反馈控制理论
反馈控制理论
解：
比例微分是什么？又有什么含义？
比例环节的特点是，其输出不失真、不延迟、成比例的复现输入信号的变化，即信号的传递没有惯性。
比例环节的微分方程为：微分方程进行拉普拉斯变换，得：C(s)=KR(s)
因此，比例环节的传递函数为：G(s)=C(s)/R(s)=K
2.设计电路仿真方案，利用5个电阻元件验证KVL。
解：
根据KVL关系得，串联的元件我们视它为一条支路在一条支路中电流处处相等，结点电电流之和为0，一个回路中各处电压之和为0.电路设计及其结果如图2所示
图2五电阻构成电路
由图中结果可得：结点1处电流之和I1+I2+I3=0，得出结论：结点处电流之和为0。同样，在回路1中，各支路电压U4+U5+U6=0，得出结论：回路中各处电压之和为0。KVL定律成立。
3.在Multisim中用三极管元件构建一个如图所示的分压偏置共射极放大电路，
[1]计算其直流工作点Q相关各参数和交流增益；
解：
通过对静态工作点得计算得出下图3-11的结果
图3-11静态工作点的计算过程
计算结果及计算过程如图3-11所示。
该电路的最小信号模型及其交流电压增益计算如图3-12所示
图3-12交流信号最小模型
图4-3 -10倍增益的放大电路
从该结果中可以明显看出U1=V3*10，U2=V3*(-10)。
5.下载阅读不少于1份LM324的datasheet，利用LM324构建一个加法电路，并验证效
果。
解：
下图5-1为LM324相关下载资料
图5-1 LM324相关资料
通过电路设计以及对电路进行的模拟仿真得到图5-2的结果
8.设计电路仿真方案，利用运放构建一个反相积分器，验证理解积分环节的含义。
自动控制原理反馈线性化知识点总结
自动控制原理反馈线性化知识点总结自动控制原理中，反馈线性化是一种重要的技术手段，用于对非线性系统进行线性化处理，以便于运用线性控制理论进行分析和设计。
本文将对反馈线性化的知识点进行总结。
一、反馈控制的基本原理反馈控制是指系统通过测量输出信号并与期望信号进行比较，从而产生控制信号作用于系统，使其输出信号趋近于期望值。
反馈控制可以提高系统的稳定性、精度和鲁棒性。
二、非线性系统的线性化1. 线性化的概念线性化是指通过近似处理使非线性系统在某一工作点附近表现出线性系统的特性。
线性化可以使非线性系统的分析和设计更加简化。
2. 线性化方法（1）泰勒级数展开法：通过对非线性函数进行泰勒级数展开，并保留一阶或二阶项，得到线性化后的系统模型。
（2）局部仿射变换法：通过适当的仿射变换，将非线性系统线性化为线性系统。
（3）偏微分方程法：对非线性系统的偏微分方程进行线性化处理，得到线性系统的模型。
三、反馈线性化的基本原理1. 概念反馈线性化是指通过设计反馈控制器，将非线性系统转化为线性系统。
2. 反馈线性化的步骤（1）选择工作点：选择一个具有良好控制性能的工作点作为线性化的基准。
（2）线性化建模：使用线性化方法得到系统在工作点附近的线性模型。
（3）设计反馈控制器：设计合适的反馈控制器，使得线性化后的系统具有期望的响应特性。
（4）验证和优化：通过仿真或实验验证线性化的效果，并对控制器进行优化。
四、反馈线性化的应用1. 飞行器控制在飞行器自动控制系统中，应用反馈线性化技术可以将飞行器的动力学模型线性化，从而进行姿态控制、航迹控制等任务。
2. 汽车悬挂系统控制反馈线性化技术可以将汽车悬挂系统的非线性特性线性化，实现对车身姿态的控制，提高汽车行驶的稳定性和舒适性。
3. 机器人控制在机器人的运动控制中，通过反馈线性化技术可以实现对机器人姿态和轨迹的精确控制，提高机器人的定位和导航能力。
五、反馈线性化的优缺点1. 优点（1）能够将非线性系统转化为线性系统，利用线性控制理论进行设计和分析。
第一章 反馈控制原理
第一章 反馈控制原理
+ + E + _
+
电位器
电 压 _ 放大器
功 率 放大器
n
Mc
_
电动机
+
负载
_
测速发电机
设上述系统原已在某个给定电压 ug 相对于的转速 n 状态下运 行，若一旦受到某些干扰（如负载转矩突然增大）而引起转速 下降时，系统就会自动地产生调整过程
第一章 反馈控制原理
闭环控制的优点——抑制扰动能力强，与开环控制 相比，对参数变化不敏感，并能获得满意的动态特性和 控制精度。 闭环控制的缺点——但是引入反馈增加了系统的复 杂性，如果闭环系统参数的选取不适当，系统可能会产 生振荡，甚至系统失稳而无法正常工作，这是自动控制 理论和系统设计必须解决的重要问题。
