自动控制原理整理

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1、自动控制原理整理第一章绪论>自动控制：自动控制，就是在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（控制装置），使机器、设备或生产过程（控制对象）的某个工作状态或参数（被控量）自动地按照预定的规律运行。>自动控制系统：是指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统。它是控制对象以及参与实现其被控制量自动控制的装置或元部件的组合，一般由控制装置和被控刈像组成。一般包括三种机构：测量机构、比较机构、执行机构。>反馈：把输出塑送回到系统的输入端并与输入信号比较的过程。>反馈控制系统的基本组成：测量元件、给定元件、比较元件、放大元件、执行元件、校正元件>控制方式（1）反馈控制方式（2）

2、开环控制方式（3）复合控制方式>控制系统的分类（1）恒值系统和随动系统（按参考输入形式分类）（2）线性系统和非线性系统（按照组成系统的元件特性分类）（3）连续系统和离散系统（按照系统内信号的传递形式分类）>控制系统的性能指标：稳定性、快速性、准确性，即稳准快。第二章控制系统的数学模型>定义：数学模型是描述系统内部物理量（或变量）之间关系的数学表达式。>建立方法：解析法、实验法>线性系统：能够用线性数学模型（线性的代数方程、微分方程、差分方程等）描述的系统,称为线性系统。重要性质：叠加原理，即具有可叠加性和均匀性。单位阶跃函数l（t）1(0=]0/<0.1z>0单位阶跃函数的拉氏

3、变换为Soo]o~7ooF^=e-Stdt0单位脉冲函数0£单位脉冲函数的拉氏变换为传递函数的定义与性质定义：线性定常系统的传递函数为零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与系统输入量的拉氏变换之比。所谓零初始条件是指1）输入量在t>0时才作用在系统上，即在t=o-时系统输入及各项导数均为零；2）输入量在加于系统Z前，系统为稳态，即在仁0-时系统输出及其所有导数项为零。性质：•传递函数是复变量s的有理真分式函数，分子多项式的次数m低于或等于分母多项的次数n,所有系数均为实数；•传递函数与微分方程有相通性，可经简单置换而转换；•传递函数表征了系统本身的动态特性。

4、•只能描述线性定常系统与单输入单输出系统，不能表征内部所有状态的特征。•只能反映零初始条件下输入信号引起的输出，不能反映非零初始条件引起的输出。•服从不同动力学规律的系统可有同样的传递函数•传递函数有一定的零、极点分布图与之对应，因此传递函数的零、极点分布图也表征了系统的动态性能。零极点形式G（s）=n（-A）/=1系统零点、Z,（心1,2,…系统的特性,因此,M=1,2,・・・M的零极点图，直接分析系统特性。在零极点图上，用“x〃表示极点位置，用“圆圈〃表示零点结构图的基本组成：定义：由具有一定函数关系的环节组成的，并标明信号流向的系统的方框图，称为系统的结构图。组成：信号线

5、、引出点、比较点、方框。结构图的基本组成形式串联连接、并联连接、反馈连接>反馈连接的等效变换>比较点前后移动引出点前移在移动支路中乘以G($)。引出点后移在移动支路中乘以1/G(s)o相加点前移在移动支路中乘以1/G($)o相加点后移在移动支路中乘以G(s)o>信号流图的组成及性质源节点、阱节点、混合节点、前向通路、回路、不接触回路系统微分方程绘制、系统结构图绘制>梅森公式:1«P卞P4△k=P60>闭环系统的传递函数①r(s)=C(s)丽G)(y)G2(s)1+G,(5)G2(s)H(5)图2.18反馈控制系统在一定条件下，系统的输出只取决于反馈通路传递函数H⑸及输入信号R

6、(s)数学模型实验测定的主要方法时域测定法，频域测定法，统计相关测定法第三章线性系统的时域分析法>典型输入信号P77延迟时间td:响应曲线第一次达到其稳态值一半所需时间。上升时间tr：响应从稳态值的10%上升到稳态值90%所需时间；对有振荡系统亦可定义为响应从零第一次上升到稳态值所需时间。上升时间是响应速度的度量。峰值时间tp：响应超过其稳态值到达第一个峰值所需时间，调节时间ts：响应到达并保持在稳态值内所需时间。超调量o%：响应的最大偏离量h(tp)与稳态值h(oo)之差的百分比，即(T%=X100%力(g)稳态性能：由稳态误差。拓描述。惯性环节①(s)=C(5)_1/(7

7、)_1^y_]+]/(7)_7+i二阶系统的时域响应C($)R(s)自然频率阻尼比"松异+2如+©2=0片,2=P】,2=-他土©阻尼比＞1时二阶系统的运动状态为过阻尼状态。系统的单位跃响应无振荡、无超调、无稳态误差.Ov阻尼比＜L欠阻尼二阶系统的单位阶跃响应由稳态和瞬态两部分组成：临界阻尼（阻尼比J）系统的输出响应无超调、无振荡，由零开始单调上升，最后达到稳态值1,不存在稳态误差无阻尼（阻尼比=0）的情况系统的输出响应是无阻尼的等幅振荡过程，其振荡频率为自然频率。阻尼比越小，响应特性振