自动控制原理 第4章 自动控制系统的时域分析 主讲教师：朱高伟.

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1 自动控制原理 第4章 自动控制系统的时域分析 主讲教师：朱高伟

2 第4章 自动控制系统的时域分析 主要内容 自动控制系统的时域指标 一阶系统的阶跃响应 二阶系统的阶跃响应 高阶系统的阶跃响应
第4章  自动控制系统的时域分析 主要内容 自动控制系统的时域指标 一阶系统的阶跃响应 二阶系统的阶跃响应 高阶系统的阶跃响应 自动控制系统的代数稳定判据 稳态误差 小结

3 第4章 自动控制系统的时域分析 学习重点 了解典型信号和自动控制系统时域指标的定义； 掌握一阶和二阶系统分析与暂态性能指标计算方法；
第4章  自动控制系统的时域分析 学习重点 了解典型信号和自动控制系统时域指标的定义； 掌握一阶和二阶系统分析与暂态性能指标计算方法； 建立系统参数与系统暂态响应之间的对应关系； 了解系统参数对系统暂态性能指标的影响，能够定性分析高阶系统的暂态响应过程； 理解和掌握线性控制系统稳定的充要条件，会用劳斯判据判断系统的稳定性； 理解稳态误差的概念，了解系统参数对系统误差的影响，熟练掌握误差传递函数和稳态误差的计算方法。

4 第4章 自动控制系统的时域分析 1. 分析方法 时域、频域 2. 时域分析的目的
第4章  自动控制系统的时域分析 1. 分析方法 时域、频域 2. 时域分析的目的 设法从微分方程判断出系统运动的主要特征而不必准确地把微分方程解出来，从工程角度分析系统运动规律。

5 4.1 自动控制系统的时域指标 1.对控制性能的要求 (1)系统应是稳定的； (2)系统达到稳定时，应满足给定的稳态误差的要求；
4.1 自动控制系统的时域指标 1.对控制性能的要求 (1)系统应是稳定的； (2)系统达到稳定时，应满足给定的稳态误差的要求； (3)系统在暂态过程中应满足暂态品质的要求。

6 4.1 自动控制系统的时域指标 2.自动控制系统的典型输入信号 （1）阶跃函数 A=1时称为单位阶跃函数，

7 4.1 自动控制系统的时域指标 （2）斜坡函数 A=1时称为单位斜坡函数

8 4.1 自动控制系统的时域指标 （3）抛物函数 当A=1/2时，称为单位抛物线函数

9 4.1 自动控制系统的时域指标 （4）脉冲函数 当A=1时，称为单位脉冲函数（t）

10 4.1 自动控制系统的时域指标 （5）正弦函数 用正弦函数作输入信号，可以求得系统对不同频率的正弦输入函数的稳态响应，由此可以间接判断系统的性能。

11 4.1 自动控制系统的时域指标 本章主要以单位阶跃函数作为系统的输入量来分析系统的暂态响应。
4.1 自动控制系统的时域指标 本章主要以单位阶跃函数作为系统的输入量来分析系统的暂态响应。 在工程上，许多高阶系统常常具有近似一、二阶系统的时间响应。因此，深入研究一、二阶系统的性能指标，有着广泛的实际意义。

12 4.2 一阶系统的阶跃响应 1.一阶系统的数学模型

13 4.2 一阶系统的阶跃响应 2.一阶系统的单位阶跃响应

14 4.2 一阶系统的阶跃响应 ts=3T(s)， （对应5%误差带） ts=4T(s)， （对应2%误差带）
4.2 一阶系统的阶跃响应 ts=3T(s)， （对应5%误差带） ts=4T(s)， （对应2%误差带） 系统的时间常数T 越小，调节时间ts越小， 响应过程的快速性也越好。

15 4.2 一阶系统的阶跃响应 例3-1 一阶系统的结构如下图所示。试求该系统单位阶跃响应的调节时间ts ；如果要求ts(5%) 0.1(秒)，试问系统的反馈系数应取何值？

