自动控制原理与系统--总结ppt课件.ppt

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1、自动控制原理与系统总结.一、绪论1、自动控制：是指在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使被控对象（如机器、设备或生产过程）的一个或数个物理量（如电压、电流、速度、位置、温度、流量、化学成分等）自动的按照预定的规律运行（或变化）2、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。它一般由控制装置和被控对象组成。被控制对象是指那些要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。控制装置是指对被控对象起控制作用的设备总体。3、开环控制：开环控制是指系统的被控制量（输出量）只受控于控制作用，而对控制作用不能反施任何

2、影响的控制方式。4、闭环控制：指系统的被控制量（输出量）与控制作用之间存在着负反馈的控制方式。5、反馈：把输出量送回到系统的输入端并与输入信号比较的过程。若反馈信号是与输入信号相减而使偏差值越来越小，则称为负反馈；反之，则称为正反馈。显然，负反馈控制是一个利用偏差进行控制并最后消除偏差的过程，又称偏差控制。同时，由于有反馈的存在，整个控制过程是闭合的，故也称为闭环控制。6、闭环系统的组成：参考输入、比较环节、控制调节器、控制对象、反馈环节7、反馈的类型：恒值系统和随动系统（按参考输入形式分类）线性系统和非线性系统（

3、按照组成系统的元件特性分类）连续系统和离散系统（按照系统内信号的传递形式分类）8、控制系统的性能指标：稳定性、稳态误差、瞬态响应指标。.§2、控制系统的数学模型1、传递函数的定义：线性定常系统在零初始条件下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比，称为该系统的传递函数。2、系统的数学模型：是描述系统输入、输出变量以及系统内部各物理量之间关系的数学表达。3、动态模型：在动态过程中，系统各变量之间的关系可用微分方程来描述，称为动态模型。4、常用的动态模型有：微分方程、传递函数、动态结构图以及状态空间表达式。.（1）.传

4、递函数表示系统传递输入信号的能力，反映系统本身的动态特性，它只与系统的结构和参数有关，与输入信号和初始条件无关。（2）.传递函数是复变量s的有理分式函数，其分子多项式的次数低于m或等于分母多项式的次数n，即m≤n。且系数均为实数。（3）.在同一系统中，当选取不同的物理量作为输入、输出时，其传递函数一般也不相同。传递函数不反映系统的物理结构，物理性质不同的系统，可以具有相同的传递函数。4.传递函数的定义只适用于线性定常系统。5、传递函数的性质.6、典型环节这些环节是1）比例环节：2）惯性环节：3）积分环节：4）振荡环

5、节：5）微分环节：6）滞后环节：.（一）、质量、弹簧、阻尼器系统（1）惯性力：（3）弹性力：（2）阻尼力：.一）、质量、弹簧、阻尼器系统.(二)、齿轮链系统旋转物体：.(三）电系统.传递函数.解：设回路电流i1、i2如图中所示，从输入端开始，按信号传递顺序写出各变量间的微分方程式如下：由所得方程组消去中间变量得：.1.阶跃函数：2.斜坡函数：3.抛物线函数：4.脉冲函数：5.正弦函数：几种常用典型函数.拉氏变换的目的1、将微分、积分、三角函数、滞后等时域变量经过拉氏变换转换成象函数的分式形式，进行计算、化简；2、再

6、将象函数分解后，反变换得到时域变量。3、也可由初值定理或终值定理直接求解初值、终值。使求解简便化。.第三章控制系统的时域分析1、经典控制理论中常用的工程方法有：1）时域分析法，2）根轨迹法，3）频率特性法2、系统性能分析的内容：1)瞬态性能,2)稳态性能,3)稳定性3、输出响应:瞬态分量和稳态分量。瞬态分量:由于输入和初始条件引起的，随时间的推移而趋向消失的响应部分，它提供了系统在过渡过程中的各项动态性能的信息。稳态分量:是过渡过程结束后,系统达到平衡状态，其输入输出间的关系不再变化的响应部分，它反映了系统的稳态性

7、能或误差。.§3-1典型输入信号及性能指标三.速度函数(斜波函数)：一.阶跃函数：四.加速度函数(抛物线函数)：二.脉冲函数：五.正弦函数：.阶跃响应的性能指标1、峰值时间：tp:2、超调量：3、调节时间：ts4、稳态误差：ess5、上升时间：tr6、穿越次数：Nh(t)1.0trtpts误差带h(∞)oth(tp).总结.二阶系统的阶跃响应(一)过阻尼(ζ>1)的情况：(二)欠阻尼(0<ζ<1）的情况(三)临界阻尼(ζ=1）的情况(四)无阻尼(ζ=0）的情况.§3-5控制系统的稳定性1、稳定的充要条件线性定常系统

8、的稳定性的定义：如果线性定常系统受到扰动的作用，偏离了原来的平衡状态，而当扰动消失后，系统又能够逐渐恢复到原来的平衡状态，则称该系统是渐进稳定的（简称为稳定）。否则，称该系统是不稳定的。线性定常系统稳定的充分必要条件：闭环系统特征方程的所有根据都具有负实部，或者说闭环传递函数的所有极点均位于为S平面的左半部分（不包括虚轴）。.2、劳斯稳定判据控制系统的稳定的