哈尔滨工程大学大学自动控制原理辅导班笔记

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1、哈尔滨工程大学辅导班自动控制原理辅导班讲义…………哈工程内部师资考试要点：：一、控制系统的数学模型1、控制系统运动的建立；2、控制系统的传递函数的概念及求取、方框图及其简化、信号流图及梅森公式。二、线性系统的时域分析1、一阶、二阶系统的时域分析；2、线性系统的稳定性基本概念及熟练掌握劳斯(Routh)稳定判据判别稳定性的方法；3、控制系统稳态误差分析及其计算方法；4、复合控制。三、根轨迹法1、根轨迹、根轨迹方程及其绘制根轨迹的基本规则；2、理解控制系统根轨迹分析方法。四、频率响应法1、线性系统频率响应物理意义及其描述方法；2、典型环节的频率响应(幅相曲线与对数频

2、率特性曲线)；3、开环系统及闭环系统的频率响应的绘制；4、奈奎斯特(Nyquist)稳定判据和控制系统相对稳定性；5、频域指标与时域指标的关系。五、控制系统的校正与综合1、频率响应法串联校正分析法设计；2、基于频率响应法的串联、反馈校正的综合法设计。六、非线性控制系统的分析1、了解典型非线性特性的输入输出关系(数学表达及关系曲线)；2、理解非线性环节对线性系统的影响；3、相平面法、描述函数法分析非线性控制系统。七、数字控制系统的一般概念1、采样过程、采样定理、零阶保持器的基本概念。八、数字控制系统的数学基础1、Z变换的基本概念及计算方法；2、Z变换基本定理及Z反

3、变换；哈尔滨工程大学辅导班一、数字控制系统的数学描述1、脉冲传递函数的概念及闭环脉冲传递函数的求取；2、(纯)离散系统方框图及其简化的方法。二、数字控制系统分析1、Z平面的稳定性分析；2、朱利稳定判据；3、数字控制系统的暂态、稳态、误差分析。三、数字控制系统的设计1、控制系统模拟化设计方法；2、数字控制系统的离散化设计方法及最少拍离散系统设计；一、自动控制理论的分析方法：（1）时域分析法；（2）频率法；（3）根轨迹法；（4）状态空间方法；（5）离散系统分析方法；（6）非线性分析方法二、系统的数学模型(1)解析表达：微分方程；差分方程；传递函数；脉冲传递函数；频率

4、特性；脉冲响应函数；阶跃响应函数(2)图形表达：动态方框图（结构图）；信号流图；零极点分布；频率响应曲线；单位阶跃响应曲线时域响应分析一、对系统的三点要求：(1)必须稳定，且有相位裕量γ和增益裕量(2)动态品质指标好。、、、σ%(3)稳态误差小，精度高哈尔滨工程大学辅导班二、结构图简化——梅逊公式例1、解：方法一：利用结构图分析：方法二：利用梅逊公式其中特征式式中：为所有单独回路增益之和为所有两个互不接触的单独回路增益乘积之和为所有三个互不接触的单独回路增益乘积之和其中，为第K条前向通路之总增益；为从Δ中剔除与第K条前向通路有接触的项；n为从输入节点到输出节点的

5、前向通路数目对应此例，则有：通路：，特征式：则：哈尔滨工程大学辅导班例2：[2002年备考题]解：方法一：结构图化简继续化简：于是有：结果为其中=…哈尔滨工程大学辅导班方法二：用梅逊公式通路：于是：三、稳态误差（1）参考输入引起的误差传递函数：；扰动引起的误差传递函数：（2）求参考输入引起的稳态误差时。可以用、、叠加，也可以用终值定理：（3）求扰动引起的稳态误差时，必须用终值定理：（4）对阶跃输入：，如，则，哈尔滨工程大学辅导班（5）对斜坡输入：，如，则，（6）对抛物线输入：，如，则，例3：求：，令，求，令解：结构图化简：继续化简，有：当时，求得=。。。；当时，

6、有哈尔滨工程大学辅导班求得=…例4：令，求，令，求为了完全抵消干扰对输出的影响，则解：求，用用梅逊公式：则：，同理求得=…若完全抵消干扰对输出的影响，则干扰引起的输出应该为零。即=0,故=0，所以例5：[2002年题4]其中，，r(t)和n(t)分别是参考输入和扰动输入。(1)求误差传递函数和；哈尔滨工程大学辅导班(2)是否存在n1≥0和n2≥0,使得误差为零？(3)设r(t)和n(t)皆为阶跃输入，若误差为零，求此时的n1和n2解：①，，[N(s)为负]②r(t)=t,要求=0.则系统应为Ⅱ型系统,那么n1+n2=2.③r(t)=1(t),n(t)=1(t),

7、要求=0,则n1+n2=1因为如,则而事实上：可见积分环节在部分中，而不在中。故n1=1，n2=0。就可以实现要求哈尔滨工程大学辅导班例6：如图，当时，求稳态输出解：应用频率法：，则四、动态指标(1)二阶系统传递函数的标准形：(2)，θ越大，ξ越小(3)，，（Δ=5%或2%）例7：如图，要求，试确定参数K，T。哈尔滨工程大学辅导班解：，则，。由，，可得ξ=？，T=？例8：求：①选择，，使得σ%≤20%，ts=1.8秒()②求、、，并求出时的稳态误差解：①由σ%≤20%，则，求得ξ≥…由，求得≤。。。，从而得、。②由传递函数：得，，，哈尔滨工程大学辅导班当时，频率

8、法一、基本概念：G(s)