16 4.2 一阶系统的阶跃响应 解： （1）首先由系统结构图写出闭环传递函数 得 T=0.1（s）
4.2 一阶系统的阶跃响应 解： （1）首先由系统结构图写出闭环传递函数 得 T=0.1（s） 因此得调节时间 ts=3T=0.3(s)，（取5%误差带）

17 4.2 一阶系统的阶跃响应 (2)求满足ts (5%) 0.1（s）的反馈系数值。
4.2 一阶系统的阶跃响应 (2)求满足ts (5%) 0.1（s）的反馈系数值。 假设反馈系数Kt(Kt>0)，那么同样可由结构图写出闭环传递函数 由闭环传递函数可得 T = 0.01/Kt 根据题意要求 ts (5%)  0.1（s） 则 ts = 3T = 0.03/Kt  0.1(s) 所以 Kt  0.3

18 4.3 二阶系统的阶跃响应 1.典型二阶系统的暂态特性 假设初始条件为零，当输入量为单位阶跃函数时，输出量的拉氏变换为

19 4.3 二阶系统的阶跃响应 系统的特征方程为 过阻尼 系统的特征根为

20 4.3 二阶系统的阶跃响应 输出量的拉氏变换：

21 4.3 二阶系统的阶跃响应 输出量的时间函数： 结论：后一项的衰减指数远比前一项大得多。这时，二阶系统的暂态响应就类似于一阶系统的响应。

22 4.3 二阶系统的阶跃响应 （2）临界阻尼 系统的特征根为 输出量的拉氏变换：

23 4.3 二阶系统的阶跃响应 输出量的时间函数：

24 4.3 二阶系统的阶跃响应 （3）欠阻尼（ ） 系统的特征根为

25 4.3 二阶系统的阶跃响应 输出量的拉氏变换：

26 4.3 二阶系统的阶跃响应 输出量的时间函数： 式中： 阻尼振荡角频率，或振荡角频率 阻尼角

27 4.3 二阶系统的阶跃响应 结论：在 的情况下，二阶系统的暂态响应的暂态分量为一按指数衰减的简谐振动时间函数；振荡程度与 有关： 越小，振荡越剧烈。

28 4.3 二阶系统的阶跃响应 （4）无阻尼（ =0） 系统的特征根为 输出量的拉氏变换为 二阶系统的暂态响应为

29 4.3 二阶系统的阶跃响应 综上所述，在不同的阻尼比时，二阶系统的暂态响应有很大的区别，因此阻尼比  是二阶系统的重要参量。当 = 0时，系统不能正常工作，而在 = 1时，系统暂态响应进行的又太慢。所以，对二阶系统来说，欠阻尼情况（ ）是最有实际意义的。

30 4.3 二阶系统的阶跃响应 2.二阶系统暂态特性指标 当 时，典型二阶系统的输出响应为 快速性指标：上升时间tr ，调节时间ts
4.3 二阶系统的阶跃响应 2.二阶系统暂态特性指标 当 时，典型二阶系统的输出响应为 快速性指标：上升时间tr ，调节时间ts 平稳性指标：最大超调量 % ，振荡次数

31 4.3 二阶系统的阶跃响应 2.二阶系统暂态特性指标 （1）上升时间tr： 系统的输出第一次达到稳态值的时间。
4.3 二阶系统的阶跃响应 2.二阶系统暂态特性指标 （1）上升时间tr： 系统的输出第一次达到稳态值的时间。 令t = tr时，xc（t）=1得

32 4.3 二阶系统的阶跃响应 结论：当n一定时，阻尼比越大，则上升时间tr越长；当一定时，n越大，则tr越短。

33 4.3 二阶系统的阶跃响应 （2）最大超调量 % 输出最大值相对于输出稳态值的误差。 用公式表示为
4.3 二阶系统的阶跃响应 （2）最大超调量 % 输出最大值相对于输出稳态值的误差。 用公式表示为 最大超调量发生在第一个周期中t = tm 时刻。 令 得

