自控知识点讲解背诵版.docx

拉普拉斯变换：F(s)=0+∞f(t) 开环控制系统：信号从控制器到执行机构再到被控对象单方向传递，输出量不对控制作用产生影响。 闭环控制系统：被控对象的输出反方向被引到控制系统的输入端，信号沿前向通路和反馈通路闭路传输，控制量不仅与参考输入有关，还与输出有关，即根据参考输入和系统输出之间的偏差进行控制。 开环与闭环控制系统比较： 开环控制系统结构简单、成本低，但无法克服被控对象变化和扰动对输出产生的影响 闭环控制系统需要对输出量进行测量，存在稳定性设计问题，较开环控制系统复杂，但可有效的克服被控对象变化和扰动对输出的影响 一阶惯性环节阶跃响应性能指标： 延迟时间: td=0.69T 上升时间： tr=2.2T 调节时间： ts=3T(5%误差带) 调节时间： ts=4 一阶系统单位斜坡响应： 减少时间常数T的影响： 可以加快瞬态响应速度 可以减少系统跟踪斜坡信号的稳态误差 二阶系统的时域分析： 欠阻尼二阶系统（无零点） 系统输出响应：c 峰值时间： tp=πωn1-ξ 超调量：σ%=e-πξ1- 延迟时间: td=1+0.7ξω 临界阻尼二阶系统（无零点） 系统输出响应：c 调节时间：t 过阻尼二阶系统（无零点） 延迟时间: td=1+0.6ξ 无阻尼二阶系统（无零点） 系统输出响应：c 含零点的二阶振荡系统（欠阻尼）： Φ 输出响应:c 峰值时间：tpz=π 超调量：σz%=l 测速反馈： 闭环传函  PD控制： 闭环传函 Φ 测速反馈与PD控制异同点： 相同点：可增大系统阻尼比，不改变系统自然震荡频率； 不同点： 测速反馈会降低系统的开环增益，从而增大系统在斜坡响应下的稳态误差 附加阻尼来源： PD控制： 阻尼作用产生于系统输入端误差信号的速度 测速反馈：阻尼作用产生于系统输出端响应的速度，易产生较大的稳态误差 使用环境： PD控制： 对噪声有明显的放大作用，当系统输入端噪声严重时，一般不宜选用比例-微分控制。同时，微分器的输入信号为系统误差信号，其能量水平低，需要相当大的放大作用，为了不明显恶化信噪比，要求选用高质量的放大器。 测速反馈：对系统输入端噪声具有明显的滤波作用，同时测速发电机的输入信号能量水平高，因此对系统组成元件没有过高的质量要求，使用场合广泛 对开环增益和自然震荡频率的影响 PD控制： 对系统开环增益与自然震荡频率无影响(Kd 测速反馈：虽不影响自然震荡频率，但会降低开环增益。因此，对于确定的常值稳态误差，测速反馈控制要求有较大的开环增益。开环增益的加大，必然导致系统的自然频率增大，在系统存在高频噪声时，可能引起共振。 对动态性能的影响 比例微分控制相当于在系统中加入实零点，可加快响应时间，在相同阻尼比条件下，比例微分控制系统的超调量会大于测速反馈系统超调量 不用PD控制的几种情况： 造价高（需要引入放大环节） Err附近有干扰（因为微分环节存在，即使扰动输入为零，其误差导数依然存在，相当于延长干扰信号作用时间） 静动态产生矛盾 Err变化缓慢，此时PD的引入无异于增加成本 不用测速反馈的几种情况： 动态误差要求小 高频信号控制，且响应速度要求过块的情况下。 高阶系统： 1）误差修正：设系统主导极点为s1,2，故修正系数为 P= 调节时间为t 2）特点： 高阶系统单位阶跃响应包含稳态分量与暂态分量两部分，稳态分量与输入有关，暂态分量与闭环极点类型有关 高阶系统暂态响应各分量衰减的快慢，决定于指数衰减常数即距离虚轴的远近 高阶系统暂态响应各分量的系数不仅与极点在S平面中的位置有关，还与零点位置有关 3）远离虚轴的闭环零点、非主导极点和闭环偶极子对系统性能的影响： 闭环零点使系统上升时间和峰值时间缩短，响应速度加快，超调量增大 闭环非主导极点使系统上升时间和峰值时间延长，响应速度变慢，超调量减小 不十分靠近原点的闭环偶极子，对系统动态响应影响可以忽略 若传递函数不含零点，系统可退化为二阶振荡系统 若传递函数含一个实数零点，系统可退化为含零点的二阶振荡系统 内模原理：为使系统在参考输入和扰动输入信号下的稳态误差为0，应当将参考输入和扰动输入位于右半闭环复平面上的极点作为控制器的极点。 赫尔维兹判据：线性定常系统稳定的充分必要条件为：系统特征方程 a 各项系数构成的主行列式 ? 其顺序主子式?i 错开原理：将各时间常数错开可在保证系统稳定性的前提下允许较大的开环增益，从而使稳态误差减小。 改善由扰动引起的误差方法： 在前向通路的开环传递函数的扰动点前引入积分环节 增大系统的开环增益，或与扰动点前相关的传函增益； 提高各环节尤其是反馈元件的参数的时不变性和精度，可减小参数变化对系统输出的影响 但1）、2）会影响系统稳定性，以下不会 按扰动的补偿控制 顺馈控制（前馈控制） 1