自动控制原理复习.ppt

1、测试时间： 12月26日测试地点：东四附201测试形式：闭卷、大题目修订机、铅笔、橡皮、2020/7/17、自动控制无任何人直接参与时，通过小程序小滚珠自动使被受控对象或过程按计划运行。 自动控制系统是指能够自动控制被受控对象动作状态的系统，由被受控对象和控制装置构成。 另外，2020/7/17，被控制量：系统的输出被称为测量和控制的量值或状态控制量：操作量，其中，根据控制支重轮变化的量值或状态影响被控制量(通常是系统的输出量)的值测量系统的被控制量的值， 使控制量作用于系统的系统具有规定性能或规定输出的激励信号表示输出的期望值，也称为规定的输入、规定值、期望输出等的种子文件背：变换系统(或网

2、络链接)的输出并进行处理而发送给系统(或网络链接)的输入端。 另外，2020/7/17，偏差：预定输入量和主反馈量之间的差误差：在系统输出的实际值和期望值之间的差系统期望值是理想化系统的输出，实际难以实现声干扰也是系统的输入量控制量和声干扰：通过调整控制量，控制量按照期望的规则变化的声干扰影响被控制量的变化，但未被控制的自动控制系统分析系统功能系统在进行什么， 一般问题是，通过系统功能决定被控制量和被受控对象的物体的表现的值是通过系统功能输入的输入量与输出量相关、或者是同种性质的量，或者以其他形式表现， 可以通过变换获得输出控制量：将受控(可以改变系统残奥仪表)的控制量改变为期望的规则，修正或

3、限制对测量值的期望值的偏差控制量的自动控制系统对声干扰进行分析：影响被控制量的变化， 无法控制的声干扰只能与被控制量相关联的控制支重轮：被受控对象以外的各部分的组合对被受控对象给予适当的控制，完成特定的塔斯克：测量输出值，与输入相比，在很多情况下，与投入产出直接连接，2020/7/17的自动控制系统示例， 系统功能：液位操纵系统被控制量：液位高度被受控对象：池参考输入：希望水位设定值(a点的位置)控制量：希望水位设定值(a点的位置)声干扰： Q2控支重轮：减速机、放大器、浮子、20220、控制方式别、被受控对象别、系统性能别、规定值变化规则别、系统功能别、 规定值操作的开环系统声干扰补偿的开环

4、系统偏差调节的闭环控制复合控制：闭环种子文件反馈主，开环补偿辅助，规定值系统跟踪系统程序控制系统，运动控制系统压力控制系统位置控制1.3控制系统的分类，2020/7/17， 操纵系统分析系统的输出量和种子文件反馈总是慢于输入量的变化操纵系统和存储元素的输入量变化，输出量从原始平衡态到新的平衡态总是经过一定时间的过渡过程稳态过程：过渡过程结束后的输出响应，2020/7/17，过渡过程特征：下图中、2020/7/17、对操纵系统的请求：稳定性是确保操纵系统正常工作的前提。 高速(高速)动态性能，有指标。 精准性(准)稳定态(过渡结束后)的值必须尽可能与期望值一致。 2020/7/17，差分方程(或

5、差分方程) (时域)传递函数(或结构图) (复域)频率特性(频率域)状态空间表示式(或状态模型)，常用数学模型，2020/y (n ) (t ) an-1y (n-1 ) (t ) a0y (t )=bmx (m ) (从输入端按照信号的传送顺序，基于各变量的服从物理定律，对各元老虎钳的动态方程式进行重排，并删除一般为差分方程组的中间变量，对写入投入产出变量的差分方程的差分方程进行标准化。建立差分方程的一般步骤：电气系统基尔霍夫电流定律、基尔霍夫电压定律、机械系统牛顿第二定律定律，2020/7/17，例如写出和代入RLC串联电路的差分方程：这是线性稳态二次差分方程。研究操纵系统在一定输入作用下

6、，输出量的变化情况线性方程求解： Laplace变换法将时域函数变换成s域多素函数传递函数：线性方程有理分式：零极形式时间常数形式，基本环节：比例积分惯性振动微分延迟，通过简化分块图，传递函数重点分块图得到函数布摇滾乐， 信号线函数框(框):表示信号的数学转换，框中写入组件或系统的传递函数。 信号线：表示信号传输路径和方向。 加法点(比较点) :加减两个以上的信号，表示加法，表示减法。 分支点(引出点):表示引出或测量信号的位置。 从同一位置引出的信号的数值和性质完全相同。 原则：变换前后环节的输入量、输出量及其数学关系不变的环节的合并：并列(加法)、串联(乘法)、反种子文件连接(注意负反馈和

7、正反馈)信号分支点或加法点的移动加法点向前移动、向后移动，相邻加法点的位置被调换或合并分支点向前移动，相同的信号分支、 信号流格拉夫重点信号流格拉夫的基本性质：1)节点标记系统的变量、节点标记的变量是该节点中流过的所有信号的代数和，用“”表示的2 )信号在分支路径上沿着箭头向单向式传达的3 )分支路径相当于乘法器，信号在分支路径中流过时，乘以分支路径增益而判别的双曲馀弦值。 从地图中得到的信号流格拉夫“简化”地图(合并可合并的分支点和相加点)用地图“干线公路”上的分支点、相加点和投入产出的数量绘制节点，用线段连接各节点表示的变量，绘制各线段上的分支增益。其公式为，公式中：总传达(表示) 从输入