34 4.3 二阶系统的阶跃响应 因此 即 因为在n=1时出现最大超调量，所以有 。 峰值时间为

35 4.3 二阶系统的阶跃响应 将 代入得最大值为 因为 所以

36 4.3 二阶系统的阶跃响应 根据超调量的定义 在单位阶跃输入下，稳态值 ， 因此得最大超调量为
4.3 二阶系统的阶跃响应 根据超调量的定义 在单位阶跃输入下，稳态值 ， 因此得最大超调量为 结论：二阶系统的最大超调量与值有密切的关系，阻尼比越小，超调量越大。

37 4.3 二阶系统的阶跃响应 （3）调节时间ts 与稳态值之间的偏差达到允许范围（一般取5%～2%）而不再超出的暂态过程时间。
4.3 二阶系统的阶跃响应 （3）调节时间ts 与稳态值之间的偏差达到允许范围（一般取5%～2%）而不再超出的暂态过程时间。 在暂态过程中的偏差为

38 4.3 二阶系统的阶跃响应 当 或0.02时，得 忽略正弦函数的影响，认为指数项衰减到0.05 或0.02时，过渡过程即进行完毕。这样得到

39 4.3 二阶系统的阶跃响应 由此求得调节时间为 结论： 调节时间ts 近似与 成反比关系。

40 4.3 二阶系统的阶跃响应 （4）振荡次数 在调节时间ts内，波动的次数。 式中： 为阻尼振荡的周期时间。

41 4.3 二阶系统的阶跃响应 3.二阶系统特征参数与暂态性能指标之间的关系

42 4.3 二阶系统的阶跃响应 结论： （1）阻尼比 是二阶系统的一个重要参量，由值
4.3 二阶系统的阶跃响应 结论： （1）阻尼比 是二阶系统的一个重要参量，由值 的大小可以间接判断一个二阶系统的暂态品质。在过阻尼（ ）情况下，暂态特性为单调变化曲线，没有超调和振荡，但调节时间较长，系统反应迟缓。当 ，输出量作等幅振荡或发散振荡，系统不能稳定工作。 （2）一般情况下，系统在欠阻尼（ ）情况下工作。但是 过小，则超调量大，振荡次数多，调节时间长，暂态特性品质差。应注意到，最大超调量只和阻尼比这一特征参数有关。因此，通常可以根据允许的超调量来选择阻尼比 。

43 4.3 二阶系统的阶跃响应 （3）调节时间与系统阻尼比和自然振荡角频率这两个特征参数的乘积成反比。在阻尼比 一定时，可以通过改变自然振荡角频率 来改变暂态响应的持续时间。 越大，系统的调节时间越短。 （4）为了限制超调量，并使调节时间较短，阻尼比一般应在0.4～0.8之间，这时阶跃响应的超调量将在1.5%～25%之间。

44 4.3 二阶系统的阶跃响应 4.二阶工程最佳参数 令

45 4.3 二阶系统的阶跃响应 例3-2 有一位置随动系统，其结构图如下图所示，其中Kk = 4。求该系统的：1）自然振荡角频率；2）系统的阻尼比；3）超调量和调节时间；4）如果要求 ，应怎样改变系统参数Kk值。

46 4.3 二阶系统的阶跃响应 解 系统的闭环传递函数为 写成标准形式 由此得 （1）自然振荡角频率

47 4.3 二阶系统的阶跃响应 （2）阻尼比 （3）超调量 调节时间 （4）当要求 时，

48 4.3 二阶系统的阶跃响应 例3-3 为了改善例3-2系统的暂态响应性能，满足单位阶跃输入下系统超调量 的要求，今加入微分负反馈 ，如下图所示。 求微分时间常数。

