自動控制原理知識點總結(共7頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上自動控制原理知識點總結第一章1.什么是自動控制？（填空）自動控制：是指在無人直接參與的情況下，利用控制裝置操縱受控對象，是被控量等于給定值或按給定信號的變化規(guī)律去變化的過程。2.自動控制系統(tǒng)的兩種常用控制方式是什么？（填空）開環(huán)控制和閉環(huán)控制3.開環(huán)控制和閉環(huán)控制的概念？開環(huán)控制：控制裝置與受控對象之間只有順向作用而無反向聯系特點：開環(huán)控制實施起來簡單，但抗擾動能力較差，控制精度也不高。閉環(huán)控制：控制裝置與受控對象之間，不但有順向作用，而且還有反向聯系，既有被控量對被控過程的影響。主要特點：抗擾動能力強，控制精度高，但存在能否正常工作，即穩(wěn)定與否的問題。掌握典型閉環(huán)控

2、制系統(tǒng)的結構。開環(huán)控制和閉環(huán)控制各自的優(yōu)缺點？（分析題：對一個實際的控制系統(tǒng)，能夠參照下圖畫出其閉環(huán)控制方框圖。）4.控制系統(tǒng)的性能指標主要表現在哪三個方面？各自的定義？（填空或判斷）（1）、穩(wěn)定性：系統(tǒng)受到外作用后，其動態(tài)過程的振蕩傾向和系統(tǒng)恢復平衡的能力（2）、快速性：通過動態(tài)過程時間長短來表征的（3）、準確性：有輸入給定值與輸入響應的終值之間的差值來表征的 第二章1.控制系統(tǒng)的數學模型有什么？（填空）微分方程、傳遞函數、動態(tài)結構圖、頻率特性2.了解微分方程的建立？（1）、確定系統(tǒng)的輸入變量和輸入變量（2）、建立初始微分方程組。即根據各環(huán)節(jié)所遵循的基本物理規(guī)律，分別列寫出相應的微分方程，并

3、建立微分方程組（3）、 消除中間變量，將式子標準化。將與輸入量有關的項寫在方程式等號的右邊，與輸出量有關的項寫在等號的左邊3.傳遞函數定義和性質？認真理解。（填空或選擇）傳遞函數：在零初始條件下，線性定常系統(tǒng)輸出量的拉普拉斯變換域系統(tǒng)輸入量的拉普拉斯變換之比4.七個典型環(huán)節(jié)的傳遞函數（必須掌握）。了解其特點。（簡答）典型環(huán)節(jié)傳遞函數特點比例環(huán)節(jié)輸出不失真、不延遲、成比例地復現輸入信號的變化，即信號的傳遞沒有慣性慣性環(huán)節(jié)其輸出量不能瞬時完成與輸入量完全一致的變化積分環(huán)節(jié)輸出量與輸入量對時間的積分成正比。若輸入突變，輸出值要等時間T之后才等于輸入值，故有滯后作用。輸出積累一段時間后，即使輸入為零，

4、輸出也將保持原值不變，即具有記憶功能。只有當輸入反向時，輸出才反向積分而下降。常用積分環(huán)節(jié)來改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能微分環(huán)節(jié)輸出與輸入信號對時間的微分成正比，即輸出反映輸入信號的變化率，而不反映輸入量本身的大小。因此，可由微分環(huán)節(jié)的輸出來反映輸入信號的變化趨勢，加快系統(tǒng)控制作用的實現。常用微分環(huán)節(jié)來改善系統(tǒng)的動態(tài)性能振蕩環(huán)節(jié)若輸入為一階躍信號，則動態(tài)響應應具有振蕩的形式時滯環(huán)節(jié)輸出波形與輸入波形相同，但延遲了時間。時滯環(huán)節(jié)的存在對系統(tǒng)的穩(wěn)定性不利5.動態(tài)結構圖的等效變換與化簡。三種基本形式，尤其是式2-61。主要掌握結構圖的化簡用法，參考P38習題2-9（a）、（e）、（f）。（化簡）等效變換，是指