奠定基础20世纪经典控制论3040年代奈奎斯特提出系统稳定性的频率判据奈氏图奈氏判据从时域分析转到频域分析1940年伯德在频率法中引入对数坐标系伯德图1942年哈里斯引入传递函数概念1948年伊万恩提出根轨迹分析方法1949年英国人维纳在火炮控制中发现了反馈的概念出版了控制关于在动物和机器中控制和通讯的科学发现了控制论是信息反馈与控制三个基本要素奠定了控制论的基础50年代中期添加了非线性系统理论和离散控制理论形成了完整的理论体系
自动控制理论主要研究闭环控制系统
第一章 反馈控制原理
三、自动控制系统的基本组成
1、组成
r (t )
扰动 给定 元件
＋
比较 环节 偏差 信号e
参考输入
－
串联 校正元件
＋ －
放大 元件
执行 元件
被控 对象
c(t )
输出量
主 反 馈 信 号
什么是反馈控制系统？
什么是反馈控制系统？一、定义和原理反馈控制系统是一种基于反馈机制的自动控制系统，它通过测量系统输出并与期望输出进行对比，以调节系统的输入，使得系统输出逐渐趋近于期望输出。
这种反馈机制可以使系统具有自我调节的能力，是现代控制理论和工程实践中非常重要的一部分。
反馈控制系统的基本原理是通过测量系统输出得到反馈信号，然后将该信号与期望输出信号进行比较，计算出误差信号。
根据误差信号的大小和方向，系统会产生相应的控制信号，来调节系统的输入。
这个过程会不断进行，直到系统输出逐渐趋近于期望输出为止。
二、应用领域反馈控制系统的应用非常广泛，几乎涉及到各个领域。
以下是一些常见的应用领域：1. 工业自动化控制：在工业生产过程中，往往需要对各种物理量进行自动控制，如温度、压力、流量等。
反馈控制系统可以对这些物理量进行监测和调节，提高生产效率和质量。
2. 交通系统控制：在交通系统中，反馈控制系统可以用于信号灯控制、交通流量调节等方面，以优化交通流畅度、减少拥堵和事故。
3. 电力系统控制：反馈控制系统可以用于电力系统的频率和电压稳定控制、发电机控制等方面，以确保电力系统的安全稳定运行。
4. 航空航天系统控制：在飞行器控制系统中，反馈控制系统可以用于自动驾驶、姿态控制等方面，以保证飞行器的稳定性和安全性。
5. 生物医学工程：在医疗设备和生物实验中，反馈控制系统可以用于控制和调节各种生物参数，如心率、血压、药物浓度等。
三、优点和挑战反馈控制系统具有以下优点：1. 自适应性：反馈机制可以根据系统的实际情况进行调节，从而适应不同的工作环境和要求。
2. 鲁棒性：反馈控制系统可以通过不断调节来抵消外部扰动和参数变化对系统性能的影响，从而保持系统的稳定性和性能。
3. 稳定性：反馈控制系统可以通过合适的控制策略来保持系统输出的稳定性，避免不稳定和震荡现象的发生。
然而，反馈控制系统也面临一些挑战：1. 模型不确定性：系统的动态模型往往是不完全和不准确的，这会给系统的设计和调节带来一定的困难。
反馈控制的基本原理
反馈控制的基本原理1.引言1.1 概述概述反馈控制是现代控制理论中的一个重要概念，它在各个领域都有广泛的应用。
从最简单的家用电器到复杂的工业自动化系统，都离不开反馈控制的支持。
反馈控制通过采集被控对象的输出信息，并将其与期望的输出进行比较，然后作出相应调整，以实现所需的控制目标。
在日常生活中，我们也常常使用反馈控制的原理。
比如，当我们开车时，会根据速度表上的速度和路况的变化，来调整油门和刹车的力度，以保持车辆稳定行驶。
这就是一个简单的反馈控制系统，由车速作为输入，驱动力作为输出。
反馈控制系统由被控对象、传感器、执行器和控制器等几个基本组成部分构成。
被控对象是系统中需要被控制的实际物理过程或设备，例如温度、速度、位置等。
传感器用于检测被控对象的状态或输出信息，并将其转化为电信号。
执行器根据控制信号进行相应的动作，改变被控对象的状态。
控制器是反馈控制系统的核心部分，它根据传感器反馈的信息和期望的输出信息之间的差异，计算出控制信号，使被控对象的输出逼近期望的输出。
反馈控制的基本原理是通过对被控对象的状态进行监测，并根据监测到的信息进行调整，使被控对象的输出接近期望的输出。
在控制过程中，控制器会不断地与被控对象进行交互，并进行参数调整，以实现系统的稳定性和性能要求。
通过不断地反馈和调整，反馈控制系统可以对被控对象的状态进行精确控制，从而实现预定的控制目标。
本文将详细介绍反馈控制的概念、基本组成和基本原理。
同时，还将讨论反馈控制在各个领域的实际应用，以及展望反馈控制的未来发展。
反馈控制是现代控制理论中的基础概念之一，对于提高系统的稳定性、精确性和鲁棒性具有重要意义。
深入了解反馈控制的基本原理，有助于我们更好地理解和应用控制技术，推动科技的发展和进步。
1.2 文章结构本文主要围绕反馈控制的基本原理展开讨论。
文章由引言、正文和结论三个部分构成。
在引言部分，我将对整篇文章进行概述，介绍反馈控制的基本概念以及文章的目的。
控制理论：介绍控制理论的基础知识,包括反馈、传递函数和稳定性
