自动控制原理笔记复习进程.ppt

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1、自动控制原理笔记二.本课程的重要性及学习方法1.信息学院的五大平台课之一自动化专业的必修课基本理论2.课程改革情况3.学习方法应用数学工具分析解决工程问题思维方法抽象综合4.学术活动IFAC—中国自动化学会—专业委员会IFAC’99北京CDC,ACC,ECC,CCC2三.我国的自动化学科发展的历史,现状及前景1949.上海交大张钟俊伺服系统1950.清华大学钟士模自动调节原理1970末清华及全国一些重点大学现代控制理论，最优控制80年代最优，自适应，辨识，随机，大系统，鲁棒90年代模糊，智能，CIMS新世纪信息技术（网络）要求：基础

2、交叉独立学习接受新东西的能力3第一章：控制的基本概念一.反馈控制原理典型系统框图负反馈概念42.闭环系统主要问题1）稳定2）性能3.开环控制5二.控制系统的基本组成6三.控制系统的分类从系统实现目标上分：伺服系统，恒值系统从输入输出变量的个数分：SISO，MIMO从信号性质分：连续，离散，混合从数学描述分：线性，非线性从控制方式上分：按偏差控制，复合控制，先进控制策略78四．控制系统的基本要求稳定静态指标动态指标品质、性能9第二章控制系统的数学模型§1.控制系统的微分方程描述１）R—L—C电路10根据电路基本原理有:112）质量－弹

3、簧－阻尼系统由牛顿定律：12电动机方程电路方程：动力学方程：（２）（１）（3）（4）13（４）→（２）　　得：（３）（５）→（１）得：14整理并定义两个时间常数机电时间常数电磁时间常数电机方程15如果忽略阻力矩，即方程右边只有电枢回路的控制量则电机方程是一典型二阶方程。如果忽略（）电机方程就是一阶的，16随动系统的例子：（图见教科书《自动控制原理》上册P20图2.11172）放大器-发电机励磁3）发电机-电动机组4）传动机构1）电位器组.18整理得：开环比例系数解释k的物理意义解释跟踪无差19§2.传递函数Laplace变换L[f(

4、t)]—F(s)从时域→复域定义：举例：20常见函数的Laplace变换：21Laplace变换的初值定理终值定理：拉普拉斯变换基本定理：微分定理：延迟定理：22用Laplace变换解微分方程方程两边进行Laplace变换（零初始条件）23反变换当反变换初值跳变问题！24定义传递函数零初始条件下25把上面的随动系统用传递函数表示，并化成框图如何从该框图求得与之间的关系？，什么是零初始条件？26.框图的几种连接方式并联§3.框图及其变换串联传递函数相乘传递函数相加27反馈G(s)：主通道的传递函数H(s)：反馈通道的传递函数G(s)H

5、(s)：开环传递函数同理可得正反馈下：28前面随动系统的例子自己推导出（1）传递函数（2）微分方程29二．框图变换此例说明交叉点左右移动对传递函数的影响，跨越点，求和点要注意。1）交叉反馈302）有扰动输入的情况a)求b)求c)为使y不受扰动f的影响应如何选？（f=0）（r=0）31a)b)C)当即y不受f影响323）顺馈的例子：变换框图：33+也可把它看成是双输入系统34补充题：35§4.信号流图节点表示变量两节点之间的传递函数叫传输（增益）,用直线加箭头表示支路：两节点之间的定向线段回路：闭合的通路不接触回路：没有公共节点的回路

6、(框图表示)(信号流图表示)36前面补充题1用信号流图表示如下：37计算信号流图中的两节点之间的传递函数用梅逊公式第i条前向通路传递函数的乘积流图的特征式=1-所有回路传递函数乘积之和+每两个互不接触回路传递函数乘积之和-每三个….=1-38此例，有前向通路三条回路四个互不接触回路互不接触392．顺馈的例子前向通路回路：无不接触回路40补充题2.41前向通路：回路：，，，，不接触回路：L1L3,L1L4,L2L3,L2L4,L5L3,L5L442作业：2.1a.b.c.(提示：用复数阻抗法)2.5a2.502.51补充二题.两种方法

7、解：框图变换法和信号流图法43比例：2.惰性（惯性）：，T.时间常数阶跃响应特征§5．控制系统的基本单元443.二阶振荡环节T时间常数，阻尼系数，一对共轭复根（实部为负）其响应表现为衰减振荡，一对共轭虚根等幅振荡，两个相等负实根单调衰减，两个不相等的负实根,可分解为两个惰性单元,单调衰减说明：系统动态响应的性质取决于其特征根的性质特征方程的根455.延迟环节6.微分环节以上三个环节2）.3）.4）.的倒数分别称为一阶微分，二阶微分，纯微分这些环节不能单独存在，只能与其它环节配合使用4.积分46以放大器为例：在一定范围内输出与输入是线

8、性关系y=kx，但是当放大器饱和时，y与x就不是线性关系了。微偏线性化在工作点附近的小邻域内，将y与x之间的关系展成台劳级数在附近可以表示成§6．线性化问题设47对相当多的，当足够小，且在点f(x)高阶导数不是时，忽略的高阶项，得即这