控制系统的要求

控制系统有三个基本要求，即稳定性、准确性和响应。

让我们讨论一下这些基本要求。

1. 稳定性

对于系统输入信号的特定变化，输出使系统的响应达到合理的值。我们也可以说可以控制的值。稳定系统的响应如下所示

这是具有单位阶跃输入的第一个系统阶跃响应。其值介于 0 和 1 之间。

• 如果特征方程的所有根都位于s平面的左半部分，则该系统被称为稳定，如下所示
  
  随着极点趋近于零，系统的稳定性降低。
• 如果任何一个根位于 s 平面的右半部分，则为不稳定。
  
  如果极点本质上是重复的，则该系统被称为不稳定系统，如下所示
  
• 如果极点靠近 s 平面左半部分的零点，则称为主导极点。如果 -a 和 -b 是 s 平面左半部分的两个极点，则 -a 被认为是该系统的主导极点，如下所示
  

因此，极点在 s 平面中的位置决定了系统的稳定性。

基于稳定性的系统进一步分为

• 绝对稳定系统
• 条件稳定系统
• 临界稳定系统

绝对稳定系统

如果系统在所有给定范围内都稳定，则称为绝对稳定系统。

例如：

如果开环和闭环控制系统的极点位于 s 平面的左半部分，则该系统被称为绝对稳定系统。

绝对稳定系统的阶跃响应如下所示

条件稳定系统

如果系统在特定数值范围内稳定，则称为条件稳定系统。

或

如果系统的环路增益位于某个范围内，则该系统被称为条件稳定系统。这意味着这种类型的系统仅在特定条件下表现出稳定性。如果违反了这些条件，系统会产生无界输出。

条件稳定系统的阶跃响应如下所示

临界稳定系统

如果系统产生具有恒定振幅和恒定振荡频率的输出，则该系统被称为临界稳定系统。应用于所有这些系统的输入是有界的。

例如：

如果开环和闭环控制系统的极点位于虚轴上，则该系统被称为临界稳定系统。

这些振荡被称为持续振荡。临界稳定系统的阶跃响应如下所示

2. 准确性

测量值与真实值的接近程度称为准确性。测量值通常与真实值不同。它是控制系统的重要要求之一。它决定了受控过程达到期望值的准确性。

准确性是系统开发过程的初始阶段。它对预测管理决策和分析准确的数据和信息有效。准确性还有助于查找测量的误差，这些误差可以以内部噪声或外部干扰的形式存在。

精度和准确度是两个不同的词，彼此独立，尽管两者都与识别系统中的误差有关。精度表示系统的测量值彼此接近的程度，而准确度表示测量值与真实值的接近程度。一个系统可以是精确的但并不准确，或者准确的但并不精确，既不准确也不精确，或者既准确又精确。理想情况下，一个系统应该既准确又精确。因此，不应混淆这两个术语。

3. 响应

仪器响应输出信号变化的速度称为系统的响应。一个理想的系统具有 100% 的准确性、完美的稳定性和即时响应的特性。在系统的实际响应的情况下，所有这些都是不可能的。