控制理论：介绍控制理论的基础知识，包括反馈、传递函数和稳定性控制理论是一门研究如何通过设定输入来影响系统行为的学科。
它在许多领域都有广泛的应用，如工程、自动化、经济学和生态学等。
控制理论的核心是通过反馈机制来调整输出，以使系统保持稳定和良好的性能。
本文将介绍控制理论的一些基础知识，包括反馈、传递函数和稳定性。
什么是反馈？在控制系统中，反馈是一种通过测量系统输出并与期望输出进行比较来调整输入的机制。
它可以帮助系统实现所需的稳定性和性能。
反馈可以分为正反馈和负反馈两种类型。
正反馈会增强系统的不稳定性，而负反馈则会减少系统的偏差和波动。
以一个简单的温度控制器为例，当温度升高超过设定值时，控制器会打开冷却系统，并发送一个信号给加热系统，要求其减少加热功率。
当温度降低到设定值以下时，控制器会关闭冷却系统，并发送一个信号给加热系统，要求其增加加热功率。
这种反馈机制可以使系统保持在稳定的温度范围内。
传递函数是什么？传递函数是描述线性系统输入输出关系的数学工具。
它将输入信号转换为输出信号，并用数学方程表示。
传递函数可以帮助我们理解系统的动态特性和响应。
传递函数通常用符号G(s)表示，其中s是复变量。
传递函数的一般形式为：G(s) =其中N(s)和D(s)是多项式函数，它们的系数代表了系统的特性。
传递函数可以通过系统的微分方程来推导。
例如，考虑一个简单的质量-阻尼-弹簧系统，其微分方程可以表示为：m + b + ky = u其中m是质量，b是阻尼系数，k是弹簧常数，y是位移，u是输入信号。
将上述微分方程做拉普拉斯变换，并解出传递函数，可以得到系统的传递函数表示形式：G(s) =通过传递函数，我们可以分析系统的稳定性、频率响应和时域响应等。
稳定性是什么？在控制理论中，稳定性是指系统在给定条件下的操作状态是否会持续保持。
稳定的系统可以达到稳定的输出，而无稳定的系统可能会产生不受控制的振荡或偏差。
稳定性可以通过控制系统的传递函数来分析。
边界条件反馈控制
边界条件反馈控制边界条件反馈控制是控制理论中的一种重要方法，通过对系统的边界条件进行反馈控制，可以使系统在不确定性和扰动的情况下保持稳定性和鲁棒性。
边界条件反馈控制在各个领域都有着广泛的应用，如机械系统、电气系统、生物系统等。
下面将从理论原理、应用领域和优缺点等方面进行介绍。
首先，边界条件反馈控制的理论原理是通过对系统的边界条件进行实时测量和反馈调节，从而控制系统的状态在一定的范围内波动。
在控制系统中，系统的边界条件往往是决定系统行为的关键因素，通过对这些边界条件进行控制可以实现对系统整体行为的控制。
边界条件反馈控制的基本原理是通过传感器对系统的边界条件进行实时监测，然后通过控制器对系统的输入进行调节，使系统的状态保持在期望的范围内。
其次，边界条件反馈控制在各个领域都有着广泛的应用。
在机械系统中，边界条件反馈控制可以用于控制机械臂的位置和姿态，保证其在运动过程中的稳定性和精度；在电气系统中，边界条件反馈控制可以用于控制电力系统的频率和电压，确保系统的稳定运行；在生物系统中，边界条件反馈控制可以用于控制生物体的体温和血压，维持生物体内部环境的稳定。
总的来说，边界条件反馈控制在工业控制、自动化控制和生物医学等领域都有着重要的应用价值。
此外，边界条件反馈控制的优点在于可以提高系统的稳定性和鲁棒性，对系统的扰动和不确定性具有较好的抑制能力。
边界条件反馈控制可以在系统的边界条件发生变化时，及时调整系统的控制输入，使系统的状态能够在较短的时间内恢复到稳定状态。
然而，边界条件反馈控制也存在一些缺点，如系统的边界条件的测量和反馈可能会受到噪声的干扰，从而影响控制系统的性能；此外，边界条件反馈控制的设计和实现较为复杂，需要充分考虑系统的动态特性和边界条件的变化规律。
综上所述，边界条件反馈控制是控制系统中的一种重要控制方法，通过对系统的边界条件进行实时测量和反馈控制，可以提高系统的稳定性和鲁棒性，具有广泛的应用价值。
反馈控制系统
反馈控制系统:同开环控制系统相比，闭环控制具有一系列优点。
但反馈回路的引入增加了系统的复杂性，而且增益选择不当时会引起系统的不稳定。
为提高控制精度，在扰动变量可以测量时，也常同时采用按扰动的控制（即前馈控制）作为反馈控制的补充而构成复合控制系统。
反馈控制系统（即闭环控制系统）是基于反馈原理建立的自动控制系统。
所谓反馈原理，就是根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统行为（输出）与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。
