自動(dòng)控制原理復(fù)習(xí)

1、自動(dòng)控制原理復(fù)習(xí) 題型：填空15分，選擇20分，簡(jiǎn)單計(jì)算32分，綜合分析33分 重點(diǎn)掌握部分：第2章 梅森公式；第3章二階系統(tǒng)性能指標(biāo)計(jì)算，勞斯判據(jù)運(yùn)用；第四章 概略根軌跡繪制；第5章 奈奎斯特曲線繪制及其穩(wěn)定判據(jù)運(yùn)用，對(duì)數(shù)幅頻特性曲線繪制； 第一章 基本概念掌握：反饋控制概念；控制方式等；控制系統(tǒng)基本要求經(jīng)典控制理論(古典控制理論)以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，研究單輸入以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，研究單輸入-單輸單輸出定常控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)問(wèn)題：出定?？刂葡到y(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)問(wèn)題：線性控制系統(tǒng)分析：時(shí)域分析、穩(wěn)定性與線性控制系統(tǒng)分析：時(shí)域分析、穩(wěn)定性與穩(wěn)態(tài)誤差分析、根軌跡分析、頻域分析。穩(wěn)態(tài)誤差分析、根軌跡分析、

2、頻域分析。非線性控制系統(tǒng)分析：相平面分析、描述非線性控制系統(tǒng)分析：相平面分析、描述函數(shù)分析。函數(shù)分析。（連續(xù)控制系統(tǒng)、離散控制系統(tǒng)）（連續(xù)控制系統(tǒng)、離散控制系統(tǒng)）自動(dòng)控制系統(tǒng)控制原理方框圖自動(dòng)控制系統(tǒng)控制原理方框圖控制控制對(duì)象對(duì)象執(zhí)行裝置執(zhí)行裝置控制器控制器測(cè)量裝置測(cè)量裝置控制器控制器比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)輸入量輸入量偏差偏差測(cè)量值測(cè)量值輸出量輸出量控制量控制量擾動(dòng)量擾動(dòng)量控制動(dòng)作控制動(dòng)作廣義對(duì)象廣義對(duì)象自動(dòng)控制裝置自動(dòng)控制裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及術(shù)語(yǔ)自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及術(shù)語(yǔ) 典型反饋控制系統(tǒng)的原理如圖所示典型反饋控制系統(tǒng)的原理如圖所示 (1)被控對(duì)象:它是控制系統(tǒng)所控制和操縱的對(duì)象,它接受控制量并

3、輸出被控制量。(2)控制器:接收變換和放大后的偏差信號(hào),轉(zhuǎn)換為對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行操作的控制信號(hào)。(3)放大變換環(huán)節(jié):將偏差信號(hào)變換為適合控制器執(zhí)行的信號(hào)。它根據(jù)控制的形式、幅值及功率來(lái)放大變換。(4)校正裝置:為改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性而附加的裝置。如果校正裝置串聯(lián)在系統(tǒng)的前向通道中,稱(chēng)為串聯(lián)校正裝置;如果校正裝置接成反饋形式,稱(chēng)為并聯(lián)校正裝置,又稱(chēng)局部反饋校正。(5)反饋環(huán)節(jié):它用來(lái)測(cè)量被控量的實(shí)際值,并經(jīng)過(guò)信號(hào)處理,轉(zhuǎn)換為與被控制量有一定函數(shù)關(guān)系,且與輸入信號(hào)同一物理量的信號(hào)。反饋環(huán)節(jié)一般也稱(chēng)為測(cè)量變送環(huán)節(jié)。(6)給定環(huán)節(jié):產(chǎn)生輸入控制信號(hào)的裝置。 (1)輸入信號(hào):泛指對(duì)系統(tǒng)的輸出量有直接影響的

