自动控制原理(第五版)总复习.pptVIP

自动控制原理 总复习 一、自动控制的一般概念 1、自动控制系统基本控制方式 反馈控制（按偏差控制） 负反馈 正反馈 开环控制（按定量控制或按扰动控制） 复合控制（按偏差和扰动控制） 一、自动控制的一般概念 2、对自动控制系统的基本要求 稳定性 快速性 准确性 二、控制系统的数学模型 1、连续控制系统的数学模型 微分方程（时域） 传递函数（复域（s域）） 频率特性（频域） 2、离散控制系统的数学模型 差分方程（时域） 脉冲传递函数（复域（z域）） 二、控制系统的数学模型 3、微分方程 微分方程的建立 基本电路形式 微分方程的求解 拉氏变换解微分方程 零初始条件时 非零初始条件时 4、拉氏变换的性质 线性定理： 微分定理： 积分定理： 延迟定理（t域平移定理）： 衰减定理（s域平移定理）： 终值定理： 二、控制系统的数学模型 二、控制系统的数学模型 5、传递函数 定义：0初始条件下输出与输入的拉氏变换之比 传递函数取决于系统或元件的结构和参数，与输入信号的形式无关。 由差分方程求传递函数 零点和极点 零极点对输出的影响 极点决定输出自由运动的模态 零点决定各种模态的比重 零点和极点的“对消”特性 二、控制系统的数学模型 传递函数的零点与极点 z1 z2 根轨迹增益 称为增益 二、控制系统的数学模型 6、结构图的等效变换与信号流图梅森增益公式 掌握其中一种 三、线性系统的时域分析法 1、系统时域性能指标 动态性能指标 延迟时间 上升时间 峰值时间 调节时间 超调量 稳态性能指标 稳态误差 三、线性系统的时域分析法 2、二阶系统单位阶跃响应 自然频率 阻尼振荡频率 阻尼比 无阻尼 欠阻尼 临界阻尼 过阻尼 三、线性系统的时域分析法 3、高阶系统时域分析 闭环主导极点 决定响应的主要成分 其他极点形成的响应迅速衰减 闭环零点和非主导极点 闭环零点的作用是减小峰值时间，使系统响应速度加快，越接近虚轴作用越明显 非主导极点会增大峰值时间，使系统响应速度变慢 零极点作用“对消” 三、线性系统的时域分析法 4、系统稳定性 稳定性的充要条件：闭环极点位于虚轴左侧 劳斯判据 5、稳态误差 系统类型 0型、I型、II型 阶跃输入稳态误差 斜坡输入稳态误差 加速度输入稳态误差 四、线性系统的根轨迹法 1、根轨迹的概念 开环系统某一参数（对于常规根轨迹来说，此参数就是开环根轨迹增益或开环增益）从0到∞变化时，闭环系统特征方程的根在s平面上变化的轨迹。 2、根轨迹的作用 判断稳定性 稳态性能 动态性能 四、线性系统的根轨迹法 3、根轨迹方程 相角条件和幅值条件 四、线性系统的根轨迹法 4、根轨迹绘制法则 1）起始于开环极点，终止于开环零点； 2）分支数与n和m中大者相同，连续且对称于实轴； 3）n-m条渐近线 4）实轴某区域右边开环零、极点之和为奇数，则此区域是根轨迹； 5）分离点和分离角 6）与虚轴的交点：劳斯判据确定。 五、线性系统的频域分析法 1、频率特性 频率特性求法： 频率特性的几何表示法： 幅相频率特性曲线 参变量为ω，相角和幅值同时表示在复平面中 对数频率特性曲线 对数幅频特性曲线 对数相频特性曲线 五、线性系统的频域分析法 2、典型环节 典型环节的种类 典型环节的幅相曲线和对数频率特性曲线 最小相位环节和对应的非最小相位环节的曲线对称性（幅频特性相同，相频特性相反） 互为倒数的典型环节的曲线对称性 五、线性系统的频域分析法 3、开环幅相曲线的绘制 起点（ ）和终点（ ） 与实轴的交点（与虚轴的交点） 变化范围（象限、单调性） 4、开环对数频率特性曲线的绘制 环节分解 交接频率（ 或 ） 确定对数幅频特性上一点的值（通常是 时） 确定各段斜率 五、线性系统的频域分析法 5、乃奎斯特稳定判据 辅助函数的零极点（零点是闭环传递函数的极点，极点是开环传递函数的极点） 和开环传递函数的关系 S平面围线到F(s)平面的映射 在s左半平面取闭合围线（绕过开环极点） 映射到F(s)平面的闭合围线（顺时针增加180°） 判据：完整开环幅频特性曲线逆时针绕过（-1，j0）的圈数为R， Z=P-R=0则稳定 五、线性系统的频域分析法 5、乃奎斯特稳定判据 若不稳定，Z=P-R 也可只绘制一般开环幅频特性曲线（可能需要补顺时针90°的整数倍） -1左侧穿越负实轴的次数为N R=2N=2（N+-N-），N+表示从上向下穿越， N-表示从下向上穿越。可能出现半次穿越的情况。 五、线性系统的频域分析法 6、对数频率稳定判据 确定截止频率 确定小于截止频率时对数相频特性曲线穿越-180°的次数 正穿越：角度增大的穿越（从下向上） 负穿越：角度减小的