自动控制原理(前三章)总结.ppt

* * 1、具有闭环零点时，二阶系统的单位阶跃响应 具有闭环零点 闭环零点对系统性能影响 2、 高阶系统的时域分析 极点的性质决定瞬态分量的类型： 实数极点?非周期瞬态分量； 共轭复数极点?阻尼振荡瞬态分量。 极点距虚轴的距离决定了其所对应的暂态分量衰减的快慢，距离越远衰减越快； 闭环主导极点 3、稳态性能 稳态误差的计算、减小稳态误差的措施 E(s) G(s) C(s) H(s) R(s) B(s) (-) 输入端定义： 输出端定义： 位置误差系数 速度误差系数 加速度误差系数 开环增益 系统型别 0型 Ⅰ型 Ⅱ型 提高系统型别，或增大开环增益，可减小稳态误差 例3-10 引入比例加微分控制的系统结构图如图，若已知输入信号为， 试确定系统的稳态误差。 C(s) R(s) - C(s) R(s) - 系统的稳定性、准确性和快速性之间的矛盾关系！ 6、扰动信号作用下的稳态误差 扰动造成的误差为：对扰动作用来讲，减小或消除误差的措施：增大扰动作用点之前的前向通路增益、增大扰动作用点之前的前向通路积分环节数。 具有相同开环传递函数，但扰动作用点不同的两系统： C(s)N(s) (-) E(s) R(s)N(s) (-) E(s) C(s) R(s) N(s) C(s)R(s) (-) 例3-11 某单位负反馈控制系统结构图如图所示。试求系统在给定输入信号和单位阶跃扰动输入信号共同作用下系统输出量稳态误差。为了减小或消除给定稳态误差，必须增大系统的开环放大系数或增加前向通道传递函数中的零值极点个数；为了减小或消除扰动稳态误差，则必须增大E(s)到扰动作用点间传递系数的零值极点或增大放大系数。但稳定性变差。7、提高系统稳态精度的措施若输入信号和扰动信号可以检测时，可引进与给定作用有关或与扰动作用有关的附加控制构成复合控制的方法，减小稳态误差。还可以采用串级控制抑制内回路的扰动。 1）按给定输入补偿的复合控制 C(s) R(s) - Gc(s) G 2(s) E(s) G 1(s) 对给定作用实现完全不变性的条件 2）按扰动输入补偿的复合控制 C(s) R(s) (-) Gc(s) G1(s) G2(s) N(s) E(s) (-) 对扰动作用实现完全不变性的条件 3）采用串级控制采用双闭环控制的转速控制系统，转速环为外环，电流环为内环。外环用来消除外部扰动（一次绕动），内环用来消除内部扰动（二次扰动）。详见P119（可结合P67 作业2-16），自己看！ 第一章 自动控制的一般概念 1、自动控制的概念 2、反馈控制系统的原理及组成（典型原理方块图） 3、控制系统的原理分析 4、控制系统的分类 5、对控制系统的基本要求：稳定性、准确性和快速性 第二章 数学模型的建立 1、微分方程 2、传递函数 3、结构图 4、信号流图 5、控制系统的传递函数 第三章 控制系统的时域分析 1、稳定性 绝对稳定性、相对稳定性和条件稳定 1）线性系统稳定的充分必要条件: 闭环特征方程的 都具有负实部。 2） 劳斯（Routh）稳定判据：D(s)=1+G(s)H(s)=0 闭环特征方程式 系数皆大于零 都不等于0 符号相同 两种特殊情况: 出现全0行对应临界稳定 超调量：σ%过渡过程时间：tr 、td 、tp 、ts 单位阶跃响应指标： 2、动态性能 系统 输入 响应 典型输入信号：阶跃信号、脉冲函数、斜坡函数、抛物线函数和正弦函数 分析思路： 推导c(t)→分析曲线，推出性能指标 1）一阶系统时域分析 ① 数学模型 ② 单位阶跃响应 ③ 性能指标 2）二阶系统时域分析 无阻尼自然振荡频率 阻尼比 ②单位阶跃响应 ①数学模型 ③ 阻尼比 闭环极点 无阻尼 过阻尼 临界阻尼 发散 欠阻尼 单位阶跃响应 ④欠阻尼单位阶跃响应性能指标 评价响应速度 评价阻尼程度 综合指标，反映响应速度与阻尼程度 ⑤两类题型 性能指标 由 确定 系统模型 a. 已知性能指标，求系统参数 b.已知系统，求性能指标 系统结构改变时，比较性能指标 ⑥具有闭环零点时，二阶系统的单位阶跃响应 具有闭环零点 闭环零点对系统性能影响 位置误差系数 速度误差系数 加速度误差系数 开环增益 系统型别 0型 Ⅰ型 Ⅱ型 提高系统型别，或增大开环增益，可减小稳态误差 3) 高阶系统的时域分析 ③极点的性质决定瞬态分量的类型： 实数极点?非周期瞬态分量； 共轭复数极点?阻尼振荡瞬态分量。 ①高阶系统的单位阶跃响应由一阶和二阶系统的响应函数叠加而成。 ②如果所有闭环极点都在 s 平面的左半平面，则随着时间t→∞，c(∞)=A0，系统是稳定的。 极点距虚轴的距离决定了其所对应的暂态分量衰减的快慢，距离越远衰减越快； ④衰减系数pj、?k?k 闭