自动控制原理复习总结课件.ppt

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1、控制原理复习总结内容：1、控制系统的基本概念2、控制系统的数学描述方法（1）微分方程—基础（2）传递函数（3）方块图和信号流图最常用的3、控制系统的三大分析方法（1）时域分析方法（2）根轨迹分析方法（3）频率特性分析方法反拉氏变换控制系统的数学描述方法系统微分方程（组）系统时间响应y(t)传递函数方块图信号流图拉氏变换控制系统数学模型的建立利用物理、化学定律建立机理模型实验方法获取数学模型（典型信号的输出响应）一阶系统单位脉冲响应g(t)→系统传递函数系统的频率特性→系统传递函数二阶系统(欠阻尼):测试单位阶跃响应的指标分析系统稳定性的方法求解系统的闭环特征方程–系统闭环特征方程劳斯稳

2、定判据–系统闭环特征方程根轨迹分析方法–系统开环传递函数（开环零极点）奈魁斯特稳定判据–系统开环频率特性稳定裕度分析法–系统开环频率特性第一章概论基本概念：1、控制系统的组成2、开环控制与闭环控制及反馈控制3、定值控制与随动控制系统控制原理复习总结控制系统研究的主要内容：1、系统分析：静态特性和动态特性2、系统设计：根据要求的性能指标设计控制系统对控制系统的基本要求：稳定性准确性：稳态误差小快速性：动态响应快，调节时间短，超调量小自动控制系统的组成控制原理复习总结第一章概论定值控制系统：输入是扰动f。随动控制系统：输入是给定r。区别在于给定值的形式。e=x-z第二章控制系统的数学模型主

3、要内容：1、基本概念2*、描述系统动态模型的几种形式及相互转换（1）微分方程（2）传递函数（3）方块图和信号流图3、建立数学模型的步骤及简单对象的数学模型控制原理复习总结*为重点一、基本概念4、建立系统的数学模型的两种方法：1、数学模型：控制系统各变量间关系的数学表达式。2、动态过程与静态过程：（1）动态响应(动态特性)从初始状态→终止状态（2）静态响应(静态特性)t→∞,y(∞)Δ=2%。Δ=5%(ts)线性系统的方程是输入和输出量x、y及它们各阶导数的线性形式。3、线性系统与非线性系统：根据描述系统方程的形式划分的。线性系统的性质：可叠加性和均匀性（齐次性）。本学期研究的主要是线性

4、定常系统。（1）机理分析法：（2）实验辨识法：控制原理复习总结第二章控制系统的数学模型二、传递函数控制原理复习总结第二章控制系统的数学模型初始条件为零的线性定常系统:输出的拉普拉斯变换与输入的拉普拉斯变换之比。定义：基本性质：微分定理(初始条件为零)，积分定理(初始条件为零)，位移（滞后）定理终值定理初值定理零点与极点：典型环节的传递函数：控制原理复习总结第二章控制系统的数学模型二、传递函数(1)比例环节：(2)一阶惯性（滞后）环节：(3)一阶超前-滞后环节：(4)二阶环节：(5)积分环节：(6)PID环节：(7)纯滞后环节：(8)带有纯滞后的一阶环节：三、方块图控制原理复习总结第二章

5、控制系统的数学模型应用函数方块描述信号在控制系统中传输过程的图解表示法。注意：画图的规范性：方块－传递函数－变量（拉氏变换式）－有向线段（箭头）－符号方块图：基本连接形式：1、串联：2、并联：串联环节总的传递函数等于各环节传递函数的乘积。并联环节总的传递函数等于各环节传递函数之和。3、反馈G(s)：前向通道传递函数，H(s)：反馈通道传递函数，G(s)H(s)：开环传递函数1+G(s)H(s)=0：闭环特征方程。单位反馈系统：负反馈：控制原理复习总结第二章控制系统的数学模型三、方块图正反馈：方块图的等效变换规则：1、在无函数方块的支路上，相同性质的点可以交换，不同性质的点不可交换控制原

6、理复习总结第二章控制系统的数学模型三、方块图注意：（1）尽量利用相同性质的点可以交换这一点，避免不同性质的点交换。（2）相加、分支点需要跨越方块时，需要做相应变换，两者交换规律找正好相反。（3）交换后，利用串、并、反馈规律计算。2、相加点后移，乘G；相加点前移加除G。3、分支点后移，除G；分支点前移，乘G。四、信号流图控制原理复习总结第二章控制系统的数学模型信号流图是一种表示系统各参数关系的一种图解法，利用梅逊公式，很容易求出系统的等效传递函数。梅逊公式总增益：例1某系统如图所示，求当R,N同时作用时输出Y的表达式。G1G2H1H2RNYN-H1-H2G1G2111RY1解（1）求Y/

7、R，设N＝0。G1G2H1H2RNYN-H1-H2G1G2111RY1（2）求Y/N，设R＝0。N-H1-H2G1G211Y1例2描述系统的微分方程组如下，已知初始条件全部为零。画出系统的方块图，并求解Y(s)/R(s)。1/sX1G2H1R1/sG1Y求解（1）方块图变换（2）方块图转为信号流图－梅逊公式求解（3）利用梅逊公式对方块图求解1/sX1G2H1R1/sG1Y（1）方块图化简1/s1+G2sH1R1/sG1Y1/s1+G2sH1R1