控工前4章内容的回顾.ppt

前4章内容的回顾,第一章 概论,1.开环控制、闭环控制（反馈控制）,3.控制系统的基本类型,（数字）,（非线性）,（随动系统）,模拟 线性 恒值调节系统,2.对控制系统的基本要求,稳定性、准确性、快速性,4.控制系统的基本组成,给定元件、,放大环节、,执行元件、,反馈元件、,校正元件,1、对控制系统的基本要求为 、 、 。,习题,2、开环控制系统的优缺点是什么?,稳定性、准确性、快速性,优点：结构简单、价格便宜、容易维修,缺点：精度低，易受环境变化的干扰,3、 根据控制系统微分方程的不同，控制系 统可分为( ),反馈控制系统和前馈控制系统 B. 线性控制系统和非线性控制系统,B,C. 定值控制系统和随动控制系统 D. 模拟控制系统和数字控制系统,4、 根据控制系统信号处理的形式，控制系 统可分为_控制系统、_控制系统。,模拟,数字,5、反馈控制的基本原理,检测偏差用以纠正偏差。,偏差是通过反馈建立起来的，,第二章 控制系统的数学模型,1.为什么要建立控制系统的数学模型？,2.数学模型的三种表示方法？,微分方程,方块图,传递函数,3.传递函数的数学基础 拉氏变换,拉氏正变换,拉氏变换的性质,拉氏反变换,4、拉氏变换,f(t) F(s),f(t)=1(t),f(t)=,f(t)=sin(t),f(t)=cos( t),f(t)=(t),f(t)=,5、拉氏变换的性质,1）叠加,2）微分,3）积分：,4）衰减：,5）延时：,6）初值：,7）终值：,8）其他,6、 拉氏反变换,查拉氏变换表,部分分式展开法,f(t)=sin(3t),F(s) f(t),部分分式展开法,1、因式分解,2、部分分式,单极点 共轭极点（配方） 重极点,3、待定系数法（通分）,c1+c2=0; 3*c1+c22,c1=1 c2=-1,所以f(t)=,比 例,二阶振荡,近似微分,积 分,理想微分,一阶惯性,7、典型环节的传递函数,8.方块图的化简,各前向通路传递函数的乘积不变； 各回路传递函数的乘积不变。,方块图变换法则:,1、在工程问题中，常用( )数学模型来表达 实际的系统。 A. 精确的 B. 复杂的 C. 简化的 D. 类似的,习题,C,2、采用拉氏变换，可将系统的_ 方程转换成_方程求解。,微分,线性代数,C,4、,第三章 时域瞬态响应分析,1、系统分析三大方法：,时域 法、频域法、根轨迹法,2、时域响应的分析过程：,前提: 控制系统的数学模型已知,3、控制系统的典型输入信号有哪几种？ 数学表达式？,阶跃 函数,斜坡 函数,加速度 函数,脉冲 函数,4、一阶系统的瞬态响应,Xi(s),Xo(s),1,Ts+1,?,沈 阳 航 空 工 业 学 院 自 动 控 制 系,SYIAE AUTOMATION,一阶系统,即一阶惯性环节,98.2%,95%,99.3%,0,t,单位阶跃响应,98.2%,95%,99.3%,0,t,单位脉冲响应,t,0,单位斜坡响应,5、二阶系统的瞬态响应,沈 阳 航 空 工 业 学 院 自 动 控 制 系,SYIAE AUTOMATION,1,2,3,4,5,6,1，过阻尼,=1，临界阻尼,01，欠阻尼,=0，无阻尼,-10，负阻尼,-1，负阻尼,例2. 在单位斜坡输入信号的作用下， 0型系统的稳态误差ess=_。,不为零,例1. 用时域法分析控制系统时，最常用的 典型输入信号是_。,阶跃信号,6 二阶系统的时域分析性能指标,沈 阳 航 空 工 业 学 院 自 动 控 制 系,SYIAE AUTOMATION,6、二阶系统瞬态响应指标,0,t,响应曲线从0上升到稳态值的100%所用时间,响应曲线达到第一个峰值所用时间,响应曲线的最大峰值与稳态值的差,响应曲线达到并一直保持在允许误差范围内的最短时间,调整时间,峰值时间,上升时间,最大超调量,沈 阳 航 空 工 业 学 院 自 动 控 制 系,SYIAE AUTOMATION,标准二阶系统瞬态响应指标,上升 时间,峰值 时间,调整 时间,最大 超调量,例1、 对于欠阻尼的二阶系统，当无阻尼自然 振荡频率n保持不变时，( ) A. 阻尼比越大，系统的调整时间ts越大 B. 阻尼比越大，系统的调整时间ts越小 C. 阻尼比越大，系统的调整时间ts不变 D. 阻尼比越大，系统的调整时间ts不定,B,例2 时域动态指标主要有上升时间、峰值 时间、最大超调量和_。,调整时间,例3 设二阶控制系统的单位阶跃响应曲线 如图所示，试确定其闭环传递函数。,第四章 控制系统的频率特性,1、频率特性概述,稳定的线性定常系统，输入正弦信号时，输出稳定后也是同频正弦信号，并且输出信号的振幅 和相位 均为输入信号频率的函数。,2、频率特性函数,已知G(s)，将s代之以j,3、幅频特性函数和相频特性函数,频率特性,实频特性,虚频特性,相频特性,幅频特性,P149 43（1）（2）,例1. 积分环节的频率特性相位移 为( ) A. 90 B. -90 C. 0 D. -180,B,例2 设开环系统的频率特性G(j)=， 当=1rad/s时，其频率特性幅值A(1)=( ) A. 0 B. 1 C. 2 D. 3,B,4、频率特性的极坐标图,0,1）,乃氏图,以频率 为参变量,将频率特性的幅频和相频特性同时表示 在复平面上,2）,3）乃氏图的一般作图方法,4）乃氏图的大致规律,某n型系统的乃氏曲线起点,只有n=0时，系统起始于有限值处，n1起始于无穷远处,幅值,相位,起始于,分母阶次为n，分子阶次为m的系统乃氏曲线终点,只有n=m时，系统终于有限值处，nm终于原点,幅值,相位,终于,例1 系统的开环传递函数G(s)H(s)=,试分别画出T1T2,T1=T2,T10),P152 415 1，2,例2 常用的频率特性图示方法有极坐标图 和_图。,5、频率响应的对数坐标图 伯德图 Bode图,dec.,1）,2）一般系统伯德图作图方法,幅频特性由各典型环节幅频特性叠加； 相频特性由各典型环节相频特性叠加。,例1. 2型系统对数幅频特性的低频段渐近线 斜率为( ) A. -60(dB/dec) B. -40(dB/dec) C. -20(dB/dec) D. 0(dB/dec),例2. 设开环传递函数G(s)=,试求出开环系统各环节的对数幅频特性的