第4章反饋控制系統特性

(Chapter4FeedbackControlSystemCharacteristics)4.1開環和閉環控制系統(Open-andClosed-LoopControlSystem)4.2控制系統對參數變化的靈敏度(SensitivityofControlSystemstoParameterVariations)4.3控制系統瞬態響應的控制(controloftheTransisentResponseofControlSystem)4.4反饋控制系統的干擾信號(DisturbanceSignalsinafeedbackControlSystem)4.5穩態誤差(Steady-StateError)4.6反饋的代價(CostofFeedback

)4.1開環和閉環控制系統

(Open-andClosed-LoopControlSystem)開環控制：開環控制系統只有輸入量經過一定方式影響輸出量，而對輸出量不進行測量，也不知它和輸入量的要求究竟差多少，即輸出量沒有參與對系統的控制，所以這種系統稱為開環控制系統。沒有反饋參與的控制。即被控制量僅受控于控制量，而對控制量無反作用。閉環控制：閉環控制系統是使系統輸出量參與了系統的控制，系統一旦受到擾動的作用產生偏差，就及時調整控制量，從而保持輸出量的恒定，所以這種系統稱為閉環控制系統。有反饋信號參與的控制。控制系統包括控制量（輸入信號）、被控制信號（輸出）、反饋信號（測量）、比較器、放大機構、執行機構等。4.2控制系統對參數變化的靈敏度

(SensitivityofControlSystemstoParameterVariations)反饋系統的優點:反饋系統的優點1：減小對象G(s)的參數變化的系統靈敏度。反饋系統的優點2：使系統的瞬態響應易于調節。反饋系統的優點3：有效地減小系統中干擾和噪聲的影響。反饋系統的優點4：減小系統的穩態誤差。參數變化對輸出的影響反饋系統的優點1：減小對象G(s)的參數變化的系統靈敏度。系統的靈敏度：系統傳遞函數的變化率與對象傳遞函數的變化率之比。設系統傳遞函數為T(s)，對象傳遞函數為G(s)則靈敏度定義為：取微小增量的極限形式，則上式變成：系統靈敏度是當變化量為微小的增量時系統傳遞函數的變化率與對象傳遞函數（或參數）的變化率之比。開環系統靈敏度：1閉環系統靈敏度：

若閉環系統的傳遞函數為：則反饋系統的靈敏度為即：當GH變化時，閉環系統的靈敏度小于開環系統的靈敏度。當GH很大時，靈敏度約為1。H(s)的變化直接影響輸出。控制系統引入反饋環節后能減小因參數變化而造成的影響，這是反饋控制系統的一個重要優點。為得到高精度的開環系統，必須非常謹慎地選擇開環因子G(s)，以滿足設計規格要求。而閉環系統對G(s)就不那么苛刻，這是因為環路增益1+GH(s)能減小系統對G(s)變化或誤差的靈敏度。利用反饋減小靈敏度的例子：反相放大器因為輸入阻抗很大，放大器的輸入電流可忽略不計(假設)，故可寫出結點n的電流方程為：運算放大器的輸出電壓受放大倍數A的影響；開環靈敏度是1；閉環放大器的靈敏度為：如果A=104，k=0.1，則即靈敏度幅值近似等于0.001，是開環靈敏度的1/1000。電路對反饋電阻Rf(或增益因子k)的變化的靈敏度為：可見，電路對k的靈敏度近似等于1。4.3控制系統瞬態響應的控制

(controloftheTransisentResponseofControlSystem)

反饋系統的優點2：使系統的瞬態響應易于調節。開環系統的瞬態響應閉環系統的瞬態響應開環和閉環系統的靈敏度開環系統的靈敏度：1閉環系統的靈敏度：對km的靈敏度開環和閉環系統的響應4.4反饋控制系統的干擾信號

(DisturbanceSignalsina