自動(dòng)控制原理部分重點(diǎn)整理版

1、自動(dòng)控制原理重點(diǎn)第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念第二節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成1、基本組成結(jié)構(gòu)方塊圖如圖所示世的2、基本元部件：(1 )控制對(duì)象：進(jìn)行控制的設(shè)備或過(guò)程。(工作機(jī)械)(2)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接作用于控制對(duì)象。(電動(dòng)機(jī))(3)檢測(cè)裝置：用來(lái)檢測(cè)被控量，并將其轉(zhuǎn)換成與給定量相同的物理量(測(cè)速發(fā)電機(jī))(4)中間環(huán)節(jié)：一般指放大元件。(放大器，可控硅整流功放)(5)給定環(huán)節(jié)：設(shè)定被控量的給定值。(電位器)(6)比較環(huán)節(jié)：將所測(cè)的被控量與給定量比較，確定兩者偏差量。(7)校正環(huán)節(jié)：用于改善系統(tǒng)性能。校正環(huán)節(jié)可加于偏差信號(hào)與輸出信號(hào)之間的通道內(nèi)，也可加于某一局部反饋通道內(nèi)。 前者稱為串聯(lián)校正，后

2、者稱為并聯(lián)校正或反饋校正。第三節(jié)自控控制系統(tǒng)的分類(lèi)一、按數(shù)學(xué)描述形式分類(lèi)：1 .線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)(1)線性系統(tǒng)：用線性微分方程或線性差分方程描述的系統(tǒng)。(2)非線性系統(tǒng)：用非線性微分方程或差分方程描述的系統(tǒng)。2 .連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)(1)連續(xù)系統(tǒng)：系統(tǒng)中各元件的輸入量和輸出量均為時(shí)間t的連續(xù)函數(shù)。連續(xù)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可用微分方程描述，系統(tǒng)中各部分信號(hào)都是模擬量。(2)離散系統(tǒng)：系統(tǒng)中某一處或幾處的信號(hào)是以脈沖系列或數(shù)碼的形式傳遞的系統(tǒng)。離散 系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以用差分方程來(lái)描述。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)就是典型的離散系統(tǒng)。二、按給定信號(hào)分類(lèi)(1)恒值控制系統(tǒng)：給定值不變，要求系統(tǒng)輸出量以一定的精度接近給

3、定希望值的系統(tǒng)。如生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、壓力、流量、液位高度、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等自動(dòng)控制系統(tǒng)屬于恒值系統(tǒng)。(2)隨動(dòng)控制系統(tǒng)：給定值按未知時(shí)間函數(shù)變化，要求輸出跟隨給定值的變化。如跟隨衛(wèi) 星的雷達(dá)天線系統(tǒng)。(3)程序控制系統(tǒng)：給定值按一定時(shí)間函數(shù)變化。如程控機(jī)床。第四節(jié) 對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求歸納為 穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性三個(gè)方面1、系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)程 2、穩(wěn)定性3、動(dòng)態(tài)特性 4、穩(wěn)態(tài)特性值得注意的是，對(duì)于同一個(gè)系統(tǒng)體現(xiàn)穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性的穩(wěn)、快、準(zhǔn)這三個(gè)要 求是相互制約的。第二章線性連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)序模型 第三節(jié)傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)的定義：線性系統(tǒng)在零初始條件下，輸出信號(hào)的拉氏變換與

4、輸入信號(hào)的拉氏變換之比。第四節(jié) 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖一、概念它表示了系統(tǒng)的1 .動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖：是描述系統(tǒng)各組成元件之間信號(hào)傳遞關(guān)系的數(shù)學(xué)圖形, 輸入輸出之間的關(guān)系。Xr(S)2 .結(jié)構(gòu)圖的組成：(1)信號(hào)線：帶箭頭的直線，箭頭表示信號(hào)傳遞方向。(2)引出點(diǎn)(分離點(diǎn))：表示信號(hào)引出或測(cè)量的位置。(3)比較點(diǎn)(相加點(diǎn))：對(duì)兩個(gè)以上信號(hào)加減運(yùn)算。(4)方框：方框圖內(nèi)輸入環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。第五節(jié)信號(hào)流程圖一、基本概念及常用術(shù)語(yǔ)信號(hào)流程圖簡(jiǎn)稱信號(hào)流圖，是一種用圖線表示線性方程組的方法。第六節(jié) 脈沖響應(yīng)函數(shù)(定義？)r(t) ,系統(tǒng) 叫.單位脈沖函數(shù) 脈沖響應(yīng)函數(shù)定義：系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)的拉氏變換即為系統(tǒng)

5、或環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。重點(diǎn)參考例2-4、2-11、2-12第三章 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法第一節(jié)典型輸入信號(hào)和時(shí)域性能指標(biāo)一、典型的輸入信號(hào)1.階躍信號(hào)2.斜坡信號(hào)3.拋物線信號(hào)4.脈沖信號(hào)5.正弦信號(hào)二、時(shí)域性能指標(biāo)(以單位階躍信號(hào)輸入時(shí)，系統(tǒng)輸出為主要特征量)(1)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)反應(yīng)快速性上升時(shí)間tr :響應(yīng)曲線從零到第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值所需要的時(shí)間。峰值時(shí)間tp :響應(yīng)曲線從零到第一個(gè)峰值所需要的時(shí)間。( 調(diào)節(jié)時(shí)間ts :響應(yīng)曲線從零到達(dá)并停留在穩(wěn)態(tài)值的5% 或 2%誤差范圍所需要的最小時(shí)間。【 超調(diào)量 % :系統(tǒng)在響應(yīng)過(guò)程中，輸出量的最大值超過(guò)穩(wěn)態(tài)值的百分?jǐn)?shù)。(2)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)用 穩(wěn)態(tài)誤