4、外界輸入信號(hào),既包括控制信號(hào)又包括擾動(dòng)信號(hào)。其中控制信號(hào)又稱(chēng)控制量、參考輸入、或給定值。(2)輸出信號(hào):是指反饋控制系統(tǒng)中被控制的物理量,它與輸入信號(hào)之間有一定的函數(shù)關(guān)系。(3)反饋信號(hào):將系統(tǒng)(或環(huán)節(jié))的輸出信號(hào)經(jīng)變換、處理送到系統(tǒng)(或環(huán)節(jié))的輸入端的信號(hào),稱(chēng)為反饋信號(hào)。若此信號(hào)是從系統(tǒng)輸出端取出送入系統(tǒng)輸入端,這種反饋信號(hào)稱(chēng)主反饋信號(hào)。而其它稱(chēng)為局部反饋信號(hào)。 控制系統(tǒng)中常用的名詞術(shù)語(yǔ) (4)(4)偏差信號(hào)偏差信號(hào): :控制輸入信號(hào)與主反饋信號(hào)之差?？刂戚斎胄盘?hào)與主反饋信號(hào)之差。(5)(5)誤差信號(hào)誤差信號(hào): :它指系統(tǒng)輸出量的實(shí)際值與希望值它指系統(tǒng)輸出量的實(shí)際值與希望值之差。系統(tǒng)希望值是

5、理想化系統(tǒng)的輸出，實(shí)際上之差。系統(tǒng)希望值是理想化系統(tǒng)的輸出，實(shí)際上并不存在并不存在, ,它只能用與控制輸入信號(hào)具有一定比例它只能用與控制輸入信號(hào)具有一定比例關(guān)系的信號(hào)來(lái)表示。在單位反饋情況下關(guān)系的信號(hào)來(lái)表示。在單位反饋情況下, ,希望值就希望值就是系統(tǒng)的輸入信號(hào)是系統(tǒng)的輸入信號(hào), ,誤差信號(hào)等于偏差信號(hào)。誤差信號(hào)等于偏差信號(hào)。(6)(6)擾動(dòng)信號(hào)擾動(dòng)信號(hào): :除控制信號(hào)以外除控制信號(hào)以外, ,對(duì)系統(tǒng)的輸出有影對(duì)系統(tǒng)的輸出有影響的信號(hào)。響的信號(hào)。 第二章 控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 重點(diǎn)掌握：結(jié)構(gòu)圖，信號(hào)流圖，梅森公式 重點(diǎn)概念：傳遞函數(shù)，開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，閉環(huán)傳遞函數(shù) 反饋控制：也稱(chēng)之為偏差控制，由測(cè)量元件

6、，給定元件，比較元件，放大元件，執(zhí)行元件，校正元件組成 傳遞函數(shù)：在線性定常系統(tǒng)中，當(dāng)初始條件為零在線性定常系統(tǒng)中，當(dāng)初始條件為零時(shí)，系統(tǒng)輸出拉氏變換與輸入拉氏變換的比，稱(chēng)時(shí)，系統(tǒng)輸出拉氏變換與輸入拉氏變換的比，稱(chēng)為傳遞函數(shù)，用為傳遞函數(shù)，用G(S)表示。表示。G(s)的微觀結(jié)構(gòu)的微觀結(jié)構(gòu) G(s)是關(guān)于是關(guān)于s的有理分式，可分解成多種形式：的有理分式，可分解成多種形式：1）零極點(diǎn)表達(dá)式）零極點(diǎn)表達(dá)式).().(.)(1111101110nmgnnnnmmmmpspszszskasasasabsbsbsbsG 00abkg 可知：傳遞函數(shù)定，零、極點(diǎn)和可知：傳遞函數(shù)定，零、極點(diǎn)和kg唯一確定，

7、反之亦然。因此傳遞函唯一確定，反之亦然。因此傳遞函數(shù)可用零極點(diǎn)和傳遞系數(shù)數(shù)可用零極點(diǎn)和傳遞系數(shù)等價(jià)等價(jià)表示。表示。 零極點(diǎn)既可以是實(shí)數(shù)，也可以是復(fù)數(shù)，表示在復(fù)平面上，形成的圖稱(chēng)零極點(diǎn)既可以是實(shí)數(shù)，也可以是復(fù)數(shù)，表示在復(fù)平面上，形成的圖稱(chēng)傳遞函數(shù)的傳遞函數(shù)的零、極點(diǎn)分布圖零、極點(diǎn)分布圖。反映系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。因此對(duì)系統(tǒng)的研究，。反映系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。因此對(duì)系統(tǒng)的研究，可變成對(duì)系統(tǒng)傳函的零、極點(diǎn)的研究了，這就是可變成對(duì)系統(tǒng)傳函的零、極點(diǎn)的研究了，這就是。傳遞系數(shù)，傳遞系數(shù)，根軌跡增益根軌跡增益靜態(tài)放大倍數(shù),0)()1).(12)(1()1).(12)(1(.)(0222212222111101110