49 4.3 二阶系统的阶跃响应 解 系统的开环传递函数为 系统闭环传递函数为

50 4.3 二阶系统的阶跃响应 为了使 ，令 。 由 可求得 并由此求得开环放大系数为

51 4.3 二阶系统的阶跃响应 例3-3说明： 当系统加入局部微分负反馈时，相当于增加了系统的阻尼比，提高了系统的平稳性，但同时也降低了系统的开环放大系数。

52 4.4 高阶系统的暂态响应 高阶系统的闭环传递函数形式： 将分子和分母分解成因式：

53 4.4 高阶系统的暂态响应 如果系统是稳定的，且全部的极点和零点都互不相同，而极点中包含有共轭复数极点，则当输入为单位阶跃函数时，输出量的拉氏变换为 式中： ；q为实数极点的个数，r为共轭极点的对数。

54 4.4 高阶系统的暂态响应 用部分分式展开得 单位阶跃响应为

55 4.4 高阶系统的暂态响应 结论 （1）高阶系统暂态响应各分量衰减得快慢，系统闭环极点的实部越小，即在S平面左侧离虚轴越近，则相应的分量衰减越慢，对暂态影响越大。 （2）高阶系统暂态响应各分量的系数不仅和极点在S平面中的位置有关，并且与零点的位置有关。

56 4.4 高阶系统的暂态响应 如果某极点-pj靠近一个闭环零点，远离原点及其它极点，则相应项的系数Aj比较小，该暂态分量的影响也就越小。如果极点和零点靠得很近（称为偶极子），则该极点对暂态响应几乎没有影响。 如果某极点-pj远离闭环零点，但与原点相距较近，则相应的系数Aj将比较大。因此离原点很近并且附近没有闭环零点的极点，其暂态分量项不仅幅值大，而且衰减慢，对系统暂态响应的影响很大。

57 4.4 高阶系统的暂态响应 （3）主导极点：如果高阶系统中距离虚轴最近的极点，其实部小于其它极点的实部的1/5，并且附近不存在零点，可以认为系统的暂态响应主要由这一极点决定。如果找到一对共轭复数主导极点，那么，高阶系统就可以近似地当作二阶系统来分析，并可以用二阶系统的暂态性能指标来估计系统的暂态特性。 在设计一个高阶控制系统时，我们常常利用主导极点这一概念选择系统参数，使系统具有一对共轭复数主导极点，这样就可以近似地用一阶或二阶系统的指标来设计系统。

58 4.5自动控制系统的代数稳定判据 一个线性系统正常工作的首要条件，就是它必须是稳定的。
用代数的方法判断线性系统的稳定性，分析系统参数变化对稳定性的影响，是本节要介绍的内容。

59 4.5自动控制系统的代数稳定判据 1. 线性系统稳定性的概念和稳定的充分必要条件
1. 线性系统稳定性的概念和稳定的充分必要条件 系统特征方程的根（即系统闭环传递函数的极点）全部负实数或具有负实部的共轭复数，也就是所有的闭环特征根分布在S平面虚轴的左侧。

60 4.5自动控制系统的代数稳定判据 2. 劳斯判据 系统的特征方程式的标准形式： 列劳斯表

61 4.5自动控制系统的代数稳定判据 劳斯判据： 系统特征方程的全部根都在S左半平面的充分必要条件是劳斯表的第一列系数全部是正数。
方程在右半平面根的个数等于劳斯表中第一列各元改变符号的次数。

62 4.5自动控制系统的代数稳定判据 例3-4 系统的特征方程如下，试用劳斯判据判断系统的稳定性。 系统不稳定，有2个根在S右半平面
解：列劳斯表 系统不稳定，有2个根在S右半平面

63 4.5自动控制系统的代数稳定判据 建立劳斯表过程中的两种特殊情况 （1）劳斯表中第一列出现“0” 把“0”用一个小的正数 代替，继续计算。
把“0”用一个小的正数 代替，继续计算。 若 上下符号相同，则处于临界稳定状态。

