控制工程基础总复习

控制工程基础总复习§1-1控制系统的基本工作原理1.自动控制在没有人的直接参与下，利用控制装置使受控对象的某些物理量准确地按预期的规律运行。2.反馈将系统输出的全部或部分返回系统的输入端，并与输入信号共同作用于系统的过程。3.反馈控制原理基于反馈基础之上的检测偏差用以纠正偏差。4.控制系统的组成§1-2自动控制系统的分类1.按有无反馈分2.按给定量的运动规律分3.按系统的反应特性分§1-3对控制系统的基本要求有三方面的要求：稳定性、快速性、准确性第二章物理系统的数学模型及传递函数距§享2-1系统命的建模聋对于我们机啊械系统，主丢要依据达朗佩贝尔原理和忍基尔霍夫定帽律建立数学盲模型动§乡2-2传递面函数奔1.拉氏变就换牌：辩2.传递函蜡数绳：瘦线性定常系跌统在零初始能条件下，系由统输出量拉储氏变换与输深入量拉氏变坚换之比。愁3.传递函蹄数的求法饿利用拉氏变妇换的微分定某理和积分定壁理，即：猴4.传递函搜数的性质县⑴孕传递函数的司概念只适用兽于线性定常组系统；船⑵棵传递函数反洒映的是系统脚的固有特性民，与输入量律无关；思⑶鸽只要传递函蝴数形式相同昂，就是具有侧类似动态特姑性的相似系躺统；撑⑷歪传递函数是桥一种比值，皮可以有量纲舰也可以无量粉纲；竹⑸杂实际控制系适统的传递函茎数，其分母腔阶数大于分胃子阶数。补§吩2-3港典型环节的俭传递函数横1.比例环融节2环.惯性环节盾3.场理想微分环杨节4叫.一阶微分肺环节除5.积分环黎节6气.振荡环节岁7.余延时环节欲§扎2-4系统迷的方框图及鸭其联接团1.环节的繁基本联接方假式冷有串联、并嫂联和反馈联崇接三种方式详2.闭环系疲统的传递函血数姨3.闭环系候统的开环传创递函数党闭斜环系统前向犹通道传递函糠数与反馈通厌道传递函数银之积称为闭触环系统的开判环传递函数的。消4.方框图英的变换与简篮化拢⑴自分支点移动吃前移：分支摩点前移，必康须在另一分免支路中串联亮分支点前移叠所跨越的传纹递函数。古后移：分支锁点后移，必恢须在另一分桃支路中串联汇分支点后移属所跨越的传葡递函数的倒练数。由⑵钢相加点移动该前移：相加男点前移，必吊须在另一分碎支路中串联腹相加点前移府所跨越的传肾递函数的倒劣数。复后移：相加浸点后移，必液须在另一分共支路中串联改相加点后移钉所跨越的传敌递函数。额第三章瞬剃态响应及误误差分析毒§屿3-1时间考响应与典型兵输入信号浴1.时间响轻应草垦系统在输入氧信号的作用乏下，其输出逃随时间的变撑化过程，称河为系统的时流间响应。摄2.瞬态响岔应绪挤系统在输入姑信号的作用博下，系统输尿出量从初始宇状态到稳定廉状态的响应民过程。氧3.稳态响兴应切陈系统当时间隙t趋于无穷圈大时的输出巩状态。乞4.典型输牛入信号图⑴筑单位阶跃信惰号臂戚啄端务⑵呼单位斜坡/撕速度信号确件鄙疲搏⑶己单位加速度烦信号敬尽皆保⑷阁单位脉冲信半号哑⑸竞正弦信号骄：骡环译搏挡§独3-2一阶露系统的时间蓄响应淡1.一阶系裕统的传递函脏数哨2.一阶系哈统的单位阶稻跃响应叨3.表征一咬阶系统特性落的参数糖狸⑴宵时间常数T武T辟的大小反映伸了一阶系统怪的惯性。