在反馈控制系统中，既存在由输入到输出的信号前向通路，也包含从输出端到输入端的信号反馈通路，两者组成一个闭合的回路。
因此，反馈控制系统又称为闭环控制系统。
反馈控制是自动控制的主要形式。
在工程上常把在运行中使输出量和期望值保持一致的反馈控制系统称为自动调节系统，而把用来精确地跟随或复现某种过程的反馈控制系统称为伺服系统或随动系统。
反馈控制系统由控制器、受控对象和反馈通路组成（见图）。
图中带叉号的圆圈为比较环节，用来将输入与输出相减，给出偏差信号。
这一环节在具体系统中可能与控制器一起统称为调节器。
以炉温控制为例，受控对象为炉子；输出变量为实际的炉子温度;输入变量为给定常值温度,一般用电压表示。
炉温用热电偶测量，代表炉温的热电动势与给定电压相比较，两者的差值电压经过功率放大后用来驱动相应的执行机构进行控制。
反馈控制系统包括：（一）负反馈（negative feedback）：凡反馈信息的作用与控制信息的作用方向相反，对控制部分的活动起制约或纠正作用的，称为负反馈。
即使系统的输出值与目标值的偏差越来越小。
1. 意义：维持稳态2. 缺点：滞后、波动（二）正反馈（positive feedback ）：凡反馈信息的作用与控制信息的作用方向相同，对控制部分的活动起增强作用的，称为正反馈意义：加速生理过程，使机体活动发挥最大效应。
即使系统的输出值与目标值的偏差越来越大，正反馈并不是都是好的，有的时候系统需要正反馈的作用。
反馈控制理论考试2019
只有信号输入
B、
只有信号输出
C、
既有信号输入又有信号输出
D、
任意
我的答案：D
6
若劳斯阵列表中某一行的参数全为零，或只有等于零的一项，则说明在根平面内存在的共轭虚根或共轭复根对称于（）（2.0分）
A、
实轴
B、
虚轴
C、
原点
D、
对角线
我的答案：C
7
系统特征方程为，则系统( )（2.0分）
A、
稳定；
B、
微分环节
B、
积分环节
C、
振荡环节
D、
惯性环节
我的答案：D
30
如果输入信号为单位斜坡函数时，系统的稳态误差ess为无穷大，则此系统为( )（2.0分）
A、
0型系统
B、
I型系统
C、
Ⅱ型系统
D、
Ⅲ型系统
我的答案：A
31
采用负反馈形式连接后，则( )（2.0分）
A、
一定能使闭环系统稳定；
B、
系统动态性能一定会提高；
超前
B、
滞后
C、
滞后-超前
D、
超前一滞后
我的答案：B
25
对于一个比例环节，当其输入信号是一个阶跃函数时，其输出是（）（2.0分）
A、
同幅值的阶跃函数
B、
与输入信号幅值成比例的阶跃函数
C、
同幅值的正弦函数
D、
不同幅值的正弦函数
我的答案：B
26
已知α+jβ是根轨迹上的一点，则必在根轨迹上的点是（）（2.0分）
A、
传递函数只适用于线性定常系统；
B、
传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响；
反馈控制原理
反馈控制原理
反馈控制原理是一个重要的控制方法，它在工业、电子、通信等领域中广泛应用。
该原理的基本思想是通过测量系统的输出信号，并将其与期望输出进行比较，然后根据比较结果对系统进行调节，以使输出信号接近期望值。
在反馈控制中，系统的输出信号被称为反馈信号，而期望输出信号被称为参考信号。
通过比较这两个信号，系统可以得出输出与期望输出之间的误差，并根据误差的大小来对系统进行调整。
调整过程通常通过一个控制器来完成，该控制器根据误差信号来产生相应的控制指令，以改变系统的输入来实现误差的补偿。
反馈控制的主要优点是它具有较强的适应性和鲁棒性。
由于它可以实时测量和比较输出和期望输出之间的差异，并及时调整系统，因此可以有效地对不确定性因素和外部干扰进行补偿。
这使得反馈控制在面对复杂的现实环境时表现出较好的控制性能。
然而，反馈控制也存在一些限制和挑战。
首先，反馈控制需要系统具备测量输出的能力，这可能需要增加成本和复杂性。
其次，反馈控制的性能高度依赖于传感器的准确度和带宽，传感器的故障或性能下降可能会导致控制性能下降甚至失效。
此外，反馈控制涉及到控制律的设计和参数调整等技术问题，这需要对系统建模和控制理论有较深的理解和应用经验。
综上所述，反馈控制原理通过测量和比较输出与期望输出之间
的差异，并根据差异调整系统来实现对系统的控制。
它具有较强的适应性和鲁棒性，但也面临一些限制和挑战。
掌握反馈控制原理和相应的技术方法对于实现高性能的系统控制具有重要意义。
反馈控制的原理
反馈控制的原理反馈控制的原理反馈控制是指通过对系统输出信号与期望输出信号的差异进行监控与调节，从而使系统能够自动调节输出信号以达到预定目标的控制方式。
反馈控制是控制工程领域中的一项基本理论和方法，被广泛应用于各种自动控制系统中。
