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《自动控制原理》课程概念性知识复习提纲详细版
第一章:
1.自动控制的任务(背):是在没有人直接参与下,利用控制装置操纵被控对象,使被控量等于给定值。
2.自动控制基本方式一.按给定值操纵的开环控制 二.按干扰补偿的开环控制 三.按偏差调节的闭环控制
3.性能要求:稳快准
第二章:
4.微分方程的建立:课后2.5
5.传递函数定义(背)
线性定常系统(或元件)的传递函数为在零初始条件下,系统(或元件)的输出变量拉氏变换与输入变量拉氏变换之比。
这里的零初始条件包含两方面的意思,一是指输入作用是在t=0以后才加于系统,因此输入量及其各阶导数,在t=时的值为零。二是指输入信号作用于系统之间系统是静止的,即t=时,系统的输出量及其各阶导数为零。这是反映控制系统的实际工作情况的,因为式(2-38)表示的是平衡工作点附近的增量方程,许多情况下传递函数是能完全反映系统的动态性能的。
6.结构图化简:课后2.14(结构图化简一道大题,梅森公式化简一道大题)
复习要点
7.几种传递函数(要求:懂得原理)一.输入信号r(t)作用下的系统闭环传递函数 二.干扰信号n(t)作用下的系统闭环传递函数 三.闭环系统的误差传递函数
8.阶跃响应,脉冲响应,传递函数之间的关系
阶跃响应:H(s)= 单位斜坡响应:(s)= 单位脉冲响应:K(s)=(s)
综合可得 K(s)=sH(s) H(s)=s
第三章:
9.阶跃响应的性能指标有哪些,各个性能指标的意义是什么。
延迟时间:指单位阶跃响应曲线h(t)上升到其稳态值的50%所需要的时间
上升时间:指单位阶跃响应曲线h(t),从稳态值的10%上升到90%所需要的时间(也有指从零上升到稳态值所需要的时间)
峰值时间:指单位阶跃响应曲线h(t),超过其稳态值而达到第一个峰值所需要的时间。
超调量%:指在响应过程中,超出稳态值的最大偏移量与稳态值之比,即
,式中:h()是单位阶跃响应的峰值;h()是单位阶跃响应的稳态值
调节时间:在单位阶跃响应曲线的稳态值附近,取(有时也取作为误差带,响应曲线达到并不再超出该误差带的最小时间,成为调节时间(或过渡过程时间)。调节时间标志着过渡过程结束,系统的响应进入稳态过程。
稳态误差:当时间t趋于无穷时,系统单位阶跃响应的实际值(即稳态值)与期望值[一般为输入值1(t)]之差,一般定义为稳态误差。即
延迟时间、上升时间、峰值时间 表征 系统响应初始段的快慢;调节时间,表示系统过渡过程持续的时间,是系统快速性的一个指标,超调量反映系统响应过程的平稳性,稳态误差则反映系统复现输入信号的最终(稳态)精度。
延迟时间、上升时间、峰值时间 表征 系统响应初始段的快慢;调节时间,表示系统过渡过程持续的时间,是系统快速性的一个指标,超调量反映系统响应过程的平稳性,稳态误差则反映系统复现输入信号的最终(稳态)精度。
10.从平稳性,快速性和稳态精度三个方面,简述典型二阶欠阻尼系统结构参数,对阶跃相应的影响。
由于欠阻尼二阶系统具有一对实部为负的共轭复特征根,时间响应呈衰减振荡特性,故又称为振荡环节。
系统闭环传递函数的一般形式为
由于01,所以一对共轭复根为=
式中,,为特征根实部之模值,具有角频率量纲。,称为阻尼振荡角频率,且
平稳性:阻尼比,超调量,响应振荡倾向越弱,平稳性越好。反之,阻尼比,超调量,振荡越强,平稳性越差。
当=0时,零阻尼响应为,具有频率为的不衰减(等幅)振荡。
超调量与阻尼比的关系:
阻尼比一定,,,平稳性越差。
快速性:=0.707时,超调量5%,平稳性最好。
稳态精度:由式3-25可看出,瞬态分量随时间t的增长衰减到零,而稳态分量等于1,因此,上述欠阻尼二阶系统的单位阶跃响应稳态误差为零。
1)上升时间:,
2)峰值时间:=
3)超调量%:=
4)调节时间:不仅与阻尼比有关,而且与自然振荡频率有关。
当0.8时, =(取5%误差带) =(取2%误差带)
11.一阶系统性能指标:ts
单位阶跃响应:h(t)=1-()。 一阶系统没有超调量,性能指标主要是调节时间,表征系统过渡过程的快慢。
ts=3T ,对应5%误差带 ts=4 T,对应2%误差带
12.二阶性能指标:欠阻尼时定性分析,几个性能指标计算公式:课后3.6,3.8
如第10点
13.改善二阶系统响应的措施。
1.误差信号的比例-微分控制
开环传函:
闭环传函:
原理:比例-微分控制抑制了振荡,使超调减弱,可以改善系统的平稳性,另外和决定了开环增益,微分作用之所以能改善动态性能,因为它产生一种早期控制(或称为超前控制),能在实际超调量出来之前,就产生了一个修正作用。
2.输出量的速度反馈控制
原理:速度反馈同样可以加大阻尼,改
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