自控原理复习总结

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1、自动控制原理自控控制是指在没有人的直接干预下，利用物理装置对生产设备或工艺过程进行合理的控制，使被控制的物理量保持恒定，或者按照一定的规律变化。反馈的输出量与输入量相减，称为负反馈；反之，则称为正反馈。自动控制原理系统基本组成示意图o测量元件：测量被控对象的需要控制的物理量，如果这个物理量是非电量，一般需要转化为电量。o给定元件：给出与期望的被控量相对应的系统输入量。o比较元件：把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的输入量进行比较，求出它们之间的偏差。o放大元件：将比较元件给出的偏差进行放大，用来推动执行元件去控制

2、被控对象。o执行元件：直接作用于被控对象，使其被控量发生变化，达到预期的控制目的。o校正元件：也称补偿元件，它是结构或参数便于调整的元件。对自动控制系统性能的基本要求：稳定性、快速性、准确性系统的传递函数：线性系统，在零初始条件下，输出信号的拉普拉斯变换与输入信号的拉普拉斯变化之比。典型环节：比率环节：惯性环节：积分环节：微分环节：一阶微分环节：振荡环节：延迟环节：数学模型：微分方程、传递函数、结构图、信号流图、频率特性等结构图的等效变换：（例）1G2G3G1H32HH+)(sR)(sC1G1H)(sR)(sC)(132

3、3232HHGGGG++ÞÞÞ)(sR)(sC13213232321)(1HGGGHHGGGGG+++1G1H)(sR)(sC)(13232321HHGGGGG++无源电气网络的传递函数：P46习题2.7用梅森公式求系统的闭环传递函数：P38例2.9第三章：典型输入信号：动态性能指标：¡1．延迟时间td：响应曲线第一次达到稳态值的一半所需的时间，叫延迟时间。¡2．上升时间tr：响应曲线从稳态值的10%上升到90%所需的时间。对于有振荡的系统，也可定义为响应从零第一次上升到稳态值所需的时间。¡3.峰值时间tp：响应曲线超过

4、其稳态值达到第一个峰值所需要的时间。¡4.调节时间ts：指响应到达并保持在稳态值或内所需的时间。¡5.超调量：指响应的最大偏离量h(tp)与稳态值的差与稳态值的比，用百分号来表示，即¡6．振荡次数m:：是指在调节时间ts内，h(t)波动的次数。稳态性能指标：稳态误差一阶系统单位阶跃相应曲线二阶系统在不同值得瞬态相应曲线二阶系统阶跃响应的性能指标：临界阻尼；过阻尼；欠阻尼超调量只是的函数，阻尼比越小超调量越大左图为：阻尼比与超调量之间的关系调节时间的计算：劳斯判据：系统特征方程式的根全部都再s左半平面的充分必要条件是劳斯表

5、的第一列系数全部为正数。如果劳斯表第一列出现小于零的数值，系统就不稳定，且第一列各系数符号的改变次数，代表特征方程式的正实部根的数目。（P66）掌握绘制系统根轨迹的基本法则对于稳定的系统，闭环主导极点越远离虚轴，即闭环主导极点的实部绝对值越大，系统振荡越严重，从而系统超调量增大，振荡次数增多，引起系统的调整时间增加。常见的开环零极点分布及相应的根轨迹图（P101）作业4-4（P120）答案：]惯性环节的伯德图Nyquist图绘制方法：①写出A(ω)和j(ω)的表达式；②分别求出ω=0和ω=+∞时的G(jω)；③求Nyqu

6、ist图与实轴的交点；④如果有必要，可求Nyquist图与虚轴的交点，交点可利用G(jω)的实部Re[G(jω)]=0的关系式求出，也可利用∠G(jω)=n·90°(其中n为正整数)求出；⑤必要时画出Nyquist图中间几点；⑥勾画出大致曲线。系统各频段的作用：低频段：系统的稳定性能中频段：系统的动态性能高频段：系统的抗干扰能力例题5-4（P139）例题5-8（P152）重要串联超前校正和串联滞后校正方法的适用范围和特点：（1）超前校正是利用超前网络的相角超前特性对系统进行校正，而滞后校正则是利用滞后网络的幅值在高频衰减

7、特性。（2）用频率法进行超前校正，旨在提高开环对数幅频渐进线在截止频率处的斜率(-40dB/dec提高到-20dB/dec)，和相位裕度，并增大系统的频带宽度。频带的变宽意味着校正后的系统响应变快，调整时间缩短。（3）对同一系统超前校正系统的频带宽度一般总大于滞后校正系统，因此，如果要求校正后的系统具有宽的频带和良好的瞬态响应，则采用超前校正。当噪声电平较高时，显然频带越宽的系统抗噪声干扰的能力也越差。对于这种情况，宜对系统采用滞后校正。（4）超前校正需要增加一个附加的放大器，以补偿超前校正网络对系统增益的衰减。（5）滞

8、后校正虽然能改善系统的静态精度，但它促使系统的频带变窄，瞬态响应速度变慢。如果要求校正后的系统既有快速的瞬态响应，又有高的静态精度，则应采用滞后-超前校正。工程最佳系统：二阶工程最佳系统、三阶工程最佳系统、四阶工程最阶系统。采样定理：若已知连续信号的最大角频谱为，采样周期为，则当采样周期满足时，采样信号才能较好地复现