自动控制系统性能的评估

虽然自动控制系统具有不同的类型， 但对于任何自动控制系统而言， 都要求系统的输出能对参考信号实现准确跟踪， 且在理想状态下跟踪误差为零。 然而， 由于自动控制系统的结构特点、 内外扰动等因素的影响， 当参考信号变化时， 其输出信号不可能立即实现对参考信号的无误差跟踪， 即其跟踪误差的消除是一个动态的过程。 我们对于不同的控制系统可能有不同的特殊要求， 但基本要求都是一样的， 其主要包括稳定性、 快速性和准确性， 即稳、快、 准三方面的要求。

1. 稳定性

稳定性是指系统受到外部扰动时偏离平衡状态， 但当扰动消除后又自动恢复到平衡状态的能力。 稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件， 也是我们对控制系统的基本要求。 稳定的控制系统能够始终跟踪参考信号的变化； 反之， 若控制系统不稳定， 则即便是扰动消除之后， 系统也无法回到平衡状态， 且被控量与期望值之间的偏差随时间的增加而发散。 显然， 不稳定的控制系统是无法被应用的。

2. 快速性(www.xing528.com)

控制系统仅仅具备稳定性还无法很好地完成控制任务， 还必须对其动态过程的动态性能提出要求， 其中包括动态过程的快慢、 振荡程度等。 控制系统只有具备较好的动态性能， 才能实现对参考信号的快速跟踪。 例如， 对于空空导弹飞行控制系统， 由于目标的位置信息是高动态变化的， 所以空空导弹要快速调整其姿态指向， 如果姿态调整过慢， 则有可能导致无法击中目标。 飞机的姿态控制系统如果在飞行过程当中受到阵风的干扰， 使姿态偏离平衡状态， 且在姿态恢复过程当中， 机身姿态振荡幅值过大， 则会使乘客感到不适。 因此， 控制系统对动态过程的时间和振荡幅度一般都有具体要求。

3. 准确性

准确性是评价控制系统控制精度的重要指标。 理想情况下， 当控制系统中的被控量达到平衡状态时， 其值应与期望值一致。 然而， 由于变动系统结构、 内外扰动、 非线性等因素的影响， 被控量的稳态值与期望值之间会存在稳态误差。 稳态误差是衡量控制系统控制精度的重要指标， 所以一般在控制系统设计的过程中应尽量减小或消除稳态误差。