自动控制理论辅导资料

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1、自动控制理论辅导资料自动控制原理学习要点指导专题一：基础基本概念较全面地了解控制理论课程的全貌，为今后进行研究给出一些专业术语及定义。1、要求（1）明确自动控制，正确理解被控对象、被控量、控制装置和自控系统等概念。（2）正确理解三种控制方式，特别是闭环控制。（3）掌握由系统工作原理图画方框图的方法，并正确判别系统的控制方式。（4）明确系统常用的分类方式，掌握各类别的含义和信息特征，特别是按数学模型分类的方式。（5）明确对自控系统的基本要求，正确理解三大性能指标的含义。2．提要（1）几个重要概念自动控制在没有人直接

2、参与的情况下，利用控制器使被控对象的被控量自动地按预先给定的规律去运行。自动控制系统指被控对象和控制装置的总体。这里控制装置是一个广义的名词，主要是指以控制器为核心的一系列附加装置的总和。共同构成控制系统，对被控对象的状态实行自动控制，有时又泛称为控制器或调节器。自动控制系统负反馈原理把被控量反送到系统的输入端与给定量进行比较，利用偏差引起控制器产生控制量，以减小或消除偏差。（2）三种基本控制方式实现自动控制的基本途径有二：开环和闭环。实现自动控制的主要原则有三：主反馈原则——按被控量偏差实行控制。补偿原则——按

3、给定或扰动实行硬调或补偿控制。复合控制原则——闭环为主开环为辅的组合控制。（3）系统分类的重点重点掌握线性与非线性系统的分类，特别对线性系统的定义、性质、判别方法要准确理解。线性系统非线性系统（4）正确绘制系统方框图绘制系统方框图一般遵循以下步骤：①搞清系统的工作原理，正确判别系统的控制方式。②正确找出系统的被控对象及控制装置所包含的各功能元件。③确定外部变量（即给定值、被控量和干扰量），然后按典型系统方框图的连接模式将各部分连接起来。（5）对自控系统的要求对自控系统的要求用语言叙述就是两句话：要求输出等于给定输

4、入所要求的期望输出值；要求输出尽量不受扰动的影响。恒量一个系统是否完成上述任务，把要求转化成三大性能指标来评价：稳定——系统的工作基础；快速、平稳——动态过程时间要短，振荡要轻。准确——稳定精度要高，误差要小。数学模型数学模型涉及到数学和物理系统的一些理论知识,有些需要进一步回顾,有些需要加深理解，特别是对时域和频域的多种数学描述方法，各种模型之间的对应转换关系，都比较复杂。学习好这些基础理论，对深入讨论自控理论具体方法至关重要。1、要求（1）正确理解数学模型的特点，对系统的相似性、简化性、动态模型、静态模型、输

5、入变量、输出变量、中间变量等概念，要准确掌握。（2）了解动态微分方程建立的一般方法。（3）掌握运用拉氏变换解微分方程的方法，并对解的结构，零输入响应，零状态响应等概念，有清楚的理解。（4）能用部分分式展开法或留数法公式进行计算。（5）正确理传递函数的定义、性质和意义。（6）正确理解开环传递函数，闭环传递函数，前向传递函数的定义，并对重要传递函数如：控制输入下闭环传递函数，扰动输入下闭环传递数函数，误差传递函数，典型环节传递函数，能够熟练掌握。（7）掌握系统结构图和信号流图两种数学图形的定义和组成方法，熟练地掌握等

6、效变换代数法则，简化图形结构，并能用梅逊公式求系统传递函数。（8）正确理解两种数学模型之间的对应关系，两种数学图型之间对应关系，以及模型和图形之间的对应关系，利用以上知识，熟练地将它们进行相互转换。2、提要作为线性系统数学模型的形式，介绍了两种解析式和两种图解法，对于每一种型式的基本概念，基本建立方法及运算以下表示。（1）微分方程式(2)传递函数（3）结构图注意几点：1、相加点与分支点相邻，一般不能随便交换。2、3、直接应用梅逊公式时，负反馈符号要记入反馈通路中的方框中去。另外对于互不接触回路的区分，特别要注意相

7、加点与分支点相邻处的情况。4、结构图可同时表示多个输入与输出的关系，这比其它几种解析式模型方便的多，并可由图直接写出任意个输入下总响应。如：运用叠加原理，当给定输入和扰动输入同时作用时，则有C(s)＝Gr(s)R(s)＋Gd(s)D(s)（4）信号流图重要公式→梅逊公式梅逊公式注意两点：1、搞清公式中各部分含义；2、公式只能用于等输入节点与较出节点之间的传输，不能用于含输入节点情况下，任意两混合节点之间的传输。四种模型之间的转换关系可用图2－81表示微分方程传递函数结构图信号流图图2－81模型转换专题二：时域分析

8、1．要求（1）正确理解时域响应的性能指标（Mp、tr、td、tp、ess等）、稳定性、系统的型别和静态误差系数等概念。（2）牢固掌握一阶系统的数学模型和典型时域响应的特点，并能熟练计算其性能指标和结构参数。（3）牢固掌握二阶系统的各种数学模型和阶跃响应的特点，并能熟练计算其欠阻尼时域性能指标和结构参数。（4）正确理解线性定常系统的稳定条件，熟练地应用劳斯判据判定系统的稳定