自动控制原理部分章节归纳总结.pdf

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1、给定量（参考输入）：人为给定的并且要求系统输出量参照变化的外部指令信号，位于系统的输入端。给定量与期望的输出量之间一般存在着物理量纲转换关系。给定量可以是常值，也可以是随时间变化的已知函数或未知函数。●被控量（输出量）：位于系统的输出端，被控对象中某个需要被控制的物理量，它与给定量之间存在一定函数关系。●干扰（扰动信号）：由某些因素（外部和内部）引起的、对系统被控量产生不利影响的信号。●反馈：把取出的输出量送回输入端，并与输入信号相比较产生偏差信号的过程。若是从系统输出端到系统输入端，这种反馈称为主反馈；而其他反馈称为局部反馈。若反馈的信号与输入信号相减，使产生的偏差越来越小，则称为负反馈；反

2、之，则称为正反馈。●前向通道：系统的给定量端（输入）到被控量端（输出）所经过的通路。●偏差：给定量与反馈量之差。●误差：系统输出量的实际值与期望值之差。系统期望值是理想化系统的输出，实际中很难达到。在单位反馈情况下，期望值就是系统的给定量，则误差就等于偏差。●系统：一些部件的组合，能完成一定的任务。系统的概念可以应用于抽象的动态现象。闭环(反馈)控制系统的特点(1)系统内部存在反馈，信号流动构成闭回路；(2)偏差起调节作用。由于存在输出量反馈，使系统能在存在无法预计扰动的情况下，自动减少系统的输出量与参考输入量（或者任意变化的希望的状态）之间的偏差，故称之为反馈控制。反馈本质——测量偏差，利用

3、偏差，减少（乃至消除）偏差1.反馈控制方式（闭环控制方式）工作原理：根据被控量的反馈信息，即实际输出量，来修正控制装置对被控对象的控制作用，实现控制任务。2.开环控制方式工作原理：在控制器和被控对象之间只有正向控制而没有反馈控制，即系统的输出量对控制量没有影响反馈控制系统的特点:偏差控制，可以抑制内、外扰动对被控制量产生的影响。精度高、结构复杂，设计、分析麻烦。开环控制系统的特点：顺向作用，没有反向的联系，没有修正偏差能力，抗扰动性较差。结构简单、调整方便、成本低。3.复合控制方式工作原理：闭环控制与开环控制相结合的一种自动控制系统。在闭环控制的基础上，附加一个正馈通道，对干扰信号进行补偿，以

4、达到精确的控制效果。1.3自动控制系统的分类特点：各变量及其导数以一次幂形式出现，且无常数项和交叉相乘项；——线性各系数都是常数——定常系统中各信号随着时间连续变化——连续线性定常连续系统包括：恒值控制系统随动系统，包括伺服系统程序控制系统（1）恒值控制系统系统的输入信号是某一恒定的常值，要求系统能够克服干扰的影响，使输出量在这一常值附近微小变化。例：连续生产过程中的恒温、恒压、恒速等自动控制系统。（2）程序控制系统系统的输入信号是某一已知的时间函数（不是常数），要求系统按照该时间函数进行顺序操作,例：数控机床按给定程序加工一个工件、家用洗衣机等。3）随动控制系统系统的输入信号是一个未知

5、的随时间任意变化的函数，要求输出量能够精确地跟随输入信号变化，称为随动控制系统。随动控制系统中的被控量是机械位置或其导数时，称为伺服控制系统。例：导弹自动跟踪系统等。2线性定常离散控制系统（m≤n）ac(kn)ac(kn1)ac(k1)ac(k)01n1nbr(km)br(km1)br(k1)br(k)01m1mr：输入采样序列。c：输出采样序列总结：（1）、（2）线性系统具有齐次性、叠加性。3非线性控制系统（系数与变量有关）2dy(t)dy(t)2y(t)y(t)r(t)2dtdt自动控制系统的基本要求对于线性定常系统，性能指标主要包括三个方面

6、内容：稳定性、快速性、准确性。稳（基本要求）准（稳态要求）快（动态要求）1.稳定性一个控制系统能正常工作的首要条件，不稳定的系统不能实现预定任务。对恒值系统，要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值。对随动系统，被控制量始终跟踪参据量的变化。线性系统的稳定性由系统的结构决定，与外界因素无关。2.准确性用稳态误差来表示，在参考输入信号作用下，当系统达到稳态后，其稳态输出与参考输入所要求的期望输出之差叫做给定稳态误差。显然，这种误差越小，表示系统的输出跟随参考输入的精度越高。一般要求稳态误差在给定量的2％～5％之内。3.快速性对过渡过程的形式和快慢提出要求，一般称为动态性能。反

7、映控制系统输出信号跟随输入信号的变化情况。当系统输入信号为阶跃函数时，其输出信号称为阶跃响应。微分方程的列写步骤1）全面分析系统的结构组成及工作原理，确定系统的输入、输出变量。2）从输入端开始，按照信号的传递顺序，根据各变量所遵循的物理定理写出各微分方程；3）将所有微分方程联立起来，消去中间变量，求得一个仅含系统的输入、输出变量的微分方程。4）整理方程，使得与输入有关的项在方程的右边，与输出有关的