反馈控制的原理包括以下几个方面：1.反馈控制的基本原理反馈控制系统的基本原理是，通过测量被控系统的输出信号，并将其与设定的参考信号进行比较，得到误差信号，再将误差信号通过控制器进行处理，进而控制被控对象的输入信号，从而使系统的输出信号达到预期目标。
2.反馈控制的类型反馈控制系统可以分为两种类型：闭环控制和开环控制。
闭环控制系统是指将系统的输出信号与输入信号进行比较后，再进行调节；而开环控制系统是指在不考虑系统的反馈信号的情况下，直接对输入信号进行控制。
3.反馈控制的参数反馈控制系统的参数包括比例增益、积分时间和微分时间。
比例增益是指通过控制器调整输出信号与误差信号的比例关系，从而改变系统的输出。
积分时间是指控制器根据误差信号的积分变化来调整输出信号的时间，从而消除系统的误差。
微分时间是指根据误差信号的微分变化来调整输出信号的时间，从而改善系统的稳定性。
4.反馈控制的优点及应用反馈控制系统具有许多优点，如能够自动调整系统的输入信号，提高系统的稳定性和精度，有效地消除实际系统中的干扰因素等。
反馈控制系统被广泛应用于环境控制、电力系统、制造业等领域。
总之，反馈控制是一种基本的控制方法，通过监测系统的输出信号与期望输出信号的差异来控制系统的输入信号，从而达到控制系统目标的目的。
能够自动调整系统的输入信号，提高系统的稳定性和精度，有效地消除实际系统中的干扰因素，是一种非常实用的控制方法。
反馈控制名词解释
反馈控制名词解释反馈控制是一种通过测量系统输出，与期望输出之间的误差，并将误差作为输入信号用于调整系统的控制输入，以达到期望输出的控制方法。
它是工程控制理论中的基本概念，也是现代自动控制理论的重要组成部分。
反馈控制系统由四个基本元素组成：传感器、比较器、控制器和执行器。
传感器用于测量系统输出，将测量结果转换为电信号。
比较器将期望输出与实际输出进行比较，产生误差信号。
控制器接收误差信号，并根据预先设定的控制规则生成控制指令。
执行器根据控制指令调整系统的控制输入，使系统向期望输出靠近。
反馈控制的基本原理是不断监测系统输出与期望输出之间的差异，并根据差异大小调整系统的控制输入，使系统不断接近期望输出。
通过反馈控制，系统能够自动调整自身的工作状态，以适应外界环境的变化和工作要求的变化，从而保持系统在预定性能范围内稳定运行。
反馈控制有许多优点。
首先，通过反馈控制，系统能够自动调整自身的控制输入，使系统稳定在期望输出附近，增强了系统的鲁棒性和稳定性。
其次，反馈控制能够提高系统的响应速度，减小系统的超调量和调整时间。
此外，反馈控制还能够减小外界干扰的影响，提高系统的抗干扰能力。
反馈控制应用广泛，在各个领域都有重要的应用。
在工业自动化领域，反馈控制被广泛应用于机械、电子、化工等各类生产设备中，可以实现自动化生产和调节过程。
在交通领域，反馈控制被应用于交通信号灯控制、自动驾驶系统中，可以提高交通效率和安全性。
在航空航天领域，反馈控制被应用于自动飞行控制、导航系统中，可以提高航空器的控制精度和稳定性。
在生物医学领域，反馈控制被应用于药物输送、心脏起搏、神经调控等医疗设备中，可以实现精确的治疗和控制。
反馈控制还在环境保护、能源管理等方面有着广泛的应用。
总之，反馈控制是一种重要的控制方法，通过测量系统输出与期望输出之间的误差，并将误差作为输入信号用于调整系统的控制输入，实现对系统的控制和调节。
具有鲁棒性、稳定性、抗干扰能力强等优点，广泛应用于各个领域，为现代科学技术的发展和社会进步做出了重要贡献。
控制理论：系统反馈与调节
DOCS
DOCS SMART CREATE
控制理论：系统反馈与调节
控01制理论的基本概念与应
用领域
控制理论的起源与发展历程
• 起源：控制理论起源于20世纪初，最早的控制理论研究集中在机械领域，如蒸汽机、电话交换机等 • 19世纪末至20世纪初，控制系统的研究主要集中在传递函数法 • 20世纪30年代，诺伯特·维纳提出了控制论的概念，奠定了控制理论的基础
02
系统分析与建模
系统分析与建模的基本概念
系统建模：系统建模是根据系统的实际情况，建立系统的数学模型
• 线性系统建模：如传递函数法、状态空间法 • 非线性系统建模：如模糊逻辑法、神经网络法
系统分析：系统分析是对系统进行定性和定量分析的过程
• 定性分析：分析系统的结构、功能、性能等 • 定量分析：建立系统的数学模型，分析系统的动态性能、稳定性等
• 电力系统的稳定性判断：通过判断电力系统的特征方程是否有实根，或者系统矩阵是否满足某 些条件，来判断电力系统是否稳定 • 电力系统的稳定性应用：如电力系统稳定性的在线监测、控制器参数调整等
数06字控制系统与自适应控
制
数字控制系统的原理与特点
