自动话控制原理讲解.ppt

自动控制原理基础 内容提要： 自动控制系统的基本概念(2) 线性系统的数学模型(8) 控制系统的时域分析法(8+2) 控制系统的根轨迹分析法(8+2) 控制系统的频率特性分析法(8+2) 线性离散控制系统的分析(6) 第一章自动控制系统的基本概念 概述 自动控制的基本方式 闭环控制系统的基本组成 自动控制系统的分类 对控制系统的基本要求 本章小结 第二章线性系统的数学模型 动态微分方程的编写 非线性数学模型的线性化 传递函数 系统动态结构图 信号流程图 脉冲响应函数 本章小结 第四节系统动态结构图 第三章控制系统的时域分析法 典型输入信号和时域性能指标 一阶系统分析 二阶系统分析 高阶系统分析 稳定性分析及代数判据 稳态误差分析及计算 第一节典型输入信号和时域性能指标 第二节 一阶系统分析 第三节 二阶系统分析 第四节高阶系统分析 第五节稳定性分析及代数判据 第六节稳态误差分析及计算 第四章控制系统的根轨迹分析法 根轨迹的基本概念 绘制根轨迹的基本条件和基本规则 参量根轨迹 正反馈系统的根轨迹 第一节 根轨迹的基本概念 第二节绘制根轨迹的基本条件和基本规则 第三节参量根轨迹 第四节正反馈系统的根轨迹 第五章控制系统的频率特性分析法 频率特性的基本概念 频率特性的对数坐标图（Bode图） 频率特性的极坐标图（Nyquist图） 用频率法分析系统的稳定性 相对稳定裕度 用闭环频率特性分析系统性能 第一节频率特性的基本概念 第二节频率特性的对数坐标图（Bode图） 第三节频率特性的极坐标图（Nyquist图） 第四节用频率法分析系统的稳定性（奈奎斯特判据） 第六节相对稳定裕度 第八章 线性离散控制系统的分析与综合 离散控制系统的概述 采样过程及信号复现 Z变换 脉冲传递函数 离散控制系统稳定性分析 离散控制系统的稳态误差 离散控制系统的动态性能分析 纯微分环节 传函： G（S）=S 频率特性 G（jω）=jω=ω ej90 20lg|G（jω）|=20lgω ；φ（ω）=900 dB lgω 900 1 20lg|G（jω）| Φ（jω） 积分环节乘积： 传函： G（S）=K/Sr 频率特性 G（jω）=K/（jω）r=K/ωr e-j90r 20lg|G（jω）|=20（lgK-rlgω） ；φ（ω）=-900 r ?一阶超前、滞后系统 滞后环节： 渐近线： Tω＜＜1时， Tω＞＞1时 转折频率： 20lgTω=0 ω=1/T dB lgω lgω φ -900 转折频率 一阶超前环节 渐近线： Tω＜＜1时， Tω＞＞1时 转折频率： 20lgTω=0 ω=1/T 由此看出，误差在转折频率处最大 dB lgω 转折频率 lgω 900 φ ?二阶超前、滞后系统 称此时的ω为谐振频率，即1-2ξ2＞0，ξ＜0.707 即在ξ＜0.707时才可能产生谐振。 渐近线： ω/ω0＜＜1时， 20lg|G（jω）|=0 ω/ω0＞＞1时， 转折频率：ω=ω0 插入图5-12 插入图5-13 ?纯滞后： G（S）=eτS → G（jω）=e-jτω ?超前补偿器与滞后补偿器： 传函： 它相当与两个环节，超前、滞后，谁小就先起作用，就称为那种补偿器。 频率特性： 二、开环对数频率特性的绘制 （将开环传函表示成时间常数形式） 10根据开环传函，写出其频率特性表达式，确定各组成因子的转折频率，由小到大标于频率轴上； 20低频段：斜率为-20γ dB/dec（γ为积分阶次），在ω=1处，L（ω）=20lg|G（jω）|=20lgK 30 沿着频率增大的方向，每遇到一次转折，频率改变一次分段直线的斜率；遇到惯性环节的交接频率，斜率增加-20dB/dec；遇到一阶微分环节的交接频率，斜率增加+20dB/dec；遇到震荡环节的交接频率，斜率增加-40dB/dec；遇到二阶微分环节的交接频率，斜率增加+40dB/dec； 40按照误差曲线修正； 50 验证：高频段渐近线斜率为-20（n-m）dB/dec 1 0.1 10 dB lgω 三、由Bode图估计系统的传递函数： 步骤： ?根据实验数据画出Bode图； ?作对 数幅频特性的渐近线； ?根据渐近线斜率的变化来识别传函中的所有因子。 例题40：开环传函 画其频率特性图。 解： γ=1 转折频率：2、10 四、对数幅频特性与相频特性间的关系 Bode定理： 对于最小相位系统，对数幅频特性的斜率为-20Ndb/dec，对应的相角位移为-90N。 例题41：已知某系统的开环传递函数为 试绘制