(完整版)自動控制原理知識點匯總

#/7二階系統(tǒng)的單位階躍響應過阻尼§>1的狀況：系統(tǒng)閉環(huán)特色方程有兩個不相等的負實根。過阻尼二階系統(tǒng)能夠當作兩個時間常數(shù)不一樣的慣性環(huán)節(jié)的串連。當Ti=T2（E=1的臨界阻尼狀況）:調(diào)理時間ts=4.75T1；當T1=4T2（g=1.25）時：ts&；當T1>4T2（g>1.25）時：ts心3T1。臨界阻尼g=1的狀況：欠阻尼0<g<1的狀況：安穩(wěn)性：阻尼比g越大，超調(diào)量越小，響應的振蕩偏向越弱，安穩(wěn)性越好。反之，阻尼比越小，振蕩越強，安穩(wěn)性越差。迅速性：g過大，系統(tǒng)響應愚鈍，調(diào)理時間ts長，迅速性差；g過小，固然響應的開端速度tsts也長，迅速性差。arccos欠阻尼二階系統(tǒng)單位階躍響應性能指標arccos上漲時間和阻尼頻次峰值時間超調(diào)量。h($)1100%100%tr4.調(diào)理時間當阻尼比tsI<0.8時，近似取為ts（取5%偏差帶）ts(取h($)1100%100%tr4.調(diào)理時間當阻尼比tsI<0.8時，近似取為ts（取5%偏差帶）ts(取2%偏差帶）n設(shè)計二階系統(tǒng)時，一般取二階系統(tǒng)響應性能的改良舉措:?比率一微分控制?測速反應控制穩(wěn)固性及代數(shù)判據(jù)g=0.707n作為最正確阻尼比。100%赫爾維茨（Hurwitz）穩(wěn)固性判據(jù)林納得-奇帕特（Lienard-Chipard）判據(jù)（1）系統(tǒng)特色方程的各項系數(shù)大于零，即a0(i=0，1，i＞D奇＞0或D偶＞°。，n）。（2）奇數(shù)階或偶數(shù)階的赫爾維茨隊列式大于零，即3?勞思（Routh）判據(jù)勞思表中第一列全部元素的計算值均大于零，假如第一列出現(xiàn)小于零的元素，則系統(tǒng)不穩(wěn)固。而且第一列中數(shù)值符號改變的次數(shù)等于系統(tǒng)特色方程正實部根的數(shù)量。典型輸入信號作用下的穩(wěn)態(tài)偏差條統(tǒng)世別階躍輸入1斜坡輸入r(O=rV-l(f)加速度輸入VKpki-■—r■—HK■D10A001+KGO00100K00~5~1K00n00CDK00I￡mDO(K00000第五章頻域剖析法一頻次法1Ts(j)=(s)S=j1Ts(j)=(s)S=jjjMej系統(tǒng)的頻次響應定義為系統(tǒng)對正弦輸入信號的穩(wěn)態(tài)響應。(?V2T1/72/T3/r4/T5/T81A\/100.890.7010.45(?320.240.200-arctan0-26XT-45"-7LS-7R7°-90"只需把傳達函數(shù)式中的s以j3置換，就能夠獲得頻次特征，即Mj頻次特征圖示法:直角坐標圖奈奎斯特曲線圖3.對數(shù)坐標圖一伯德圖（H.W.Bode）伯德圖包含對數(shù)幅頻和對數(shù)相頻兩條曲線。L()20lgM()典型環(huán)節(jié)的頻次特征：比率環(huán)節(jié)（放大環(huán)節(jié)）積分環(huán)節(jié)微分環(huán)節(jié)慣性環(huán)節(jié)—階微分環(huán)節(jié)振蕩環(huán)節(jié)二階微分環(huán)節(jié)—階不穩(wěn)固環(huán)節(jié)延緩環(huán)節(jié)開環(huán)幅相特征曲線的繪制:系統(tǒng)開環(huán)幅相特征的特色①當頻次s=0時，其開環(huán)幅相特征完整取決于比率環(huán)節(jié)K和積分環(huán)節(jié)個數(shù)v。①0型系統(tǒng)起點為正實軸上一點，1型及I型以上系統(tǒng)起點幅值為無量大，相角為-v?90?！恽佼旑l次s=a時，若n>m(即傳達函數(shù)中分母階次大于分子階次)，各型系統(tǒng)幅相曲線的幅值等于0，相角為-(n-m)?90。°伯德圖的繪制：系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻等于各環(huán)節(jié)對數(shù)幅頻之和；系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)相頻等于各環(huán)節(jié)對數(shù)相頻之和。正問題：繪制系統(tǒng)的伯德圖。反問題：求傳達函數(shù)。繪制對數(shù)幅頻特征的步驟：確立出系統(tǒng)開環(huán)增益K，并計算201gK。確立各相關(guān)環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻次，并把相關(guān)的轉(zhuǎn)折頻次標明在半對數(shù)坐標的橫軸上。