中科大-自动控制原理复习重点.ppt

1、复 习,第一章自动控制的一般概念,自动控制的含义 自动控制有哪些基本原理 自动控制系统的基本要求,1.1 自动控制系统的一般概念,所谓自动控制，就是指在没有人直接参与的情况下，力图使受控对象按照预定规律运行的过程。完成这一过程的所有元件与装置组成的整体就称为自动控制系统。,闭环控制的电机调速系统,闭环控制的电机调速系统方块图,反馈,反馈及反馈控制系统,反馈的含义 将输出回送到输入端并与输入进行比较的过程,反馈的实质 利用偏差去控制偏差，使系统朝着减少偏差的方向运动,闭环控制 从信号的流向来看，系统形成了一个闭环,是自动控制控制系统最基本和应用最广泛的控制方式,1.2 开环控制和闭环控制,自动控

2、制的基本方式： 开环控制 闭环控制 复合控制,一、开环控制,特点：单向传递，输出不会对输入反施任何影响,按给定值控制,按扰动控制,顺馈控制,二、闭环控制,特点：对反馈环内前向通道上的扰动有调节作用 系统精度取决于给定精度与反馈检测精度 精度高，系统复杂,三、闭环控制系统的基本组成,给定、比较、放大、执行、测量、校正元件,1.4 控制系统性能的基本要求和 本课程的主要任务,控制系统性能的基本要求,稳 快 准,上升时间 tr 从原始状态开始，第一次达到单位阶跃响应的时间 峰值时间tp： 响应第一次超过其终值达到第一次峰值所需的时间。 过渡过程时间ts 系统达到给定区所需的时间 超调量,1 +,1

3、-,ts,tp,tr,上升时间Tr、峰值时间tp用来评价系统响应的速度，即快速性 用来评价系统的阻尼程度 过度时间Ts用来评价系统的响应速度和阻尼程度的综合指标 稳态误差来表示系统的准确性,第一章 习题,例1.请写出开环系统、闭环系统的概念，举例说明，并比较其优缺点。 开环控制： 系统的输出量没有与其参考输入相比较，即系统的输出量与输入量间不存在反馈，这种控制方式叫开环控制。 优点：简单、稳定、可靠； 缺点：控制精度较低。 开环控制的原理框图,闭环控制： 系统的被控量反馈到它的输入端，并与参考输入端相比较，这种控制叫闭环控制。存在反馈通道 优点：系统能够自动地消除或者削弱干扰信号对被控制量的影

4、响，具有良好的抗干扰能力，控制精度高； 开环控制的原理框图,开环控制系统和闭环控制系统举例,开环控制系统和闭环控制系统举例,第二章 线性系统的数学模型,多项式形式,零极点形式,典型环节形式,一、传递函数的零点和极点,二、典型环节的传递函数,1. 放大环节,2. 积分环节,3. 理想微分环节,4. 惯性环节,5. 一阶微分环节,6. 二阶振荡环节,7. 二阶微分环节,三、控制系统的结构图与信号流图,一、结构图的基本组成,四种基本单元： 信号线：信号线是带有箭头的直线，箭头表示信号的流向。 引出点：信号在传递过程中被引出或测量，这个点就叫引出点。 比较点：信号在此进行加减的点叫比较点（综合点）。

5、方框：方框表示对信号进行的数学变换，即写入系统的传递函数,四、结构图的等效变换,等效原则：等效前后各变量关系保持不变,1. 串联方框的简化,2. 并联方框简化,3.反馈方框的简化,正号对应负反馈，负号对应正反馈,-,五、闭环系统的传递函数,-,开环传递函数：,闭环传递函数：,误差传递函数,特征式,-,-,几种典型环节的简化,例2-1：求系统的传递函数C(S)/R(S),C(S)/N(S),第三章线性系统的时域分析,时域、根轨迹、频域分析法 时域特点：直观，准确，能提供时间响应的全部信息 重点：二阶系统的时域响应 系统稳定性分析 稳态误差的分析与计算,例3-1,例3-2,3.劳斯稳定判据,稳定的

6、必要条件,稳定的充要条件：劳斯判据,劳 斯 表,3.5 线性系统的稳定性分析,劳斯稳定判据： 线性系统稳定的充分且必要条件是 系统特征方程的全部系数都是正数； 劳斯表中第一列中所有项都具有正号。 第一列系数符号改变的次数，等于特征方程中，实部为正数的根的个数。,第四章 根轨迹法,第一节 根轨迹的基本概念,根轨迹定义：开环系统传递函数的某一个参数变化时，闭环系统特征方程的根在复平面上变化的轨迹。,根轨迹方程,K*:根轨迹增益,相角条件,模值条件,第二节 根轨迹绘制的基本法则,2、根轨迹的对称性： 一般物理系统特征方程的系数是实数，其根必为实根或共轭复根。即位于复平面的实轴上或对称于实轴。,3、根轨迹的分支数： n阶特征方程有n个根。当 从0到无穷大变化时，n个根在复平面内连续变化组成n支根轨迹。即根轨迹的分支数等于系统阶数。,1、根轨迹的连续性： 闭环系统特征方程的某些系数是增益 的函数。当 从0到无穷变化时，这些系数是连续变化的。故特征方程的根是连续变化的，即根轨迹曲线是连续曲线。,4、根轨迹的起点和终点：,根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点,5.根轨迹的渐近线：,6、实轴上的根轨迹：,实轴上具有根轨迹的区间是：其右方开环系统的零点数和极点数的总和为奇数。,实轴上的根轨迹,法则7根轨迹的会合点和分离点：,法则8根轨迹的出射角和入射角：,法则9 根