5、被變換部分的輸入量和輸出量之間的數學關系，在變換前后保持不變。串聯，并聯，反饋連接，綜合點和引出點的移動（P27）6.系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數、閉環(huán)傳遞函數（重點是給定作用下）、誤差傳遞函數（重點是給定作用下）：式2-63、2-64、2-66系統(tǒng)的反饋量B（s）與誤差信號E（s）的比值，稱為閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數分為給定信號R（s）作用下的閉環(huán)傳遞函數和擾動信號D（s）作用下的閉環(huán)傳遞函數系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數給定信號R（s）作用，設D（s）=0擾動信號D（s）作用，設R（s）=0系統(tǒng)的誤差傳遞函數給定信號R（s）作用，設D（s）=0擾動信號D（s）作用，設R（s）=

6、0第三章1.P42系統(tǒng)的時域性能指標。各自的定義，各自衡量了什么性能？（填空或選擇）（1）、上升時間指系統(tǒng)響應從零開始，第一次上升到穩(wěn)態(tài)值所需的時間（2）、峰值時間指系統(tǒng)響應從零開始，第一次到達峰值所需的時間（3）、超調量(平穩(wěn)性)指系統(tǒng)響應超出穩(wěn)態(tài)值的最大偏離量占穩(wěn)態(tài)值的百分比（4）、調節(jié)時間（快速性）指系統(tǒng)響應應從零開始，達到并保持在穩(wěn)態(tài)值的5%（或2%）誤差范圍內，即響應進入并保持在5%（或2%）誤差帶之內所需的時間（5）、穩(wěn)態(tài)誤差穩(wěn)態(tài)誤差指系統(tǒng)期望值與實際輸出的最終穩(wěn)態(tài)值之間的差值。這是一個穩(wěn)態(tài)性能指標2.一階系統(tǒng)的單位階躍響應。（填空或選擇）從輸入信號看，單位斜坡信號的導數為單位階躍

7、信號，而單位階躍信號的導數為單位脈沖信號。相應的 ，從輸出信號來看，單位斜坡響應的導數為單位階躍響應，而單位階躍響應的導數是單位脈沖響應。由此得出 線性定常系統(tǒng)的一個重要性質;某輸入信號的輸出響應，就等于該輸出響應的導數；同理，某輸入信號積分的輸出響應，就等于該輸入信號輸出響應的積分。3.二階系統(tǒng)：（1）傳遞函數、兩個參數各自的含義；（填空）阻尼比，值越大，系統(tǒng)的平穩(wěn)性越好，超調越?。恢翟叫?，系統(tǒng)響應振蕩越強，振蕩頻率越高。當為0時，系統(tǒng)輸出為等幅振蕩，不能正常工作，屬不穩(wěn)定。為無阻尼振蕩頻率（2）單位階躍響應的分類，不同阻尼比時響應的大致情況（圖3-10）； （填空）P（47）（3）欠阻尼情

8、況的單位階躍響應：掌握式3-21、3-233-27；參考P51例3-4的欠阻尼情況、P72習題3-6。欠阻尼二階系統(tǒng)的性能指標：（1）、上升時間由此式可得其中（2）、峰值時間根據的定義，可采用求極值的方法來求取它，得（3）、超調量（4）、調節(jié)時間5%誤差帶2%誤差帶當大于上述值時，可采用近似公式計算（5）、穩(wěn)態(tài)誤差在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，主要分析系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。動態(tài)性能包括平穩(wěn)性和快速性，穩(wěn)態(tài)性能是指準確性。（1）、平穩(wěn)性主要有決定，平穩(wěn)性越好。當=0時，系統(tǒng)等幅振蕩，不能穩(wěn)定工作。一定時，系統(tǒng)平穩(wěn)性變差。（）（2）、快速性當n一定時，若較小，則，而當>0.7之后又有。即太大或太小

9、，快速性均變差。一般，在控制工程中，是由對超調量的要求來確定的.。一定時，由此分析可知，要想獲得較好的快速性，阻尼比不能太大或是太小，而可盡量選大。一般將=0.707稱為最佳阻尼比，此時系統(tǒng)不僅響應速度快，而且超調量小。（3）、準確性的增加和的減小雖然對于系統(tǒng)的平穩(wěn)性有利，但將使得系統(tǒng)跟蹤斜坡信號的穩(wěn)態(tài)誤差增加4.系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件？系統(tǒng)的所有特征根的實部小于零，其特征方程的根部都在S左半平面勞斯判據的簡單應用：參考P55例3-5、3-6。（分析題）勞斯穩(wěn)定判據若特征方程式的各項系數都大于零（必要條件），且勞斯表中第一列元素均為正值，則所有的特征根均位于s左半平面，相應的系統(tǒng)是穩(wěn)定的；否則系統(tǒng)

