[工学]自动控制理论总复习.ppt

自 动 控 制 原理总 复 习 * * 2006年11月12日 本学期所学的两大基本内容 系统分析 已知系统结构、参数，对系统进行分析（时域分析法； 复域：根轨迹法；频域：频率特性分析与应用） 稳定性； 稳态性能； 动态性能。 系统设计 已知系统性能要求，求系统结构、参数 系统性能改善（稳态、动态）； 系统校正 §1 自动控制的基本概念 §2 控制系统的数学模型 §3 线性系统的时域分析法 §4 线性系统的根轨迹法 §5 线性系统的频域分析法（含频率法校正基础） §6 线性离散系统 §7 非线性系统 自动控制原理的基本内容 第一章 自动控制的基本概念 基本概念 自动控制及自动控制系统 ； 反馈（正反馈、负反馈）； 反馈控制系统（闭环、输入量、输出量、控制器）； 扰动等。 反馈控制系统的基本组成 给定元件； 比较元件； 放大元件； 执行元件； 校正元件。 被控对象 输入量 主反馈 - 执行元件 放大元件 串 联 补偿元件 反 馈 补偿元件 测量元件 输出量 局部反馈 反馈控制系统基本组成框图 反馈控制系统的方框 （ 给定元件、 比较元件、 放大元件、 执行元件、 校正元件） 自动控制的基本控制方式 反馈控制方式（闭环）； 开环控制方式（按给定、按扰动）； 复合控制方式（抗扰动性能等）。 本章基本要求 能根据系统原理图画方框图，并能分析其基本工作原理（如对控制方式进行分析）。 第二章 控制系统的数学模型 基本数学模型 时域：微分方程 ； 复域：传递函数（开环传函、闭环传函） 频域：频率特性 控制系统的结构图及信号流图 （求系统传递函数） 结构图化简（结构图简化---等效变换）； 注意比较点、引出点变化时的化简方法 信号流图---Mason公式 本章基本要求 能利用结构图化简或信号流图（Mason公式）求系统的传递函数 习题中的相应部分多练习。 第三章 线性系统的时域分析法 系统的输出 =稳态分量+暂态分量 稳态分量：决定稳态性能； 暂态分量：决定动态性能、稳定性 动态性能（二阶系统的动态性能、单位阶跃响应） 二阶系统参数与阶跃响应的关系（ ? 、 ?n )； 二阶系统性能指标 (tp、ts、 ?% ）； 系统性能的改善方法（串联PD环节、测速反馈）及作用； 系统的稳定性 系统稳定的充要条件 劳思判据（注意劳思判据的两种特殊情况） 劳思判据的应用 判断系统的稳定性； 系统条件稳定的参数取值范围； 可判断系统在S右半平面的极点数； 可求系统共轭的虚根 系统的稳态性能 稳态误差的计算； 减小系统稳态误差的方法 减小或消除稳态误差的措施 增大系统开环增益或扰动作用点之前系统的前向通道增益 在系统的前向通道或主反馈通道设置串联积分环节。响应扰动作用的系统，扰动作用点之前系统的前向通道的积分环节个数与主反馈通道的积分环节个数之和决定系统响应扰动作用的型别，与扰动作用点之后前向通道的积分环节个数无关； 采用串级控制抑制内回路扰动 采用复合控制方法 本章基本要求 能针对无零点的典型欠阻尼二阶系统参数计算其动态性能； 能利用误差系数求系统的稳态误差（包括多种综合输入信号、输入和扰动同时作用等情况）； 能熟练应用稳定性判据（劳思判据） 能分析各种改善系统性能措施的作用 第四章 线性系统的根轨迹法 注意开环传函的形式（k与k*的关系） 画根轨迹的出发点 相角条件； 模值条件； 画根轨迹的法则（八大法则） 需要精确计算：分离点、渐进线、与虚轴的交点 根轨迹与闭环系统性能的关系 系统的稳定性判断； 系统的动态性能的分析（根轨迹在实轴、虚轴、复平面上及离虚轴的距离等）； 改变根轨迹的方法及效果 增加开环零点, 增加开环极点 本章基本要求 能熟练绘制系统根轨迹； 能根据根轨迹定性分析系统的特性（如系统稳定性、阻尼比、动态性能等； 第五章 线性系统的频域分析法 频域特性 典型环节的频率特性 幅相曲线图、Bode图； 开环系统的Nyquist图（起点、终点、与实轴的交点、趋势） 开环系统的Bode图（最小相位系统） 传递函数→Bode图、 Bode图←传递函数 Nyquist稳定判据 Z=P-R （正、负穿越等计算） 幅相曲线图、Bode图； 稳定裕度的物理含义 Bode图与闭环系统性能的关系 低频段：反映稳态性能； 中频段：反映系统稳定