伺服控制专辑――阶跃响应

控制响应和控制精度

闭环动态性能通常通过频率响应或阶跃响应来表示，但是有时会因所谓的“小信号响应”和“大信号响应”而产生混淆。

在液压伺服系统中，是否达到“极限斜率”是小信号和大信号之间的主要区别。

阶跃响应

在阶跃响应中，当给定100%的指令信号时，很容易达到斜坡极限，斜坡极限是下图中的那根斜线(上升的最大斜率)。真正的闭环动态阶跃响应性能仅在阶跃幅值上表现出来，此时不会达到斜坡极限。当测试阶跃响应时，一定要看是大信号测试还是小信号测试。对于小信号的阶跃测试-主要考察的参数为：

•上升时间(Rise time到达稳态值90%时的时间)

•稳态时间 (setting time调整后达到稳态值的时间)

•超调(over shoot)

对于较大的阶跃响应-响应参数为：

•上升斜率

•建立时间(稳态时间)

•最大超调(%)

•步长

注意：

1.定义稳态时间的同时还必须定义容差;比如幅值在2%以内。

2.上述给定的小信号(阶跃)参数通常与幅值无关，完全由系统回路决定。该系统必须为线性系统。

3.在斜坡极限响应中，超调绝对值达到最大值，并且不随幅值进一步增加(即，超调百分比变小)，这是一种非线性。(注：阶跃响应是时域特性，与频域特性相对应。上升时间与频率可以互相转换，超调和谐振峰值互相转换。超调主要是由系统阻尼决定，与幅值无关)

4.在伺服阀中，滑阀的上升斜率由先导级的最大流量决定。大多数阀达到的阀芯极限斜率远低于25%的阶跃响应，也就是说主滑阀在很小的信号下就能达到极限上升斜率。在阀控缸系统中，斜坡极限表示加速度的极限值。在电液执行机构中，油缸的上升斜率(最大速度)由100%开度时阀的流量决定。

5. 一般情况下，电液执行机构都是使用小信号时的阶跃特性。这样可以避免撞缸。