64 4.5自动控制系统的代数稳定判据 例3-5 系统的特征方程如下,试用劳斯判据判断系统的稳定性。 解：列劳斯表
第1列各元中的上面和下面的系数符号不变，故有一对虚根。系统处于临界稳定状态。 将特征方程式分解，有 解得根为

65 4.5自动控制系统的代数稳定判据 例3-6 系统的特征方程如下,试用劳斯判据判断系统的稳定性。 解：列劳斯表
系统不稳定，有两个根具有正实部。

66 4.5自动控制系统的代数稳定判据 （2）劳斯表的某一行中，所有元都等于零
这表明方程有一些大小相等且对称于原点的根。在这种情况下，可利用全0行的上一行各元构造一个辅助多项式（称为辅助方程），式中均为偶次。以辅助方程的导函数的系数代替劳斯表中的这个全0行，然后继续计算。 若第一列无变号则系统只有虚根，临界稳定； 若第一列有变号则系统右侧有根，不稳定；

67 4.5自动控制系统的代数稳定判据 例3-7 系统的特征方程如下,试用劳斯判据判断系统的稳定性。 解：列劳斯表
由上表可以看出，s3行的各项全部为零。为了求出s3～s0各项，用s4行的各元构成辅助方程式

68 4.5自动控制系统的代数稳定判据 它的导函数为 用导函数的系数4和12代替行相应的元继续算下去，得劳斯表为
结论：在新得到的劳斯表中第1列没有变号，因此可以确定在S右半平面没有特征根。另外，由于行的各元均为零，这表示有共轭虚根。系统处于临界稳定状态。

69 4.5自动控制系统的代数稳定判据 这些虚根可由辅助方程式求出。本例的辅助方程式是 由辅助方程求得虚根为

70 4.5自动控制系统的代数稳定判据 5. 参数对稳定性的影响 例3-8 系统的闭环传递函数为 式中，Kk为系统的开环放大系数。
5. 参数对稳定性的影响 例3-8 系统的闭环传递函数为 式中，Kk为系统的开环放大系数。 解：系统特征方程为

71 4.5自动控制系统的代数稳定判据 解：列劳斯表 若要系统稳定，应有

72 4.5自动控制系统的代数稳定判据 当 时，若要系统稳定，则 当 时，若要系统稳定，则
当 时，若要系统稳定，则 当 时，若要系统稳定，则 由此可见，将各时间常数的数值错开，可以允许较大的开环放大系数。

73 4.5自动控制系统的代数稳定判据 6. 相对稳定性和稳定裕量
6. 相对稳定性和稳定裕量 应用代数判据只能给出系统是稳定还是不稳定，即只解决了绝对稳定性的问题。在处理实际问题时，只判断系统是否稳定是不够的。因为，对于实际的系统，所得到参数值往往是近似的，并且有的参数随着条件的变化而变化，这样就给得到的结论带来了误差。为了考虑这些因素，往往希望知道系统距离稳定边界有多少余量，这就是相对稳定性或稳定裕量的问题。

74 4.5自动控制系统的代数稳定判据 方法： 利用代数判据，以
代入系统特征方程式，写出 z 的多项式，然后用代数判据判定 z 的多项式的根是否都在新的虚轴的左侧。

75 4.5自动控制系统的代数稳定判据 例3-9 系统特征方程式为 列劳斯表 第一列中各项符号没有改变，所以没有根在S平面的右侧，系统是稳定的。

76 4.5自动控制系统的代数稳定判据 第一列无变号， 说明系统至少有 的稳定裕量。 检查上述系统是否有 裕量。 将 代入原特征方程式，得
检查上述系统是否有 裕量。 将 代入原特征方程式，得 新的特征方程为 列出劳斯表 第一列无变号， 说明系统至少有 的稳定裕量。