• 数字控制系统：通过数字信号处理器（DSP）实现对系统的控制 • 数字控制系统的原理：将连续的输入信号转换为数字信号，通 过数字信号处理器（DSP）进行处理，然后将数字信号转换为 连续的输出信号，实现对系统的控制 • 数字控制系统的特点：具有高精度、高速度、易于实现复杂控 制算法等优点
控制理论的基本概念与术语
系统：控制系统是一个由输入、输出 和传递函数组成的系统
控制：控制是通过调整 系统的输入或输出，实
现对系统状态的控制
描述计算机控制系统中反馈控制的原理和作用
描述计算机控制系统中反馈控制的原理和作用一、引言在计算机控制系统中，反馈控制是一个核心概念。
它通过将系统的输出信号反馈到输入端，以实现系统行为的调节与优化。
反馈控制是自动控制理论中的关键组成部分，它允许计算机系统根据其操作状态和目标自行调整。
本文将深入探讨反馈控制在计算机控制系统中的原理和作用。
二、反馈控制的原理1. 系统输出与反馈：在反馈控制中，系统首先检测其输出信号，然后将这些信号与原始目标值进行比较。
产生的差异信号，即误差信号，用于指导系统的调整。
2. 误差信号处理：误差信号是系统实际输出与期望输出之间的差异。
通过一系列的逻辑和算术处理，计算机控制系统可以计算误差，并确定为了消除该误差应采取的行动。
3. 调整与优化：根据误差信号，系统会调整其输入或内部参数，以减小误差并优化输出。
这种调整可以是改变系统的增益、调整控制参数或重新配置系统资源等。
三、反馈控制在计算机控制系统中的作用1. 稳定性增强：反馈控制有助于增强计算机控制系统的稳定性。
通过比较实际输出和期望值，系统可以检测到任何偏差并采取纠正措施，防止系统行为的失控或异常。
2. 优化性能：通过实时监控和调整系统参数，反馈控制可以持续优化计算机控制系统的性能。
这确保了系统始终在最佳状态下运行，提高了生产效率和工作质量。
3. 适应性调整：在面对环境变化或操作条件不稳定的情况下，反馈控制系统能够快速适应并调整其行为。
这种能力使计算机控制系统能够在复杂多变的环境中表现出强大的适应性和鲁棒性。
4. 提高精度与准确度：通过持续监测和纠正误差，反馈控制显著提高了计算机控制系统的精度和准确度。
这对于需要高精度输出的系统来说至关重要，例如在制造业中的高精度加工或科学实验中的测量设备。
5. 降低能耗与资源消耗：通过精确调整和控制系统的运行状态，反馈控制有助于降低计算机控制系统的能耗和资源消耗。
这不仅有助于提高系统的运行效率，还有助于减少环境污染和资源浪费。
四、实际应用中的反馈控制1. 温度控制：在工业加热和冷却系统中，温度是一个关键的被控参数。
反馈控制律
反馈控制律反馈控制律在许多领域中都有应用，例如工程、生物和经济学等。
以下是一个关于反馈控制律的简单介绍，主要包括确定控制目标、检测实时状态、计算控制变量、实施控制动作和反馈控制评估等方面。
一、确定控制目标在反馈控制中，首先需要确定控制目标。
控制目标是指希望系统达到的状态或性能指标。
例如，在工程控制中，控制目标可能是使机器运转在某一特定的速度范围内；在经济学中，控制目标可能是使通胀率维持在低水平。
一旦明确了控制目标，系统将不断尝试达到这个目标。
二、检测实时状态要达到控制目标，系统需要不断检测其当前状态。
实时状态是指系统在任何特定时刻的实际表现。
例如，在机械控制中，这可能包括机器的当前速度和位置；在经济学中，这可能包括当前的通胀率和失业率。
通过检测实时状态，系统可以了解其与目标的差距，并采取相应措施进行修正。
三、计算控制变量根据系统的实时状态和控制目标，系统需要计算出应采取的控制变量。
控制变量是用来改变系统状态的因素。
例如，在工程控制中，这可能是改变机器速度的电流；在经济学中，这可能是货币供应量或利率。
通过调整控制变量，系统可以逐步接近或达到控制目标。
四、实施控制动作接下来，系统需要采取实际行动来实施控制。
控制动作是指根据计算出的控制变量进行的调整或操作。
例如，在工程控制中，这可能是调整电机电流；在经济学中，这可能是改变货币供应量或调整利率。
通过实施这些动作，系统可以逐渐接近或达到其目标状态。
五、反馈控制评估最后，反馈控制系统需要评估其性能并进行必要的调整。
反馈控制评估是对系统在达到目标过程中的表现进行评估的过程。
通过评估，可以了解系统是否达到了预期的控制目标，以及是否存在任何问题或改进的空间。
根据评估结果，可以对系统进行必要的调整，以优化其性能。
例如，如果发现系统在某些情况下无法达到目标，可能需要调整控制变量或改进检测实时状态的方法。
通过持续的评估和改进，反馈控制系统可以逐渐变得更加准确和可靠，从而提高其性能和效率。
反馈原理——精选推荐