T假越小，响应衣曲线上升速沈度越快，达防到稳态值用锻的时间越短僻；⑵调整时间鼠输出值达到忌稳态值95艰%或98%谜的响应时间饰定义为调整座时间，它反饶映了系统响青应的快慢。悠§岸3-3二阶疲系统的时间坚响应肚1.二阶系锅统的传递函伍数蠢为无阻尼固殊有频率；霞为系统阻尼新比愧2.二阶系毒统的单位阶俯跃响应岸其响应的结叉果按照阻尼些比拣的不同分为坊三种：样⑴夹当证时，称为欠尚阻尼状态浓其时间响应呜为抵式中：杏，称为阻尼前振荡角频率责；产⑵非当絮时，称为临代界阻尼状态倒⑶镰当询时，称为过妇阻尼状态番说明：还有竟一种情况，汽即刃时，称为负饰阻尼状态，越此时系统不旷稳定。界§蜂3-4瞬态汪响应的性能伶指标章这些指标都仆以二阶系统拣欠阻尼状态牢下给出蕉1.上升时扔间谢响应曲线从充原始状态出民发，第一次六达到稳态值兰所需要的时烈间。捎它反映了系午统的响应速应度。深2.峰值时数间辅响应曲线从芦原始状态出衫发，到达超医调量第一个垮峰值所需要烟的时间。劈它反映了系针统的响应速写度。巾3.最大超杯调量吼响应曲线的翼最大峰值与堪稳态值之差单。谱它反映了系欠统响应过程挂的平稳性。激4.调整时奴间赚在响应曲线示稳态值附近胆取稳态值的寨或拢作为误差带铁，我们把响杜应曲线不再冶超出该误差出带所需的最氏短时间称为丈调整时间。凉它是系统瞬隔态响应的持秤续时间，反灭映了系统响遍应的响应速符度。旗当倒时：书（孔）沈辆核秘处（哈）克§法3-5稳态疑误差分析与吉计算顽1.稳态误句差仍稳定系统误设差的终值称快为系统的稳主态误差，用脏表示形牧它反映了系高统的准确性隙。勤2.稳态误若差的计算羊是误差胳的拉氏变换边，胀是系统前向罪通道传递函骤数，景是系统反馈法通道传递函爬数，萌是系统输入络信号牢的拉氏变换旺。肿利用拉氏变酒换终值定理值，可利用开求得倒：庭第四章频而率特性分析颤§帆4-1频率简特性的基本矮概念解1.频率响孤应搁镇系统对正弦及输入信号的疼稳态响应称里为频率响应城。呈2.频率特网性效系统在正弦峡函数作用下铅，系统稳态唇输出与输入米的振幅之比上和相位之差麻随频率的变次化规律，称抓为系统的频连率特性。它铅包括幅频特美性添和相频特性晒频率特性还划可表示为实启频特性伯和虚频特性碧3.频率特锈性的求法顽我们主要学师习的是将传点递函数加以赠变换来求取等。比若系统传递逼函数为趋，则该系统匠频率特性可吩表示为：其幅频特性其相频特性护4.频率特箭性的表示方写法易我们学习了嫩两种表示方贵法牺⑴羞幅相频率特文性曲线界——象奈奎斯特图月当频率孔从零变到无贯穷大时，频住率特性燕矢量端点在调复平面上形旅成的轨迹曲嘉线。戴⑵俱对数频率特百性曲线映——炕波德图腊在横坐标蛋采用对数分钻度、纵坐标轮采用线性分捐度的直角坐网标系中画出辉的谷和卧曲线。狮§抢4-2典型尼环节的频率形特性县1.奈奎斯炮特图的画法喘利用苹求出其实频粱特性灵和虚频特性仰，随着根频率巾从零变到无锣穷大进行描村点画出。东我们的要求傅是画出正确阻的趋势即可杂。采2.波德图偶的画法换基本典型环蚕节波德图中娱对数幅频特达性采用渐近歼线画法，相矿频特性采用蹄描点法画出垒。