《自动控制原理》综述报告

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1、《自动控制原理》综述报告摘要：在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的的作用。所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。例如，数控车床按照预定程序自动地工作；化学反应炉的温度或压力自动地维持恒定；雷达和计算机组成的导弹发射和制导系统，这一切都是以应用高水平的自动控制技术为前提的。关键字：控制响应稳定正文：9一、控制系统的数学模型要求：根据系统结构图应用结构图的等效变换和简化或者应用信号流图与梅森公式求传递函数（方法不同，但同一系统

2、两者结果必须相同）一、控制系统3种模型，即时域模型----微分方程；复域模型——传递函数；频域模型——频率特性。其中重点为传递函数。线性定常系统的传递函数是在零初始条件下，系统输出量的拉氏变换式与输入量的拉氏变换式之比二、结构图的等效变换和简化1．等效原则：变换前后变量关系保持等效，简化的前后要保持一致2．结构图基本连接方式只有串联、并联和反馈连接三种。如果结构图彼此交叉，看不出3种基本连接方式，就应用移出引出点或比较点先解套，再画简。其中：三.应用信号流图与梅森公式求传递函数梅森公式：式中，P—总增益；n—前向通道总数；Pk—第k条前

3、向通道增益；△—系统特征式，即Li—回路增益；∑La—所有回路增益之和；∑LbLc—所有两个不接触回路增益乘积之和；∑LdLeLf—所有三个不接触回路增益乘积之和；△k—第k条前向通道的余因子式，在△计算式中删除与第k条前向通道接触的回路。二、线性系统的时域分析要求：1）会分析系统的时域响应，包括动态性能指标；2）会用劳斯判据判定系统稳定性并求使得系统稳定的参数条件；93）会根据给出的系统结构图，求出系统稳态误差，并减小或消除之。一、时域分析方法和思路：已知系统输入和系统模型，求时域响应。二、线性系统稳定的充要条件是闭环特征根均需具有负

4、实部或者说的极点都在在s平面右半部分。---系统稳定性是系统本来的固有特性，与外输入信号无关。1只有当系统的特征根全部具有负实部时，系统达到稳定。2如果特征根中有一个或一个以上具有正实部，则这表明系统不稳定；3如果特征根中具有一个或一个以上的零实部根，而其余的特征根均具有负实部，则脉冲响应函数趋于常数，或者趋于等幅正弦(余弦)振荡，称为临界稳定。三、二阶系统单位阶跃响应及其欠阻尼情况下指标计算1．熟悉二阶系统单位阶跃响应的3个对应关系，即：不同阻尼比类型—不同单位阶跃的时间响应波形图---不同系统稳定性2．二阶系统欠阻尼单位阶跃响应的指

5、标计算：欠阻尼二阶系统上升时间、峰值时间、调节时间、超调量计算，其中，阻尼角，阻尼振荡频率四、附加闭环负实零点对系统影响具有闭环负实零点时的二阶系统分析对系统的作用表现为：1.仅在过渡过程开始阶段有较大影响；2.※附加合适的闭环负实零点可使系统响应速度加快，但系统的超调量略有增大；3.※负实零点越接近虚轴，作用越强。五、高阶系统的时域分析---利用闭环主导极点降阶如果在系统所有的闭环极点中，距离虚轴最近的闭环极点周围没有闭环零点，而其他闭环极点又远离虚轴，且满足式中，——为主导极点；——为非主导极点。则距离虚轴最近的闭环极点所对应的响应

6、分量随着时间的推移衰减得最慢，从而在系统的响应过程中起主导作用。一般闭环主导极点为共轭闭环主导极点或者一个实闭环主导极点。六、利用劳斯判据判定系统稳定性并求使得系统稳定的参数条件。1．根据特征方程：9，则线性系统稳定的充要条件是劳斯表首列元素均大于零；首列系数符号改变次数与分布在s平面右半部的极点个数相同。2．劳斯表特殊情况时，系统临界稳定或者不稳定。3．如果系统稳定，则特征方程系数同号且不缺项；4．利用劳斯判据判定系统稳定性七、稳态误差以及减小或者消除稳态误差1.稳态误差定义：其中，误差传递函数，2．终值定理法求稳态误差如果有理函数除

7、了在原点有唯一的极点外，在s右半平面及虚轴解析，即的极点均位于s左半平面（包括坐标原点），则根据终值定理可求稳态误差。3．系统型别ν-定义为开环传递函数在s平面的积分环节个数。其中，K：系统的开环增益（放大倍数），ν为型别。4．基于静态误差系数的稳态误差---当-输入为阶跃、速度、加速度信号及其组合信号时，静态位置误差系数，静态速度误差系数，静态加速度误差系数，5．减小或者消除稳态误差的方法：a.增大开环放大倍数（开环增益）（在保证系统稳定的前提下）b.提高系统的型别（在保证系统稳定的前提下）。c.采用复合控制方法（要知道其原理）：包括

8、输入补偿和扰动补偿两种，都可以消除稳态误差而不影响系统稳定性。三、线性系统的根轨迹法线性系统的根轨迹法要求：根据给出系统结构图---求开环传递函数---得出根轨迹方程---化成标准形式—9判断根轨迹类型--