8、节点到输出节点的正向信道的总数第k个正向信道的总传输程序流程图的特征式，2020/7/17，特征式：2020/7/17，根据梅森式求出传递函数的步骤：求出环路数，写入环路男同志式来判断环路接触状况，从下式开始正向路径写正向通道男同志判断正向通道和环路接触状况，并基于输出量的时域公式分析系统稳定性、过渡性(动态)和稳定性的频率域分析：以频率特性为数学模型，分析系统的动态性能和稳定性的精度，确定系统对正弦输入的响应情况，进行线性系统分析； 对线性系统的时域分析典型的输入信号：阶跃、斜坡、加速度、脉冲阶跃信号：也称为动态过程、过渡过程。 稳态过程：指当系统由于典型的输入信号而倾向于使时间t无限时，系

9、统达到新的平衡态时系统输出量的表示形式。 性能指标分为动态指标和稳态指标。 用时间响应性能指标、阶跃响应测定系统控制性能的优劣，定义系统的时域性能指标。 稳态性能指标：表示系统控制的精准性的性能指标。 用稳态误差ess记述。 动态性能指标：表示系统响应的高速性和衰减性。 反应体系响应的初始快速性指示系统响应的稳定性或衰减程度，以实现系统响应的整体快速性。、一次数学模型传递函数、二次数学模型二次阶跃响应动态性能指标、不足阻尼状态重点二次数学模型传递函数结构图，其中n自然频率衰减比。重点、不足衰减二次系统(即01点)、系统中一对共轭复根：=、阶跃响应，其中，不足衰减二次系统的动态性能指标校正重点上

10、升时间：峰值时间：超调量量：调节时间：(=5% )，即，2n=1/Tm=5，n2=K/Tm=25，解为n=。 根据结构图导出闭环传递函数，将其转换为标准形式2，根据标准形式求出相应的残奥，如，解：图是欠衰减二次系统的单位阶跃响应曲线。 由该图提供的阶跃响应性能指示符在确定传递函数之前确定二次系统残奥参数。 1、根据读数判定系统类型(欠大头针、过大头针) 2、图中的残奥仪表和对应式求出和3，根据闭环传递函数式求出闭环传递函数4，根据闭环传递函数和开环传递函数的关系求出开环传递函数，由于操纵系统稳定性操纵系统稳定， 闭环系统特征方程全部为负实，或者(2)闭环传递函数的极点是否全部具有负实；(3)闭

11、环传递函数的极点全部在s平面的左半平面高斯稳定判定准则：系统根据特征方程的系数判定重点系统闭环是否稳定的一个一盏茶要件特征方程(必要条件)劳斯阵列第一列的所有项目都是正的。 (充分条件)，第一列的各系数码的变更次数表示特征方程式的实部根的个数。 注意处理两种特殊情况。 1 )某行第一列的项目是0，其侑各项目不是0，或者都不是0。 将原始特征方程(其中a是任何正数)与因子(s a )相乘，或者将劳斯判决准则应用于新的特征方程，使用小正数而不是零元素。 2 )劳斯表中出现全零行时，用前一行的系数构成辅助方程式，导出辅助方程式，用得到的方程式的系数置换全零行。 作为示例，当s4 2s3 s2 2s

12、2=0时，系统特征方程使用劳斯稳定确定标准确定系统的稳定性，并且确定右半平面根的数量。 解：列举劳斯表s4 1 1 2 s3 2 2 0 s2(置换0) 2 s1 2-4/s0 2，可以看出第一列元素的符号变化了两次。 因此，系统不稳定，s右半平面有两极。 在该示例中，系统特征方程是s6 2s5 6s4 8s3 10s2 4s 4=0。 尝试劳斯的稳定判定标准来判定系统的稳定性。 表示解(1)劳斯表s616104s58s424s484辅助多项式A(s) s3 0 0 0的系数，生成(2)辅助方程式A(s)=2s4 8s2 4 A(s)/ds=8s3 16s。 阵列上出现零行，系统不稳定，从总体

13、上看，系统是临界稳定的(存在共轭纯根)。(3)用导函数的系数置换全零行的各要素，继续写劳斯表： s 61610 s 54s 54s 424 s 38s 316 da (s )/ds的系数s24s18s04，解辅助方程式可得到共轭净根： s2=y，a。 根据劳斯例题，稳态误差：误差信号稳态分量的最终值稳态误差修正方法：使用最终值定理最终值定理的条件： sE(s )的极点应是左半平面与原点0型、型、型： v=0、1、2，3个系数与静态误差的关系重点静态的已知单位负反馈系统的开环传递函数求加速度误差系数解：由求解式可知，参考、2 )输入r(t)=1 2t 3t2，求系数稳态误差解：这是一个线性系统的频率域分析频率响应：系统在正弦作用下稳态响应的振幅、相位与加法正弦作用的频率间的依赖性频率特性振幅特性， 相位特性实频率特性、虚频率特性、输入、输出、振幅、相位频率、实频率、虚频率变换关系、2020/7/17频率特性显示方法的极坐标图(奈奎斯特图、幅频特性曲线)将开环频率特性的实部作为垂直角坐标横轴，将该虚部作为纵坐标， 作为残奥仪表振幅和相位的格拉夫表现法对数坐标图(板(Bode )图、对数频率特性曲线)的极坐标图：由矢量的端点轨迹形成的图形，可以在残奥仪表曲线上的