系统无差度是自动控制理论中用于描述系统稳态性能的一个重要概念,主要用于评估系统在稳态时的误差特性。具体定义和要点如下:
一、基本定义
系统无差度(或称无稳态误差)是指系统在稳态时,输出能够完全跟踪输入,即不存在稳态误差。换句话说,当输入信号存在稳态偏差时,系统输出能够最终达到输入值,而不会产生持续的偏差。
二、判定方法
系统无差度的判定主要依据开环传递函数中积分环节的个数:
无积分环节(Ⅳₖ(S)=0):系统无差度为0,称为 有静差系统;
含一个积分环节(Ⅳₖ(S)=1):系统无差度为1,为一阶无差系统;
含多个积分环节:系统无差度依次增加,每增加一个积分环节,无差度加1。
三、应用意义
系统设计:
通过无差度判定,可以设计前馈校正或串联校正装置,消除稳态误差。例如,增加积分环节或采用前馈补偿器;
性能评估:
无差度为0的系统具有最佳稳态性能,是工程控制系统中理想的目标。
四、示例
考虑一个具有一个积分环节的开环传递函数:
$$ K(s) = \frac{K_p}{s(Ts+1)} $$
其中,$T$为时间常数。该系统无差度为1,属于一阶无差系统,存在一个稳态误差,但误差随时间线性增长。
总结
系统无差度是衡量自动控制系统稳态性能的关键指标,通过积分环节的个数进行量化,并为系统校正设计提供理论依据。