写在前面
PID在实际工程中最重要的工作就是调参，那么首先就要了解控制系统的性能指标。上文最后简要介绍了控制系统的基本要求，本文开始将系统学习控制系统的性能指标，内容比较多，初步计划是分三节来讲解。本文重点介绍性能指标的引入、控制系统的稳态与动态、控制系统的过渡过程、阶跃响应以及阶跃信号作用下过渡过程的四种形式。
一、性能指标的引入
当被控对象受到干扰、被控变量发生变化时，控制系统抵制干扰、纠正被控变量的过程，反映了控制系统的优劣。为此，要有评价控制系统的性能指标。
控制系统的性能指标是根据工艺对控制的要求来制定的，概括为稳定性 、准确性 和快速性。
二、控制系统的稳态与动态
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系统的稳态
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把被控变量不随时间变化的平衡状态称为系统的稳态（也称静态）。
当自动控制系统的输入和输出均恒定不变时，系统就处于一种相对稳定的平衡状态 ，系统的各个环节也都处于稳定状态，但生产还在进行，物料和能量仍然有进有出，只是平稳进行没有改变就是了。
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稳态特性
- 是指稳态时系统各环节的输入输出关系。
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系统的动态
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把被控变量随时间变化的不平衡状态称为系统的动态。
即控制系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过渡过程。当干扰破坏了系统的平衡时，被控变量就会发生变化，而控制器、控制阀等自动化装置就要产生控制作用来使系统恢复平衡。
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动态特性
- 在动态过程中系统各环节的输入输出变化关系。
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三、控制系统的过渡过程
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系统的过渡过程
- 控制系统的输入变化后，系统从原来的平衡状态，经过动态过程到达新的平衡状态的动态历程称为系统的过渡过程。
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系统的过渡响应受内部和外部两种因素的影响。
（1）内部因素：系统特性
- 系统的特性是由系统中各环节的特性和系统的结构所决定的。
（2）外部因素：输入信号
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在系统特性一定的情况下，被控变量随时间的变化规律取决于系统的输入信号。
生产中，出现的干扰信号是随机的。但在分析和设计控制系统时，为了充分体现系统的特性和分析方便，常选择一些特定的输入信号，其中常用的是阶跃信号和正弦信号。
四、阶跃响应
阶跃信号是最常用系统性能测试信号，控制对象在阶跃信号作用下的输出时间曲线，称为阶跃响应。在电子工程和控制理论中，阶跃响应是在非常短的时间之内，一般系统的输出在输入量从0跳变为1时的体现。
- 单位阶跃响应函数：
r ( t ) = R ∗ u ( t ) = { R , t ≥ 0 0 , t < 0 u ( t ) r(t)=R*u(t)= \left\{ \begin{aligned} R , t \geq 0\\ 0 , t<0 \end{aligned} \right. u(t) r(t)=R∗u(t)={R,t≥00,t<0u(t)
如图，输入信号在 t = 0 t = 0 t=0 时，阶跃上升幅度为 A A A ，其后保持。
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阶跃信号的特点
（1）阶跃信号的输入突然，对被控变量的影响也最大。如果一个控制系统能够有效地克服这种干扰，那么对其它比较缓和的干扰也能很好地克服。
（2）阶跃信号的形式简单，容易实现，便于分析、实验和计算。故更多使用阶跃信号。
五、阶跃信号作用下的过渡过程
5.1 单调衰减过程
被控变量在给定值的一侧作单调变化，最后稳定在某一数值上。
5.2 振荡衰减过程
被控变量上下波动，但幅度逐渐减小，最后稳定在某一数值上。
5.3 等幅振荡过程
被控变量在给定值附近来回波动，且波动幅度保持不变。
5.4 振荡发散过程
被控变量来回波动，且波动幅度逐渐变大，离给定值越来越远。
| 本节完 |
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觉得为时已晚的时候，恰恰是最早的时候。
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