自动控制原理复习提纲(整理版).doc

《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