反馈原理目录[隐藏]∙ 1 反馈原理指什么∙ 2 反馈原理的分类∙ 3 理论提出的背景∙ 4 反馈的基本原理∙ 5 反馈原理的基本观念∙ 6 运用反馈原理做好领导工作遵循的原则[1]∙7 反馈原则在管理中的应用∙8 反馈的不良问题∙9 参考文献[编辑]反馈原理指什么管理，实质上就是一种控制系统，所以必然存在着反馈问题。
反馈是控制论的一个极其重要的概念。
反馈就是由控制系统把信息输送出去，又把其作用结果返送回来，并对信息的再输出发生影响，起到控制的作用，以达到预定的目的。
原因产生结果，结果又构成新的原因、新的结果……反馈在原因和结果之间架起了桥梁。
这种因果关系的相互作用，不是各有目的，而是为了完成一个共同的功能目的，所以反馈又在因果性和目的性之间建立了紧密的联系。
面对着永远不断变化的客观实际，管理是否有效，关键在于是否有灵敏、准确和有力的反馈。
这就是现代管理的反馈原理。
[编辑]反馈原理的分类反馈分正反馈和负反馈两种，前者使系统的输入对输出的影响增大，后者则使其影响减少。
反馈的最终目的就是要求对客观变化做出应有的反应。
在运用反馈方法对管理系统进行控制时，情况是多种多样的。
如果系统所给的目标是一个常量，这样的控制叫“简单控制”；系统所给的目标是一个随时间而变的函数，那么，这样的控制称为“程序控制”；系统给的目标是一个随其他变量而变的函数，这样的控制称为“跟踪控制”；如果系统给的目标是达到某一函数的极值，这样的控制就是“最佳控制”。
在现代化管理中，均运用反馈原理，从而显著改善企业管理系统的功能，提高企业效率，增强企业内部的凝聚力、驱动力和竞争力，并使系统本身产生自激发展功能，促进企业良性循环。
[编辑]理论提出的背景自1978年中国改革开放以来，国有企业的改革探索，从理论到实践，有关各界做了大量工作，改革取得了很大进展。
人们的思想观念、经济体制、经营机制、管理制度等发生了深刻的变化。
国家确定国有企业改革的方向是建立现代企业制度，推进企业公司化改造，股份制改造和企业集团建设，强调搞好国有企业要贯彻“三改一加强”。
反馈原理的研究及应用
反馈原理的研究及应用1. 研究背景反馈原理是一种在控制系统中广泛应用的概念。
它通过将系统的输出作为输入的一部分来使系统对输入信号进行调整，从而实现更好的控制效果。
反馈原理的研究旨在提高系统的稳定性、精度和鲁棒性。
本文将介绍反馈原理的基本原理、不同类型的反馈、反馈对系统性能的影响以及反馈原理在实际应用中的一些案例。
2. 反馈原理的基本原理反馈原理是建立在系统动力学理论的基础上的。
它的基本原理是通过测量系统的输出并将其与期望输出进行比较，然后使用该差异来调整系统的输入。
这种反馈回路的作用类似于一个控制器，通过不断调整输入信号，使得系统的输出逐渐接近期望输出。
3. 类型和特点在反馈原理中，有几种常见类型的反馈，包括正反馈、负反馈和零反馈。
这些类型的反馈对系统的性能有不同的影响。
3.1 正反馈正反馈是指系统的输出信号加强了输入信号的变化。
它会使系统产生自激振荡的现象，导致系统不稳定。
正反馈在某些应用中有其独特的用途，比如振荡器和放大器。
3.2 负反馈负反馈是最常见的反馈类型。
它是指系统的输出信号与输入信号相反，通过减弱输入信号的变化来稳定系统。
负反馈可以提高系统的稳定性、精度和鲁棒性。
在许多控制系统中，负反馈是必不可少的。
3.3 零反馈零反馈是指系统的输出信号与输入信号完全相同，即没有反馈信号作用于输入。
零反馈在某些特定的应用中有其用途，比如特定类型的滤波器。
4. 反馈对系统性能的影响反馈对系统的性能有着重要的影响。
它可以提高系统的稳定性、减小误差、增加系统的带宽和快速响应等。
以下是反馈对系统性能的影响的一些具体例子：•提高稳定性：负反馈可以减小系统的灵敏度，使系统对扰动和参数变化更加稳定。
•减小误差：通过比较系统的实际输出与期望输出，可以校正误差，使输出更加准确。
•增加带宽：负反馈可以增加系统的带宽，使系统能够更快地响应输入信号的变化。
•快速响应：通过比较系统的输出与期望输出，并及时调整输入信号，可以使系统更快地响应输入变化。
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第六章 开关电源反馈设计除了磁元件设计以外，反馈网络设计也是开关电源了解最少、且非常麻烦的工作。
它涉及到模拟电子技术、控制理论、测量和计算技术等相关问题。
开关电源环路设计的目标是要在输入电压和负载变动范围内，达到要求的输出（电压或电流）精度，同时在任何情况下应稳定工作。
当负载或输入电压突变时，快速响应和较小的过冲。
同时能够抑制低频脉动分量和开关纹波等等。
为了较好地了解反馈设计方法，首先复习模拟电路中频率特性、负反馈和运算放大器基本知识，然后以正激变换器为例，讨论反馈补偿设计基本方法。
