由于误差信号由稳态分量eS(t)和暂态分量et(t)组成,因此分别对稳态分量和暂态分量求t→∞时的极限,可得系统的稳差。即:
当t→∞时,暂态分量et(t)→0,即
当t→∞时,稳态分量eS(t)=eSS,即
故稳态系统的误差(即稳差)为eSS。
对于同时受到给定输入作用和扰动输入作用的稳定系统,如图3-18所示,它的稳差eSS包含了给定输入作用r(t)引起的稳差分量eSSr和扰动输入作用n(t)引起的稳差分量eSSn,即eSS=eSSr+eSSn。
(1)若sER(s)、sEN(s)的极点全在左半复平面,则可应用Laplace 变换的终值定理分别求出eSSr、eSSn,然后可得eSS=eSSr+eSSn。
具体过程如下:
(2)若sER(s)、sEN(s)的极点不全在左半复平面,则可以把ER(s)、EN(s)经部分分式法化为若干个简单代数式的代数和,通过Laplace逆变换求得er(t)、en(t),再求t→∞时的极限可得eSSr、eSSn,从而可以得到eSS=eSSr+eSSn。
【例3-7】 如图3-20所示,已知,F(s)=1,求:
1)r(t)=10×1(t),n(t)=1(t);
2)r(t)=1(t),n(t)=Sin4t 时系统的稳差。
解:1)
因为sER(s)的极点全在左半复平面,所以有(www.xing528.com)
因为sEN(s)的极点全在左半复平面,所以有
因为sER(s)的极点全在左半复平面,所以有
因为sEN(s)的极点为-3,±j4;它们不全在左半复平面。
求eSSn时不能用Laplace变换的终值定理,而要将EN(s)通过部分分式法化为代数和形式,从而求得en(t),再求t→∞时的极限。
对于稳差,可以做出下列小结:
(1)稳定系统的误差传递函数的极点全在左半复平面,当外界输入作用(给定输入作用、干扰输入作用)为阶跃、斜坡、抛物线、脉冲函数时,sER(s)、sEN(s)的极点全在左半复平面(或不全在左半复平面,即在左半复平面和纯虚轴上);此时,可以应用Laplace变换终值定理分别求出eSSr、eSSn,从而求出eSS。
(2)对于稳定系统,当外作用为典型谐波函数(正弦函数)时,不能套用Laplace 变换终值定理,只能通过ER(s)、EN(s)求Laplace 逆变换得到er(t)、en(t),然后取t→∞时的极限得到eSSr、eSSn,从而求出eSS。
对于复杂的系统,求解困难时,可以应用第五章的频域分析法,在频率特性函数的基础上求稳差。
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