搏§午4-3系统眯的对数频率福特性寄这里我们主怠要学习了系帮统开环频率生特性。牌1.系统开障环波德图的窑画法柄利用典型环说节波德图迭鸦加画出系统阀开环波德图牌。项2.最小相掠位系统递若系统传递挎函数气的所有零点浇和极点均在洗复平面[s邻]的左半平燃面，则称该骤系统为最小漆相位系统。跳第五章系死统的稳定性载§饰5-1系统龟稳定的条件妖1.系统稳祥定的概念作系统在使它撇偏离稳定平孩衡状态的扰详动消除后，呆能够以足够煎的精度自动答恢复到原来拼的初始平衡扬状态，则称锯系统是稳定汁的。蒙2.系统稳慎定的条件催设降系统传递函仪数为：询则系统稳定逼的充分必要烦条件是：系答统特征方程逃根必须全部肌具有负实部席，即系统闭毙环传递函数换的极点均在望复平面[s票]的左半平姻面。屿§足5-2劳斯饶——咱胡尔维茨稳跟定判据凯1.胡尔维抓茨稳定判据还系统特征方苹程可写成如袜下形式：婆则系统稳定片的充分必要般条件为：⑴灰⑵免胡尔维茨n徒阶行列式中袋各阶子行列骄式都大于零绒2.劳斯稳荷定判据敏系统稳定的糟充分必要条圈件为：⑴崭⑵白劳斯表中第湖一列各数均检为正数。留3.胡尔维候茨行列式和圈劳斯表的构背造语§猴5-3记奈奎斯特稳行定判据验系统稳定的求充分必要条诵件为：当酿从0变化到冈∞普时，系统开救环乃氏图在右复平面内沿现逆时针方向贺包围点（-骑1，j0）脱的次数（N旁）等于开环密右极点数（亡P）的一半剂，即：N=节P/2。宝这里要注意奥开环传递函搭数中含有积躲分环节时要累先做辅助曲芬线，然后再扔判别。胆辅助曲线的引做法：樱以假想无穷港大为半径，漫从乃氏曲线受起始端开始体沿逆时针方花向绕过烘（已为系统开环蜡传递函数中豪含有的积分柱环节数）画钳圆弧与实轴铜相交，该圆暴弧即为辅助塑曲线。射§郑5-4稳定驻性裕量位1.基本概夸念肤伙⑴费幅值交界频能率梳使晒成立的频率恭称为幅值交附界频率，用烫表示，它是台系统开环奈键氏图与单位处圆相交时的影频率。锋⑵港相位交界频夸率邀使者成立的频率肠称为相位交叉界频率，用叠表示，它是搭系统开环奈透氏图与负实患轴相交时的屡频率。底2.相位裕再量和幅值裕评量⑴相位裕量招在悲幅值交界频欧率渣上，系统开晶环相频特性冷距孙线的相位差败称为相位裕标量，用隐表示。露⑵帽幅值裕量在职相位交界频家率烦处，系统开矿环频率特性咐幅值的倒数锄称为欠幅值裕量，鸣用涉表示。山在波德图上萄，幅值裕量栗以分贝值表光示，记为裙3.稳定性冷裕量在涨奈国氏图和波德季图上的表示潮4.稳定性宵裕量与系统注稳定的关系爸只蜜要求掌握系妈统开环无右典极点的情况贴。贴在阿此前提下，溪系统稳定必坦有：尺第六章系庭统的综合与已校正符§告6-1概述家1校正的实市质挎校撇正的实质就守是通过引入陶校正装置来碗改变系统零笔、极点分布剂，改变系统择频率特性或钳根轨迹的形规状，以改善陷系统控制特貌性。挥2校正方式艳饰按照校正装蹦置在系统中酿的接法不同鞋，校正分为巧串联校正和冲并联校正。返炒⑴伏串联校正密校桨正装置串联本在系统前向亚通道中，按饺照校正环节俭特性的不同雁，它又分为