10、不穩(wěn)定，且第一列元素符號改變的次數等于該特征方程的正實部根的個數。5.用誤差系數法求解給定作用下的穩(wěn)態(tài)誤差。參考P72習題3-13。（計算題）P(60)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差既與系統(tǒng)的結構參數有關，也與輸入有關，設系統(tǒng)的輸入的一般表達式為式中N為輸入的階次令系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數一般表達式為式中，K為系統(tǒng)的開環(huán)增益，即開環(huán)傳遞函數中各因式的常數項為1時的總比例系數；、為時間常數 ；v為積分環(huán)節(jié)的個數，由它表征系統(tǒng)的類型，或稱其為系統(tǒng)的無差度。系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差可表示為表5-1 給定信號作用下系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差 系統(tǒng)型號階躍信號輸入速度信號輸入加速度信號輸入穩(wěn)態(tài)誤差靜態(tài)位置誤差系數靜態(tài)速度誤差系數靜態(tài)加速度誤差系數0

11、000穩(wěn)態(tài)誤差是衡量系統(tǒng)控制精度的性能指標。穩(wěn)態(tài)誤差可分為，由給定信號引起的誤差以及由擾動信號引起的誤差兩種。穩(wěn)態(tài)誤差也可以用誤差系數來表述。系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差主要是由積分環(huán)節(jié)的個數和開環(huán)增益來確定的。為了提高精度等級，可增加積分環(huán)節(jié)的數目；為了減少有限誤差，可增加開環(huán)增益。但這樣一來都會使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。而采用補償的方法，則可保證穩(wěn)定性的前提下減小穩(wěn)態(tài)誤差。第四章1.幅頻特性、相頻特性和頻率特性的概念。系統(tǒng)的幅頻特性：=|系統(tǒng)的相頻特性：=系統(tǒng)的頻率特性（又稱幅相特性）：=|2.七個典型環(huán)節(jié)的頻率特性（必須掌握）。了解其伯德圖的形狀。（簡答題）典型環(huán)節(jié)傳遞函數幅頻特性相頻特性斜率dB/dec特

12、殊點比例環(huán)節(jié)0積分環(huán)節(jié)-20微分環(huán)節(jié)20慣性環(huán)節(jié)-20和0一階微分環(huán)節(jié)0和20振蕩環(huán)節(jié)0和-40時滯環(huán)節(jié)非最小相位環(huán)節(jié)比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)、一階微分環(huán)節(jié)、振蕩環(huán)節(jié)、（時滯環(huán)節(jié)、）非最小相位環(huán)節(jié)3.繪制伯德圖的步驟（主要是L()）（1）、將開環(huán)傳遞函數標準化（2）、找出各環(huán)節(jié)的轉折頻率，且按大小順序在坐標中標出來。（3）、過=1，L()=20lgk這點，作斜率為-20vdB/dec的低頻漸近線。（4）、從低頻漸近線開始，每到某一環(huán)節(jié)的轉折頻率處，就根據該環(huán)節(jié)的特性改變一次漸進線的斜率，從而畫出對數幅特性的近似曲線。（5）、根據系統(tǒng)的開環(huán)對數相頻特性的表達式，畫出對數相頻特性的近似曲線。4.根據伯德圖求傳遞函數：參考P110習題4-4。（分析題）P905.奈氏判據的用法：參考P111習題4-6。（分析題）P946.相位裕量和幅值裕量的概念、意義及工程中對二者的要求。（填空或判斷）對應于|=1時的頻率稱為穿越頻率，或稱剪切頻率，也截止頻率相位裕量：曲線上，模值為1處對應的矢量與負實周之間的夾角，其算式為：=（）+幅值裕量：開環(huán)頻率特性的相角時，在對應的頻率處，開環(huán)頻率特性的幅值,其算式為：一般，值越大，說明系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性越好；反之，當<1時，對應的閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。7.開環(huán)頻率特性與時域指標的關系中低頻段