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典型輸人信號

一般說(shuō)來(lái)，我們是針對某一類(lèi)輸入信號來(lái)設計控制系統的。某些系統，例如室溫系統

或水位調節系統，其輸入信號為要求的室溫或水位高度，這是設計者所熟知的。但是在大

多數情況下，控制系統的輸入信號以無(wú)法預測的方式變化。例如，在防空火炮系統中，敵機

的位置和速度無(wú)法預料，使火炮控制系統的輸入信號具有了隨機性，從而給規定系統的性

能要求以及分析和設計工作帶來(lái)了困雉。為了便于進(jìn)行分析和設計，同時(shí)也為了便于對各

種控制系統的性能進(jìn)行比較，我們需要假定一些基本的輸入函數形式，稱(chēng)之為典型輸入信

號.所謂典型輸入信號，是指根據系統常遇到的輸入信號形式，在數學(xué)描述上加以理想化

的一些基本輸入函數�？刂葡到y中常用的典型輸入信號有;單位階躍函數、單位斜坡(速

度)函數、單位加速度(拋物線(xiàn))函數、單位脈沖函數和正弦函數。這些函數

都是簡(jiǎn)單的時(shí)間函數，便于數學(xué)分析和實(shí)驗研究。

實(shí)際應用時(shí)究竟采用哪一種典型輸入信號，取決于系統常見(jiàn)的，工作狀態(tài);同時(shí)，在所

有可能的輸入信號中，往往選取較不利的信號作為系統的典型輸入信號。這種處理方法在

許多場(chǎng)合是可行的。例如，室溫調節系統和水位調節系統，以及工作狀態(tài)突然改變或突然

受到恒定輸入作用的控制系統，都可以采用階躍函數作為典型輸入信號;跟蹤通信衛星的

天線(xiàn)控制系統，以及輸入信號隨時(shí)間逐漸變化的控制系統，斜坡函數是比較合適的典型輸

入;加速度函數可用來(lái)作為宇宙飛船控制系統的典型輸入;當控制系統的輸入信號是沖擊

輸入量時(shí)，采用脈沖函數較為合適I當系統的輸入作用具有周期性的變化時(shí)，可選擇正弦

函數作為典型輸入。同一系統中，不同形式的輸入信號所對應的輸出響應是不同的，但對

于線(xiàn)性控制系統來(lái)說(shuō)，它們所表征的系統性能是一致的。通常以單位階躍函數作為典型輸

入作用，則可在一個(gè)統一的基礎上對各種控制系統的特性進(jìn)行比較和研究。

應當指出，有些控制系統的實(shí)際輸入信號是變化無(wú)常的隨機信號，例如定位雷達天線(xiàn)

控制系統，其輸入信號中既有運動(dòng)目標的不規則信號，又包含有許多隨機噪聲分量，此時(shí)

就不能用上述確定性的典型輸入信號去代替實(shí)際輸入信號，而必須采用隨機過(guò)程理論進(jìn)

行處理。

為了評價(jià)線(xiàn)性系統時(shí)間響應的性能指標，需要研究控制系統在典型輸入信號作用下

酌時(shí)間響應過(guò)程。