自动控制理论复习题课件.ppt

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1、自动控制原理复习内容及基本要求1．自动控制的一般概念主要内容：自动控制的任务基本控制方式：开环、闭环（反馈）控制。自动控制的性能要求：稳、快、准及最优化。基本要求：重点是反馈控制原理与动态过程的概念，以及建立原理方块图的方法。内容提要及小结（1）几个重要概念自动控制：自动控制系统：负反馈原理：自动控制系统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。在没有人直接参与的情况下，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。指被控对象和控制装置的总体。这

2、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。（2）控制系统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2．数学模型主要内容：动

3、态方程建立及线性化，传递函数及动态结构图，结构图的等效变换，梅逊公式及应用，典型环节。基本要求：重点是传递函数和动态结构图的概念，以及增量线性化、结构图等效变换的法则。利用复阻抗直接建立电路结构图的方法。典型环节的概念。内容提要及小结本章主要介绍数学模型的建立方法，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，用以下提要方式表示出来。（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。③直接应用梅逊公式时，负反

4、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)②（4）信号流图重要公式→梅逊公式注意两点：①搞清公式中各部分含义；②公式只能用于输入节点与输出节点之间的传输，不能用于不含输入节点情况下，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下图表示微

5、分方程传递函数结构图信号流图3．时域分析法主要内容：典型响应及性能指标。一、二阶系统的分析与计算。系统稳定性的分析与计算：劳斯判据。稳态误差的计算及一般规律。基本要求：重点是典型响应，性能指标诸概念及计算指标的方法，也要重视结构参数对系统响应影响的一般规律。典型响应以阶跃响应为主。劳斯判据和结构稳定性的概念。终值定理的应用。内容提要（1）时域分析法是通过直接求解系统在典型输入信号作用下的时间响应，来分析控制系统的稳定性和控制系统的动态性能及稳态性能。工程上常用单位阶跃响应的超调量、调节时间和稳态误差等性能指

6、标评价系统的优劣。许多自动控制系统，经过参数整定和调试，其动态特征往往近似于一阶或二阶系统。因此一、二阶系统的理论分析结果，常是高阶系统分析的基础。（2）时域分析法的基本方法是拉氏变换法：结构图C(s)=(s)R(s)c(t)=L-1[C(s)]（3）时域分析（i）一阶系统的时域分析一阶系统的动态特性应用一阶微分方程描述。一阶系统只有一个结构参数，即其时间常数T。时间常数T反应了一阶系统的惯性大小或阻尼程度。一阶系统的性能由其时间常数T唯一决定。一阶系统的时间常数T，也可由实验曲线求出。（ii）二阶系统的

7、时域分析二阶系统的性能分析，在自动控制理论中有着重要的地位。二阶系统含有两个结构参数，即阻尼比ξ和无阻尼振荡频率ωn。阻尼比ξ决定着二阶系统的响应模态。ξ=0时，系统的响应为无阻尼响应；ξ=1时，系统的响应称为临界阻尼响应；ξ>1时，系统的响应是过阻尼的；0<ξ<1时，系统的响应为欠阻尼响应。欠阻尼工作状态下，合理选择阻尼比ξ的取值，可使系统具有令人满意的动态性能指标。其动态性能指标有Mp、tr、td、tp，ts，一是可以从响应曲线上读取；二是它们与ξ、ωn有相应的关系，只要已知ξ、ωn，就能很容易求出动态

8、性能指标。（4）稳定性分析控制系统是否稳定，是决定其能否正常工作的前提条件。任何不稳定的系统，在工程上都是毫无使用价值的。稳定，是指系统受到扰动偏离原来的平衡状态后，去掉扰动，系统仍能恢复到原工作状态的能力。应当特别注意，线性系统的这种稳定性只取决于系统内部的结构及参数，而与初始条件和外作用的大小及形式无关。线性系统稳定的充分必要条件是：系统的所有闭环特征根都具有负的实部，或闭环特征根都分布在左半s平面。判别系统