自动控制原理习题课ppt课件

2020/6/5，课题课，教师：乔俊飞教授单位：北京工业大学电子控制学院，2020/6/5，第一章：自动控制系统的基本概念，自动控制原理的基本概念，如重点把握自动控制、开环控制、闭环控制的反馈的基本作用了解自动控制理论的发展历史和控制技术对人类社会的影响。 教育要求：2020/6/5，第二章：控制系统的数学描述，重点：控制系统的传递函数和结构图。 难点：一般物理系统传递函数的求和结构图的简化。 如已知的电力网络图所示，输入ui(t )，uo(t )，导出系统的微分方程式，并获得传递函数。 去除中间变量，以图解由2020/6/5、无源电力网络模型、2020/6/5、有源电力网络模型、2 .运算放大器构成的有源电力网络，其中输入为ui(t )，输出为uo(t )，复阻抗方法为2020/6/5.有源电网络建模，有源电网络建模，2020/6/5.3 .分别用等效转换法和Mason公式法求出传递函数，解：等效转换法， 加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加法运算加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加Mason公式法：确定前方通路，两个即：独立的封闭电路为一个，即：特征式：电路与各前方通路接触，其特征性的剩馀式都为1，块5，第三章：时域分析法，教育重点，一次系统分析，二次系统分析，稳定性和代数标准，稳态误差分析。 在掌握教育难点、一次系统分析、二次系统分析的基础上，可以分析高级系统。2020/6/5、一次系统分析、1 .如一次系统图所示，计算K=1、调整时间ts。 为了实现ts1秒，请尝试确定前置放大器增益k。 解：对于系统闭环传递函数，该系统的惯性时间常数根据一次系统阶跃响应分析的结果，取2020/6/5，误差幅度，调整时间如果要求ts1秒，则取ts=4T=1，误差幅度，调整时间为一次系统分析，2020/6/5，二次系统(当K=200时，计算动态性能。 当K=1500和K=13.5时，分别考虑系统的动态性能。 解： (K=200时，开环传递函数参照闭环传递函数、2020/6/5、二次系统分析、标准方程式，取得：解的增益：峰值时间、泛音量、2020/6/5、调整时间、二次系统分析，(2)K=1500和k=13 当闭环传递函数k=1500时，对照2020/6/5 .标准方程式，求出特征参数，二次系统分析，系统性能指标，K=13.5时，对照标准方程式，求出特征参数，系统处于过衰减状态，无过调整，转移过程慢。 调节时间可近似计算： 2020/6/5，3 .已知机械系统在如图所示的F=40牛顿力的作用下，位移x(t )的阶跃响应如图所示，并尝试确定机械系统的参数m、k和f的值。 解：该机械系统的动力学方程式作为Laplace变换，系统的传递函数在二次系统解析、2020/6/5、输入F=40牛顿时，位移x(t )的阶跃响应如图所示，系统的稳态输出为1，过冲量为25.4%，峰值时间为从最终值定理得到的二次系统分析，2020/6/5，过调制量：从峰值时间：解，二次系统分析，2020/6/5，可从过调制量和峰值时间求出的二次系统分析，2020/6/5，系统稳定性和代数基准，4 .s 5124-25s 4248-50s3b1=0B2=0s2c1c 2、s1d1s0e1、2020/6/5、系统稳定性和代数基准、零行、结构辅助多项式：求其，s 5124-25s 4248-50s3b 18 B296s2c 1 s1d1=112.7s0e1=-50当将该系数代入路径表时，给出2020/6/5.系统的稳定性和代数标准，5 .已知单位反馈系统的开环传递函数，解：系统的闭环传递函数系统闭环特征方程为2020/6/5，计算系统稳定性和代数基准，Hurwitz各子行列式，如果知道系统稳定，则k值范围为2020/6/5，稳定误差分析，系统稳定误差分析表，2020/6/5 6 .已知单位反馈系统的开环传递函数分别计算Kp、Kv和Ka，并计算在输入为r(t)=21(t )、r(t)=2t时的稳定误差。 解：根据，得，时，2020/6/5，第5章：频域分析法，教育重点，Bode图的描绘，频率稳定性标准和开环频率特性系统分析。 掌握基本要求开环对频率特性的作图方法，并在此基础上掌握控制系统的频率分析方法。 2020/6/5.第5章：频域分析法，1 .单位负反馈系统的开环传递函数创建对数开环频率特性图。 解：低频特性是=1.58处过0dB线的积分特性。 2020/6/5，第5章：频域分析法，特性曲线=1.58超过0dB线，转换斜率为-20dB/dec，低频带的曲线为：1.58，2020/6/5，第5章：频域分析法，按照转换渐近表的顺序对频率特性，即传输将各转换频率从小到大转换渐近表，即2020/6/5，第5章：频域分析法，2020/6/5，2 .求出已知最小相位系数计算系统的稳定裕度。求开环传递函数，分析了Bode图初期阶段的斜率为-40dB/dec，说明了有两个积分环节的两个转换频率，一个向上折，斜率变化，第5章：频域分析法，2020/6/5，是20db/说明包含一次微分环节的一个向下折，斜率变化为-40dB/dec，说明包含了两个惯性环节。因此系统的开环传递函数，第5章：频域分析法，2020/6/5，分析：从Bode图表中分有，第5章：频域分析法，2020/6/5，以及系统的开环传递函数，第2章计算系统的稳定裕度，振幅特性通过0dB时的频率为3.16，因此相位角，第5章：频域分析法，2020/6/5，相位裕度，c0 可以得到闭环系统，该系统的对数频率特性如图所示，重点掌握了第五章：频域分析法，2020/6/5，第六章：控制系统的校准方法，教育重点，频率法等系统校准方法。 可以根据基本要求、工程实际