77 4.6 稳 态 误 差 稳态误差 在稳态条件下，输出量的期望值与稳态值之间的差值。 扰动稳态误差
4.6 稳 态 误 差 稳态误差 在稳态条件下，输出量的期望值与稳态值之间的差值。 扰动稳态误差 由外扰而引起的，常用这一误差来衡量恒值系统的稳态品质。因为对于恒值系统，给定量是不变的。 给定稳态误差 衡量随动系统稳态品质的指标。因为对于随动系统，给定量是变化的，要求输出量以一定的精度跟随给定量的变化。

78 4.6 稳 态 误 差 1. 扰动稳态误差 扰动误差的拉氏变换： 扰动误差的传递函数：

79 4.6 稳 态 误 差 根据拉氏变换的终值定理，扰动作用下的稳态误差为

80 4.6 稳 态 误 差 例 速度负反馈系统

81 4.6 稳 态 误 差 在负载电流作用下转速误差的拉氏变换为 式中： ——系统开环放大系数。 当负载为阶跃函数时， 。则转速的稳态误差为
4.6 稳 态 误 差 在负载电流作用下转速误差的拉氏变换为 式中： ——系统开环放大系数。 当负载为阶跃函数时， 。则转速的稳态误差为 由于这一系统在负载扰动下存在稳态误差，所以称为有差系统。

82 4.6 稳 态 误 差 若将上述调速系统中的比例调节器 换成积分调节器 则速度误差的拉氏变换为 式中

83 4.6 稳 态 误 差 当负载电流作阶跃变化时，有 该系统为无差系统。 在开环传递函数中，串联积分环节，可以消除阶跃扰动的稳定误差。

84 4.6 稳 态 误 差 2. 给定稳定误差和误差系数 误差定义为
4.6 稳 态 误 差 2. 给定稳定误差和误差系数 误差定义为 这个误差是可以量测的，但是这个误差并不一定反映输出量的实际值与期望值之间的偏差。 另一种定义误差的方法是取系统输出量的实际值与期望值的差，但这一误差在实际系统中有时无法测量。 对于左图所示单位反馈系统，上述两种误差定义是相同的。

85 4.6 稳 态 误 差 给定误差的传递函数为 根据拉氏变换的终值定理，给定作用下的稳态误差为

86 4.6 稳 态 误 差 开环传递函数可以表示为 式中： N——开环传递函数中串联的积分环节的 阶次

87 4.6 稳 态 误 差 N = 0，0型系统； N = 1，Ⅰ型系统； N = 2 ，Ⅱ型系统。
4.6 稳 态 误 差 N = 0，0型系统； N = 1，Ⅰ型系统； N = 2 ，Ⅱ型系统。 N 越高，系统的稳态精度越高，但系统的稳定性愈差。一般采用的是0型、Ⅰ型和Ⅱ型系统。

88 4.6 稳 态 误 差 （1）典型输入情况下系统的给定稳态误差分析 ① 单位阶跃函数输入 0型系统： Ⅰ型系统： Ⅱ型系统：
4.6 稳 态 误 差 （1）典型输入情况下系统的给定稳态误差分析 ① 单位阶跃函数输入 0型系统： Ⅰ型系统： Ⅱ型系统： 令 ，称为位置稳态误差系数

89 4.6 稳 态 误 差 ② 单位斜坡函数输入 0型系统： Ⅰ型系统： Ⅱ型系统： 令 ，称为速度稳态误差系数

90 4.6 稳 态 误 差 ③ 单位抛物线函数输入 0型系统： Ⅰ型系统： Ⅱ型系统： 令 ，称为加速度稳态误差系数

91 4.6 稳 态 误 差 ④ 误差系数与稳态误差之间的关系 1 t 系统 0型 型

92 4.6 稳 态 误 差 （2）动态误差系数 既可求出稳态值，又可以了解到进入稳态后，误差随时间变化的规律。 误差传递函数为
4.6 稳 态 误 差 （2）动态误差系数 既可求出稳态值，又可以了解到进入稳态后，误差随时间变化的规律。 误差传递函数为 如果将分子和分母中的幂次相同的各项合并，则可写成