6、差ess來(lái)描述，是系統(tǒng)抗干擾精度或抗干擾能力的一種量度。第二節(jié)一階系統(tǒng)分析一階系統(tǒng)定義：用一階微分方程描述的系統(tǒng)。第三節(jié)二階系統(tǒng)分析二階系統(tǒng)定義：用二階微分方程描述的系統(tǒng)。第五節(jié)穩(wěn)定性分析及代數(shù)判據(jù)一、穩(wěn)定的概念及條件：1 .穩(wěn)定概念：如果系統(tǒng)受擾動(dòng)后，偏離了原來(lái)的工作狀態(tài)，而當(dāng)擾動(dòng)取消后，系統(tǒng)又能 逐漸恢復(fù)到原來(lái)的工作狀態(tài)，則稱系統(tǒng)是穩(wěn)定的。2 .穩(wěn)定條件：系統(tǒng)特征方程式所有的根都位于s平面的左半平面。二、判定系統(tǒng)穩(wěn)定的方法：1 . 一、二階系統(tǒng)穩(wěn)定條件：特征方程的各項(xiàng)系數(shù)均為正。2 .高階系統(tǒng)應(yīng)用 勞斯判據(jù)和胡爾維茨穩(wěn)定判據(jù)。三、勞斯判據(jù)系統(tǒng)特征方程的標(biāo)準(zhǔn)形式：a0Sna1Sn 1an 1

7、San 0第六節(jié) 穩(wěn)態(tài)誤差分析及計(jì)算重點(diǎn)參考例3-1 、 3-2 、 3-3 、 3-12第四章控制系統(tǒng)的根軌跡分析法第二節(jié)繪制根軌跡的基本條件和基本規(guī)則（畫(huà)圖）八條準(zhǔn)則參考例4-6、 4-7第五章控制系統(tǒng)的頻率特性分析法第一節(jié)頻率特性的基本概念一、 頻率特性的定義穩(wěn)定的線性定常系統(tǒng)，其對(duì)正弦函數(shù)輸入下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，稱為 頻率響應(yīng)。 輸出與輸入的振幅比， 稱為系統(tǒng)的幅頻特性。 它描述了系統(tǒng)對(duì)不同頻率的正弦函數(shù)輸入信號(hào)在穩(wěn)態(tài)情況下的衰減（或放大）特性；輸入與輸出的相位差，稱為系統(tǒng)的相頻特性。相頻特性描述了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出對(duì)不同頻率的正弦輸入信號(hào)在相位上產(chǎn)生的相角遲后或相角超前的特性；幅頻特性和相頻特

8、性，稱為系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的頻率特性。二、頻率特性和傳遞函數(shù)之間的關(guān)系第二節(jié) 頻率特性的表示方法一、代數(shù)解析法二、圖形表示法1. 極坐標(biāo)圖（幅相頻率特性圖或奈奎斯特圖）2. 博德圖（對(duì)數(shù)頻率特性圖）第三節(jié)典型環(huán)節(jié)的頻率特性第四節(jié)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性繪制第五節(jié)用頻率法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性第六節(jié)用頻率法分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能第七節(jié)用開(kāi)環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能重點(diǎn)參考例5-4 、 5-6第六章頻率法校正第一節(jié)頻率法校正的基本概念1、 性能指標(biāo)1. 時(shí)域性能指標(biāo)：靜態(tài)指標(biāo)：穩(wěn)態(tài)誤差；無(wú)差度階數(shù)；開(kāi)環(huán)放大系數(shù)等。動(dòng)態(tài)指標(biāo)：調(diào)節(jié)時(shí)間；超調(diào)量；上升時(shí)間、峰值時(shí)間和振蕩次數(shù)等。2. 開(kāi)環(huán)頻率特性指標(biāo)：截止頻率；相角穩(wěn)定裕度；

9、幅值穩(wěn)定裕度；中頻寬度。第二節(jié) 串聯(lián)超前校正2、 校正原理用頻率法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行超前校正的基本原理，是利用超前校正網(wǎng)絡(luò)的相位超前特性來(lái)增大系統(tǒng)的相位裕量，以達(dá)到改善系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)的目的。 為此， 要求校正網(wǎng)絡(luò)最大的相位超前角出現(xiàn)在系統(tǒng)的截止頻率（剪切頻率）處。由于RC 組成的超前網(wǎng)絡(luò)具有衰減特性，因此，應(yīng)采用帶放大器的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)電路，或采用運(yùn)算放大器組成的有源網(wǎng)絡(luò)。第三節(jié) 串聯(lián)滯后校正基于頻率響應(yīng)法串聯(lián)滯后校正原理、方法：由于 滯后校正網(wǎng)絡(luò)具有低通濾波器的特性，因而當(dāng)它與系統(tǒng)的不可變部分串聯(lián)相連時(shí)，會(huì)使系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性的中頻和高頻段增益降低和截止頻率減小， 從而有可能使系統(tǒng)獲得足夠大的相位裕度，它不影響頻率特性的低頻段。由此可見(jiàn)，滯后校正在一定的條件下，也能使系統(tǒng)同時(shí)滿足動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的要求。3、繼電器主要是概念方面的問(wèn)題第七章非線性系統(tǒng)分析第一節(jié)控制系統(tǒng)中典型非線性特性第二節(jié)描述函數(shù)法、描述性函數(shù)的定義非線性元件的輸入為正弦波時(shí)，將其輸出的非正弦波的一次諧波（基波）與輸入正弦波的復(fù)數(shù)比，定義為非線環(huán)節(jié)的描述函數(shù)。飽和、死區(qū)、繼電器第八章線