控制工程基础复习纲要资料.ppt

第1章 控制系统的基本概念 1.0 绪论 1.1 控制系统的工作原理及其组成 1.2 制系统的基本类型 1.3 对控制系统的基本要求 1、自动控制系统的工作原理 (1)检测输出量的实际值； (2)将实际值与给定值(输入量)进行比较得出偏差值； (3)用偏差值产生控制调节作用去消除偏差。 2、定义与优缺点 1、开环控制系统 2、闭环控制系统 3、半闭环控制系统 1 开环控制系统 定义： 　如果系统只是根据输入量和干扰量进行控制，而输出端和输入端之间不存在反馈回路，输出量在整个控制过程中对系统的控制不产生任何影响，这样的系统称为开环控制系统。 开环系统的优点：结构简单，系统稳定性好，成本低； 开环系统的缺点：当控制过程受到各种扰动因素影响时，将会直接影响输出量，而系统不能自动进行补偿。 2 闭环控制系统 定义： 　如果系统的输出端和输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生直接影响，这种系统称为闭环控制系统。 闭环系统的缺点：由于是靠偏差进行控制的，因此，在整个控制过程中始终存在着偏差，由于元件的惯性(如负载的惯性)，若参数配置不当，很容易引起振荡，使系统不稳定，而无法工作。所以，在闭环控制系统中精度和稳定性之间总存在着矛盾，必须合理地解决。 3 半闭环控制系统 定义： 如果控制系统的反馈信号不是直接从系统的输出端引出，而是间接地取自中间的测量元件（例如在数控机床的进给伺服系统中，若将位置检测装置安装在传动丝杠的端部，间接测量工作台的实际位移），则这种系统称为半闭环控制系统。 半闭环控制系统优缺点 　半闭环控制系统可以获得比开环系统更高的控制精度，但比闭环系统要低；与闭环系统相比，它易于实现系统的稳定。目前大多数数控机床都采用这种半闭环控制控制进给伺服系统。 3、 闭环控制系统的组成 4、 控制系统的基本类型 按输入量的特征分类：恒值控制系统、随动系统、程序控制系统； 按系统中传递信号的性质分类： 连续控制系统、离散控制系统。 5、 对控制系统的基本要求 三大性能：稳定、精确、快速 第2章 数学模型 2.0 绪论 2.1 控制系统的运动微分方程 2.2 拉氏变换和反变换 2.3 传递函数 2.4 系统框图和信号流图 1、系统数学模型的形式 时间域：微分方程 复数域：传递函数 频率域：频率特性 2、建立系统数学模型方法 解析法建摸 、实验法建摸。 4、控制系统微分方程的列写 （1）机械平移系统（图2.1所示） m、K、B分别表示质量、弹簧刚度和粘性阻尼系数； 由以上三个式子，消去 和 ，并写成标准形式，得： （2）实例2（图2.5） 根据“运放”电路特点，有： 5、几种典型函数的拉氏变换 6、 拉氏变换的主要定理 7、 部分分式展开法 （√1） F(s)的极点为各不相同的实数时的拉氏反变换 （3） F(s)含有共轭复数极时的拉氏反变换 （3） F(s)中包含有重极点的拉氏反变换 7、 应用拉氏变换解线性微分方程 利用部分分式将XO(s)展开为 代入原式得 8、 传递函数 (1) 环节的分类 (2) 典型环节示例 实例1: 测速发电机 9、系统方框图的简化 (1)求和点的后移 (2)求和点的前移 (3) 求和点的交换与合并 (4)引出点的前移 (5)引出点的后移 10、信号流图和梅森公式 根据基尔霍夫定律，可写出下列原始方程： （2）、梅森公式 ?k--第K条前向通路特征式的余因子，即对于流图的特征式?，将与第K条前向通路相接触的回路传递函数代以零值，余下的⊿即为?k。 实例（图2.48 二级RC电网络） 回路L1不接触回路L2（回路L1接触回路L3，并且回路L2接触回路L3），因此流图特征式为 从?中将与通道P1接触的回路传递函数L1、L2和L3都代以零值，即可获得余因子?1。因此，得到 将式(2.79)和式(2.80)代入式(2.78)便可得到二级RC电网络的传递函数，即 第三章 时域分析法 1、关于阻尼比ζ的分类 2、时域指标 3、 误差分析和计算 例3.4 解 (1)如果系统的输入是阶跃函数、速度函数和加速度函数三种输入的线性组合，即其中A、B、C为常数。根据线性叠加原理可以证明，系统的稳态误差为 4、 稳定性分析 （3）、稳定条件 系统稳定的必要条件 系统稳定的充分必要条件 低阶系统的劳思稳定判据 例 3.7 第4章 频域分析法 1、 概念 2、 系统开环频率特性图 （1）最小相位系统 （2）闭环系统的开环传递函数 （3）系统开环博德图的绘制 例4.5 （给传递函数画博德图） 3、尼奎斯特稳定性判据 5、 稳定性裕量 （1）相位裕量γ(ωc) （2）幅值裕