Оценка качества переходного процесса при воздействии ступенчатой функции
Прямые оценки качества определяют по графику переходной характеристики системы управления 
, то есть при воздействии на систему единичной ступенчатой функции:
, (1.4)
при нулевых начальных условиях, или по кривой переходного процесса регулируемой переменной 
при воздействии на вход ступенчатой функции с амплитудой, соответствующей номинальному или иному определенному значению регулируемой переменной.
Рассмотрим систему управления с единичной отрицательной обратной связью, структурная схема которой показана на рисунке 1.5.
Рисунок 1.5 – Структурная схема СУ
На вход системы поступает ступенчатый сигнал, на выходе можно наблюдать реакцию системы, кроме того, в качестве переходного процесса может рассматриваться изменение ошибки регулирования:
. (1.5)
Примерные графики изменения сигнала на выходе и ошибки регулирования показаны соответственно на рисунках 1.6 и 1.7.
Рисунок 1.6 – График переходной характеристики
Рисунок 1.7 – График установившейся ошибки
Рассмотрим прямые оценки качества переходных процессов, показанные на рисунках 1.6 и 1.7:
1. 
– минимальное время, по истечении которого регулируемая величина будет оставаться близкой к установившемуся значению с заданной точностью:
,
где Δ – предварительно задается в процентах от установившегося значения 
, где нет определенных требований – принимают Δ % = 5%.
2. σ – перегулирование – максимальное отклонение от установившегося значения, выраженное в относительных единицах или процентах:
.
Обычно требования по перегулированию составляют 
, иногда к качеству процессов может быть предъявлено требование 
, на пример в системах позиционирования манипуляторов промышленных роботов.
3. 
– частота колебаний: 
,
где 
– период колебаний для колебательных процессов.
4. 
– это число полных колебаний, которое имеет или 
за время регулирования 
, обычные требования по числу колебаний 
, в некоторых системах накладывают ограничение на колебательность 
, например, в системах с существенным люфтом в механических передачах.
5. 
– время достижения первого максимума.
6. 
– время нарастания переходного процесса, время от начала переходного процесса до момента первого пересечения графиком линии установившегося значения.
Синтез СУ
Если в результате компьютерного моделирования установлено, что СУ оказалась неустойчивой или ее показатели качества не соответствуют заданным, то дальнейший процесс моделирования сводится к синтезу СУ в соответствии с рекомендациями, изложенными далее /4,6-8/.
Синтез СУ– процедура определения структуры и параметров системы по заданным показателям качества управления.
Для решения задачи синтеза, например, алгоритмической структуры типовой одноконтурной СУ должны быть известны:
- передаточная функция объекта управления Wо(p);
- возмущение, действующее на выходе объекта, f(p), рисунок 2.1.
Рисунок 2.1 – Алгоритмическая структура типовой одноконтурной СУ
Результатом решения задачи синтеза алгоритмической структуры должна быть передаточная функция регулятора 
.