控制工程基础总复习.docx

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1、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯精品料推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯控制工程基础总复习§1-1控制系统的基本工作原理1.自动控制在没有人的直接参与下，利用控制装置使受控对象的某些物理量准确地按预期的规律运行。2.反馈将系统输出的全部或部分返回系统的输入端，并与输入信号共同作用于系统的过程。3.反馈控制原理基于反馈基础之上的检测偏差用以纠正偏差。4.控制系统的组成受控对象控制元件反馈元件比较元件控制装置放大元件执行元件校正元件§1-2自动控制系统的分类1.按有无反馈分开环系统：系统输出端与输入端之

2、间无反馈通道，即输出对系统控制无影响闭环系统：系统输出端与输入端之间存在反馈通道，即输出对系统控制有直接的影响2.按给定量的运动规律分恒值控制系统：输入量是一个与时间无关的恒定值程序控制系统：输入量是事先给定的时间的已知函数随动系统：输入量是时间的未知函数3.按系统的反应特性分线性系统：系统中所有元件的输入输出特性都是线性的非线性系统：系统中至少有一个元件的输入输出特性是非线性的定常系统：系统数学模型的系数都是常数时变系统：系统数学模型的系数是时间的函数连续系统：系统中所有元件的输入输出都是时间的连续函数离散系统：系统中

3、至少有一处信号是脉冲序列或数码1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯精品料推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯§1-3对控制系统的基本要求有三方面的要求：稳定性、快速性、准确性第二章物理系统的数学模型及传递函数§2-1系统的建模对于我们机械系统，主要依据达朗贝尔原理和基尔霍夫定律建立数学模型§2-2传递函数1.拉氏变换：L[f(t)]f(t)estdt02.传递函数：线性定常系统在零初始条件下，系统输出量拉氏变换与输入量拉氏变换之比。3.传递函数的求法利用拉氏变换的微分定理和积分定理，即：dnf(t)n(

4、n)1L[dtn]sF(s)L[f(t)dt]snF(s)4.传递函数的性质⑴传递函数的概念只适用于线性定常系统；⑵传递函数反映的是系统的固有特性，与输入量无关；⑶只要传递函数形式相同，就是具有类似动态特性的相似系统；⑷传递函数是一种比值，可以有量纲也可以无量纲；⑸实际控制系统的传递函数，其分母阶数大于分子阶数。§2-3典型环节的传递函数1.比例环节2.惯性环节3.理想微分环节4.一阶微分环节5.积分环节6.振荡环节7.延时环节§2-4系统的方框图及其联接1.环节的基本联接方式有串联、并联和反馈联接三种方式2.闭环系统的

5、传递函数G(s)(s)1G(s)H(s)3.闭环系统的开环传递函数闭环系统前向通道传递函数与反馈通道传递函数之积称为闭环系统的开环传递函数。4.方框图的变换与简化⑴分支点移动前移：分支点前移，必须在另一分支路中串联分支点前移所跨越的传递函数。2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯精品料推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯后移：分支点后移，必须在另一分支路中串联分支点后移所跨越的传递函数的倒数。⑵相加点移动前移：相加点前移，必须在另一分支路中串联相加点前移所跨越的传递函数的倒数。后移：相加点后移，必须在另一

6、分支路中串联相加点后移所跨越的传递函数。第三章瞬态响应及误差分析§3-1时间响应与典型输入信号1.时间响应系统在输入信号的作用下，其输出随时间的变化过程，称为系统的时间响应。2.瞬态响应系统在输入信号的作用下，系统输出量从初始状态到稳定状态的响应过程。3.稳态响应系统当时间t趋于无穷大时的输出状态。4.典型输入信号⑴单位阶跃信号xi(t)0t011t0Xi(s)s⑵单位斜坡/速度信号xi(t)0t011t0Xi(s)2s⑶单位加速度信号0t01xi(t)12t0Xi(s)3ts2⑷单位脉冲信号0t或t0Xi(s)1xi(

7、t)lim10t0⑸正弦信号：xi(t)AsintXi(s)A22§3-2一阶系统的时间响应s1.一阶系统的传递函数1G(s)1Ts2.一阶系统的单位阶跃响应3⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯精品料推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯111Xo(s)Xi(s)1sTs1Ts1txo(t)1eTt03.表征一阶系统特性的参数⑴时间常数TT的大小反映了一阶系统的惯性。T越小，响应曲线上升速度越快，达到稳态值用的时间越短；⑵调整时间ts输出值达到稳态值95%或98%的响应时间定义为调整时间，它反映了系统响应

8、的快慢。§3-3二阶系统的时间响应1.二阶系统的传递函数2G(s)n22ns2snn为无阻尼固有频率；为系统阻尼比2.二阶系统的单位阶跃响应2Xo(s)n22ns2sn1s其响应的结果按照阻尼比的不同分为三种：⑴当01时，称为欠阻尼状态entsin()t0其时间响应为xo(t)1dt12式中：dn12，称为阻尼振荡