控制工程基础王积伟吴振顺课后答案.pptxVIP

控制工程基础王积伟吴振顺课后答案REPORTING目录课程概述与目标基础知识回顾控制系统稳定性分析控制系统性能分析与设计控制系统的校正与优化非线性控制系统分析现代控制理论在控制系统中的应用PART01课程概述与目标REPORTING控制工程基础课程简介控制工程基础课程是自动化、机械工程、电气工程等相关专业的重要课程之一。该课程主要介绍控制系统的基本概念、原理、分析和设计方法，以及控制工程在各个领域的应用。通过该课程的学习，学生可以掌握控制系统的基本理论和方法，具备分析和设计控制系统的能力。教学目标与要求0102掌握控制系统的基本概念、原理和分析方法。掌握控制系统的稳定性、准确性和快速性等基本性能指标的分析和计算方法。掌握控制系统的校正和设计方法，能够针对实际问题进行控制系统的设计和优化。了解控制工程在各个领域的应用和发展趋势。0304教材及参考书目教材《控制工程基础》王积伟吴振顺编著，高等教育出版社。参考书目《自动控制原理》、《现代控制工程》、《控制系统分析与设计》等相关教材。PART02基础知识回顾REPORTING自动控制原理基本概念自动控制系统的定义由被控对象、测量元件、比较元件、放大元件、执行机构和校正元件等组成的，能够自动按照预定的规律运行，使被控量保持恒定或按预定规律变化的系统。自动控制系统的分类根据系统结构特点可分为开环控制系统和闭环控制系统；根据信号传递方式可分为连续控制系统和离散控制系统。自动控制系统的性能指标稳定性、快速性、准确性和鲁棒性。线性系统分析方法线性系统的分析方法时域分析法、频域分析法和复域分析法。线性系统的数学模型传递函数、状态空间方程等。线性系统的定义满足叠加原理和齐次性的系统。根轨迹法与时域分析法根轨迹法通过绘制系统闭环传递函数的根轨迹图，分析系统稳定性和性能指标的一种方法。根轨迹图上的点表示系统在不同开环增益下的闭环极点位置，从而可以直观地看出系统的稳定性和性能指标随开环增益的变化情况。时域分析法直接对系统的微分方程或差分方程进行求解，得到系统输出随时间变化的规律，进而分析系统的稳定性和性能指标。时域分析法包括经典法和现代法两种，其中经典法主要适用于线性定常系统，而现代法则适用于更一般的线性系统和非线性系统。PART03控制系统稳定性分析REPORTING稳定性的概念及判定方法稳定性的概念稳定性是指系统在受到外部扰动后，能够自动恢复到原平衡状态的能力。对于控制系统而言，稳定性是系统正常工作的前提和基础。判定方法控制系统稳定性的判定方法主要包括时域分析法、频域分析法和根轨迹法。其中，时域分析法通过观察系统响应曲线来判断稳定性；频域分析法通过分析系统频率特性来判断稳定性；根轨迹法通过绘制系统根轨迹图来判断稳定性。Routh-Hurwitz判据及应用Routh-Hurwitz判据Routh-Hurwitz判据是一种基于系统特征方程系数的代数判据，用于判断线性定常系统的稳定性。该判据通过构造一系列行列式，并根据行列式的符号来判断系统是否稳定。应用Routh-Hurwitz判据在控制系统稳定性分析中具有重要的应用价值。它可以用于判断系统是否稳定，以及确定使系统稳定的参数范围。此外，该判据还可以用于指导控制系统的设计和优化。Nyquist稳定判据及应用Nyquist稳定判据应用Nyquist稳定判据是一种基于系统频率响应的图形化判据，用于判断线性定常系统的稳定性。该判据通过观察系统开环频率响应曲线在复平面上的轨迹（即Nyquist图）来判断系统的稳定性。Nyquist稳定判据在控制系统稳定性分析中同样具有重要的应用价值。它可以用于判断系统是否稳定，以及确定使系统稳定的控制器参数。此外，该判据还可以用于指导控制系统的频率设计和优化，以及分析系统的鲁棒性和灵敏度等问题。VSPART04控制系统性能分析与设计REPORTING性能指标及其评价方法静态性能指标包括稳态误差、静态灵敏度等，用于评价系统稳态性能的优劣。动态性能指标包括超调量、调节时间、上升时间等，用于评价系统动态响应的快速性、稳定性和准确性。综合性能指标将静态和动态性能指标结合起来，形成统一的评价指标，如ITAE、ISE等。二阶系统性能分析二阶系统标准形式通过变换将一般二阶系统转换为标准形式，便于性能分析。阻尼比和自然频率阻尼比决定系统的振荡性能，自然频率决定系统的响应速度。二阶系统性能指标根据阻尼比和自然频率可以计算出超调量、调节时间等性能指标。高阶系统性能分析高阶系统特点主导极点和偶极子高阶系统具有多个极点和零点，其性能分析更为复杂。主导极点对系统性能起主要作用，偶极子对系统性能影响较小。高阶系统性能指标通过计算主导极点的位置、系统的阻尼比和自然频率等参数，可以评价高阶系统的性能。PART05控制系统的校正与优化REPORTING校正装