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典型输人信号

一般说来，我们是针对某一类输入信号来设计控制系统的。某些系统，例如室温系统

或水位调节系统，其输入信号为要求的室温或水位高度，这是设计者所熟知的。但是在大

多数情况下，控制系统的输入信号以无法预测的方式变化。例如，在防空火炮系统中，敌机

的位置和速度无法预料，使火炮控制系统的输入信号具有了随机性，从而给规定系统的性

能要求以及分析和设计工作带来了困雉。为了便于进行分析和设计，同时也为了便于对各

种控制系统的性能进行比较，我们需要假定一些基本的输入函数形式，称之为典型输入信

号．所谓典型输入信号，是指根据系统常遇到的输入信号形式，在数学描述上加以理想化

的一些基本输入函数。控制系统中常用的典型输入信号有；单位阶跃函数、单位斜坡（速

度）函数、单位加速度（抛物线）函数、单位脉冲函数和正弦函数。这些函数

都是简单的时间函数，便于数学分析和实验研究。

实际应用时究竟采用哪一种典型输入信号，取决于系统常见的，工作状态；同时，在所

有可能的输入信号中，往往选取最不利的信号作为系统的典型输入信号。这种处理方法在

许多场合是可行的。例如，室温调节系统和水位调节系统，以及工作状态突然改变或突然

受到恒定输入作用的控制系统，都可以采用阶跃函数作为典型输入信号；跟踪通信卫星的

天线控制系统，以及输入信号随时间逐渐变化的控制系统，斜坡函数是比较合适的典型输

入；加速度函数可用来作为宇宙飞船控制系统的典型输入；当控制系统的输入信号是冲击

输入量时，采用脉冲函数最为合适I当系统的输入作用具有周期性的变化时，可选择正弦

函数作为典型输入。同一系统中，不同形式的输入信号所对应的输出响应是不同的，但对

于线性控制系统来说，它们所表征的系统性能是一致的。通常以单位阶跃函数作为典型输

入作用，则可在一个统一的基础上对各种控制系统的特性进行比较和研究。

应当指出，有些控制系统的实际输入信号是变化无常的随机信号，例如定位雷达天线

控制系统，其输入信号中既有运动目标的不规则信号，又包含有许多随机噪声分量，此时

就不能用上述确定性的典型输入信号去代替实际输入信号，而必须采用随机过程理论进

行处理。

为了评价线性系统时间响应的性能指标，需要研究控制系统在典型输入信号作用下

酌时间响应过程。