93 4.6 稳 态 误 差 用分母多项式除分子多项式，可把上式写为如下的s的升幂级数 由此可得误差的拉氏变换为 式中
4.6 稳 态 误 差 用分母多项式除分子多项式，可把上式写为如下的s的升幂级数 由此可得误差的拉氏变换为 式中 k 0——动态位置误差系数； k 1——动态速度误差系数； k 2——动态加速度误差系数。

94 4.6 稳 态 误 差 稳态误差值 进入稳态时的系统误差为

95 4.6 稳 态 误 差 （3）减小稳态误差的方法 ① 增大系统的开环放大系数 值不能任意增大，否则系统不稳定。
4.6 稳 态 误 差 （3）减小稳态误差的方法 ① 增大系统的开环放大系数 值不能任意增大，否则系统不稳定。 ② 提高开环传递函数中的串联积分环节的阶次N N 值一般不超过2。 ③ 采用补偿的方法 指作用于控制对象的控制信号中，除了偏差信号外，还引入与扰动或给定量有关的补偿信号，以提高系统的控制精度，减小误差。这种控制称为复合控制或前馈控制。

96 4.6 稳 态 误 差 复合控制系统结构图一 闭环传递函数为

97 4.6 稳 态 误 差 给定误差的拉氏变换为 如果选补偿校正装置的传递函数为 系统补偿后的误差 闭环传递函数为 即
4.6 稳 态 误 差 给定误差的拉氏变换为 如果选补偿校正装置的传递函数为 系统补偿后的误差 闭环传递函数为 即 这种将误差完全补偿的作用称为完全补偿。 式 称为按给定作用的不变性条件。

98 4.6 稳 态 误 差 复合控制系统结构图二 系统的扰动误差就是给定量为零时系统的输出量

99 4.6 稳 态 误 差 如果选取 则得到 这种作用是对外部扰动的完全补偿。 式 称为按扰动的不变性条件。
4.6 稳 态 误 差 如果选取 则得到 这种作用是对外部扰动的完全补偿。 式 称为按扰动的不变性条件。 实际上实现完全补偿是很困难的，采取部分补偿也可以取得显著的效果。

100 小 结 1. 时域分析是通过直接求解系统在典型输入信号作用下的时域响应来分析系统的性能的。通常是以系统阶跃响应的超调量、调整时间和稳态误差等性能指标来评价系统性能的优劣。 2. 二阶系统在欠阻尼时的响应虽有振荡，但只要阻尼比取值适当（如 左右），则系统既有响应的快速性，又有过渡过程的平稳性，因而在控制工程中常把二阶系统设计为欠阻尼。

101 小 结 3. 如果高阶系统中含有一对闭环主导极点，则该系统的暂态响应就可以近似地用这对主导极点所描述的二阶系统来表征。
小 结 3. 如果高阶系统中含有一对闭环主导极点，则该系统的暂态响应就可以近似地用这对主导极点所描述的二阶系统来表征。 4. 稳定是系统能正常工作的首要条件。线性定常系统的稳定性是系统的一种固有特性，它仅取决于系统的结构和参数，与外施信号的形式和大小以及系统的初始状态无关。不用求根而通过特征方程系数能够直接判别系统稳定性的方法，称为代数稳定判据。稳定判据只回答特征方程式的根在 s平面上的分布情况，而不能确定根的具体数值。

102 小 结 5. 稳态误差是系统控制精度的度量，也是系统的一个重要性能指标。系统的稳态误差既与其结构和参数有关，也与控制信号的形式、大小和作用点有关。 6. 系统的稳态精度与动态性能在对系统的类型和开环增益的要求上是相矛盾的。解决这一矛盾的方法，除了在系统中设置校正装置外，还可采用前馈补偿的方法来提高系统的稳态精度。

103 END