在半對數(shù)坐標上確立s=l(l/s)且縱坐標等于20lgKdB的點A。過A點做向來線，使其斜率等于-20vdB/十倍頻程。當v=0,v=1,v時=2，斜率分別是(0，-20，-40)/十倍頻程。從低頻段第一個轉(zhuǎn)折頻次開始做斜直線，該直線的斜率等于過A點直線的斜率加這個環(huán)節(jié)的斜率(慣性環(huán)節(jié)加-20，振蕩環(huán)節(jié)加-40，—階微分環(huán)節(jié)加+20的斜率)，這樣過每一個轉(zhuǎn)折頻次都要進行斜率的加減。高頻段最后的斜線的斜率應等于-20(n-m)dB/十倍頻程。若系統(tǒng)中有振蕩環(huán)節(jié)，當Z時，需對L(s)進行修正。繪制對數(shù)相頻特征的步驟：在半對數(shù)坐標紙上分別繪制出各環(huán)節(jié)的相頻特征曲線。將各環(huán)節(jié)的相頻特征曲線沿縱坐標方向相加，進而獲得系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)相頻特征曲線e(s)o當sf0時，e(s)f-v?90o°當sf8時，e(s)f-(n-m)?90o°系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻特征曲線與橫軸(0dB線)交點的頻次稱為穿越頻次或截止頻次sco系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)相頻特征曲線與-180。線交點的頻次稱為相頻截止頻次sgo傳達函數(shù)中沒有右極點、右零點的系統(tǒng)，稱為最小相角系統(tǒng)(最小相位系統(tǒng))。穩(wěn)固判據(jù)及穩(wěn)固裕度奈氏判據(jù)對數(shù)頻次穩(wěn)固判據(jù)

對數(shù)頻次穩(wěn)固判據(jù)：一個反應控制系統(tǒng)，其閉環(huán)特色方程正實部根個數(shù)為乙能夠依據(jù)開環(huán)傳達函數(shù)右半s平面極點數(shù)P和開環(huán)對數(shù)幅頻特征為正當?shù)娜款l次范圍內(nèi)，對數(shù)相頻曲線對-180。線的正負穿越之差N=N+-N-決定Z=P-2NZ=0，閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)固；不然，閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)固。控制系統(tǒng)穩(wěn)固裕度1?相位裕量Y:定義為180°+開環(huán)幅相曲線幅值為1時的相角。Y值越大，其系統(tǒng)的穩(wěn)固程度越高，工程上一般要求丫上40°(40°~60°)。180180oGjcH1802?幅值裕量h:開環(huán)幅相曲線與負實軸交點處的模值IG(jg)H(j)1的倒數(shù)。L2?幅值裕量h:開環(huán)幅相曲線與負實軸交點處的模值IG(jg)H(j)1的倒數(shù)。LhGjgHjg020lgG(dB)L值越大，其閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)固程度越高，一般要求L26dB(6?10dB)。h第六章自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與校訂在校訂裝置中，常采納比率(P)、微分(D)、積分⑴、比率微分(PD)、比率積分(PI)、比率積分微分(PID)等基本的控制規(guī)律。比率(P)控制作用：在系統(tǒng)中增大比率系數(shù)Kp可減少系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差以提升穩(wěn)態(tài)精度。增添Kp可降低系統(tǒng)的慣性，減小一階系統(tǒng)的時間常數(shù)，改良系統(tǒng)的迅速性。提升Kp常常會降低系統(tǒng)的相對穩(wěn)固性，甚至會造成系統(tǒng)的不穩(wěn)固。比率-微分(PD)控制作用：PD控制擁有超前校訂的作用，能給出控制系統(tǒng)提早開始制動的信號，擁有“預示”性，能反響偏差信號的變化速率(變化趨向)，并能在偏差信號變得太大以前，在系統(tǒng)中引進一個有效的初期修正信號，有助于增添系統(tǒng)的穩(wěn)固性，同時還能夠提升系統(tǒng)的迅速性。其弊端是系統(tǒng)抗高頻擾亂能力差。比率積分(PI)控制作用：在系統(tǒng)中主要用于在保證控制系統(tǒng)穩(wěn)固的基礎(chǔ)上提升系統(tǒng)的型別，進而提升系統(tǒng)的