8、tsKabsGsTsTsTsTssssKasasasabsbsbsbsGnmsjinnnnmmmm 較容易分解成一些典型環(huán)節(jié)，較容易分解成一些典型環(huán)節(jié)，chapter5 應(yīng)用應(yīng)用p1p2j1 1 j 0 2 3p3z1)22)(3(2)(2 sssssG 例如，試畫(huà)出下面?zhèn)鬟f函例如，試畫(huà)出下面?zhèn)鬟f函數(shù)的零極點(diǎn)圖。數(shù)的零極點(diǎn)圖。 可看成是若干稱(chēng)為典型環(huán)節(jié)的基本因子的乘積，一般認(rèn)為典可看成是若干稱(chēng)為典型環(huán)節(jié)的基本因子的乘積，一般認(rèn)為典型環(huán)節(jié)有型環(huán)節(jié)有6 6種，這些典型環(huán)節(jié)種，這些典型環(huán)節(jié), ,對(duì)應(yīng)典型電路。這樣劃分對(duì)系統(tǒng)分對(duì)應(yīng)典型電路。這樣劃分對(duì)系統(tǒng)分析和研究帶來(lái)很大的方便。析和研究帶來(lái)很大的方便

9、。121) 12(11) 1() 1() 12)(1() 1() 12)(1()()()(2222222211222212222111101110ssTsssTsKsTssTsTssssKaasasabsbsbsbsRsCsGjinnnnmmmm結(jié)構(gòu)圖簡(jiǎn)化 比較點(diǎn)前后移 引出點(diǎn)前后移 交換或者合并比較點(diǎn)RCG1G2G3H1H2解：方法解：方法11/G3RCG1G2G3H1H2方法方法2RCG1G2G3H1H2RCG1G2G3H1H21/G1習(xí)題2-17 (f)（d) (e)結(jié)構(gòu)圖信號(hào)流圖重要概念 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù): 前向通道傳遞函數(shù) 反饋通道傳遞函數(shù) 閉環(huán)傳遞函數(shù))()(2)( 1)(/ )()(

10、)(sHsGsGsEsBsHsG)(2)( 1)(/ )(sGsGsEsC)()(/ )(sHsCsB)()(2)( 11)(2)( 1)(sHsGsGsGsGs閉環(huán)特征方程：0)()(2)( 11sHsGsG信號(hào)流圖概念 前向通路：信號(hào)從輸入節(jié)點(diǎn)到輸出節(jié)點(diǎn)傳遞時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只通過(guò)一次的通路。 回路：起點(diǎn)和終點(diǎn)在同一節(jié)點(diǎn)，而且信號(hào)通過(guò)每一節(jié)點(diǎn)不多于一次的閉合通路稱(chēng)為單獨(dú)回路，簡(jiǎn)稱(chēng)回路； 不接觸回路：回路之間沒(méi)有公共節(jié)點(diǎn)時(shí)，這種回路叫不接觸回路。梅森公式 具有任意條前向通路及任意個(gè)單獨(dú)回路和不接觸回路的復(fù)雜信號(hào)流圖，求取從任意輸入節(jié)點(diǎn)到輸出節(jié)點(diǎn)之間傳遞函數(shù)的梅森增益公式為 式中，n為從輸入節(jié)點(diǎn)到輸出節(jié)點(diǎn)的前向通道總數(shù)；pk為從輸入節(jié)點(diǎn)到輸出節(jié)點(diǎn)的第k條前向通路總增益；流圖特征式nkkkp11fedcbaLLLLLL1梅森公式 其中La 為所有單獨(dú)回路增益之和； LbLc 為所有互不接觸的單獨(dú)回路中，每次取其中兩個(gè)回路的增益乘積之和；LdLeLf為所有互不接觸的單獨(dú)回路中，每次