪。如果這種振盪是發散的或等幅的,系統就是不穩定或臨界穩定的,它們都是沒有實際意義的穩定工作狀態,控制系統也就失去了工作能力。儘管控制系統振盪常常不可避免,但只有這種振盪隨著時間的推移而逐漸減小乃至消失,控制系統才是穩定的,控制系統才有實際的工作能力和使用價值。由此可見,系統穩定是控制系統能夠正常工作的首要條件,是對控制系統的首要要求。

控制系統的性能評價指標

2、快速性

控制系統響應的快速性是指在系統穩定的前提下,通過系統的自動調節,最終消除因外部作用改變而引起的輸出量與給定量之間偏差的快慢程度。快速性一般用調節時間來衡量,調節時間越短,快速性越好,但控制系統的快速性常常與相對穩定性相矛盾。

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3、準確性

控制系統響應的準確性是指在系統的自動調節過程結束後,其輸出量與給定量之間仍然存在的偏差大小,也稱穩態精度。準確性一般用穩態誤差來衡量,它是評價控制系統工作性能的重要指標,對準確性的最高要求就是穩態誤差為零。

穩定程度高、動態過程平穩性能好、能夠較快地到達系統穩態值、瞬態響應時間短、最終控制精度高、穩態誤差小是對控制系統的總體性能要求。但在一個控制系統中,穩、快、準是相互制約的:快速性好,可能引起強烈振盪;改善穩定性又可能會使響應速度變慢、精度降低。

控制系統的性能評價指標

因此,對於不同的控制系統,必須根據受控對象的具體情況,對穩、快、準的要求有所側重。例如,恆值控制系統對準確性的要求較高,隨動系統則對快速性的要求較高。


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