并介绍如何通过使用惠普网络分析仪HP3562A 测试开环响应，再根据测试特性设计校正网络和验证设计结果。
最后对仿真作相应介绍。
6.1 频率响应在电子电路中，不可避免存在电抗（电感和电容）元件，对于不同的频率，它们的阻抗随着频率变化而变化。
经过它们的电信号不仅发生幅值的变化，而且还发生相位改变。
我们把电路对不同频率正弦信号的输出与输入关系称为频率响应。
6.1.1 频率响应基本概念电路的输出与输入比称为传递函数或增益。
传递函数与频率的关系－即频率响应可以用下式表示)()(f f G Gϕ∠= 其中G (f )表示为传递函数的模（幅值）与频率的关系，称为幅频响应；而∠ϕ(f )表示输出信号与输入信号的相位差与频率的关系，称为相频响应。
典型的对数幅频响应如图6.1所示，图6.1(a)为幅频特性，它是画在以对数频率f 为横坐标的单对数坐标上，纵轴增益用20log G (f )表示。
图6.1(b)为相频特性，同样以对数频率f 为横坐标的单对数坐标上，纵轴表示相角ϕ。
两者一起称为波特图。
在幅频特性上，有一个增益基本不变的频率区间，而当频率高于某一频率或低于某一频率，增益都会下降。
当高频增高时，当达到增益比恒定部分低3dB 时的频率我们称为上限频率，或上限截止频率f H ，大于截止频率的区域称为高频区；在低频降低时，当达到增益比恒定部分低3dB 时的频率我们称为下限频率，或下限截止频率f L ，低于下限截止频率的区域称为低频区；在高频截止频率与低频截止频率之间称为中频区。
在这个区域内增益基本不变。
同时定义L H f f BW -= （6-1）f H41054 105 -90°(b)图6.1 波特图为系统的带宽。
6.1.2 基本电路的频率响应1. 高频响应在高频区，影响系统（电路）的高频响应的电路如图6.2所示。
以图6.2a 为例，输出电压与输入电压之比随频率增高而下降，同时相位随之滞后。
利用复变量s 得到RsCsC R sC s U s U s G i o +=+==11/1/1)()()( （6-2） 对于实际频率，s =j ω＝j 2πf ，并令RCf H π21= （6-3）就可以得到电路高频电压增益()H io H f f j U U G +==11 （6-4） 由此得到高频区增益的模（幅值）和相角与频率的关系2)(11)(H H f f f G += （6-5） 对数幅频特性为2)(11log 20log 20)dB (H H f f G G +== （6-5a ）)arctan(H H f f -=ϕ （6-6） 幅频响应R i o ioU(a ) (b ) 图6.2 高频响应1) 当f<<f H 时，式（6-5a ）01log 20)(11log 20)dB (2=≈+=H H f f G dB即增益为1,位于横坐标的一条水平线； 2) 当f>>f H 时)log(20)(11log 20)dB (2H H H f f f f G ≈+=可见，对于对数频率坐标，上式为一斜线，斜率为－20dB/十倍频（－20dB/dec ），与0dB 直线在f=f H 处相交，所以f H 称为转折频率。
当f=f H 时，3)2/1l o g (20)dB (-==H G dB,即=H G 2/1＝0.707。
高频响应以0dB 直线与-20dB/dec 为渐近线，在转折频率处相差最大为－3dB 。
幅频特性如图6.3a 所示。
当频率等于转折频率时，电容电抗正好等于电阻阻值。
当频率继续增加时，电容C 的阻抗以－20dB/dec 减少，即频率增加10倍，容抗减少10倍，所以输出以－20dB 衰减。
相频特性相位与频率的关系（式（6.6））可以用以下方式作出：1） 当f<<f H 时，ϕH →0°,得到一条ϕH ＝0°直线。
2） 当f>>f H 时，ϕH →90°,得到一条ϕH ＝90°直线。
3） 当f ＝f H 时，ϕH ＝45°。
当f ＝0.1f H 和f ＝10f H 时, ϕH 分别为－5.7°和－84.3°,故可近似用斜率为dec /45 -斜线表示。
相频特性如图6.3(b)所示。
由幅频和相频可以看到，当频率增加时，电路增益越来越小，相位滞后越来越大。
当相位达到90°时，增益为0。
幅频和相频特性都由上限频率f H 决定。
从式（6.3）可以看到，上限截止频率由电路的时间常数（RC ）决定。
如果图6.2b 的时间常数L/R 与图6.2a 的时间常数RC 相等，则图6.2b 电路的波特图与图6.2a 完全相同。
从图 6.3可以看出，高频信号大大衰减，而低频信号得以保存。
因此，这种电路也称为低通滤波器。
对于图6.2a 电路，如果时间常数对研究的时间来说大的多，即电阻和电容数值很大，我们有tU C R U ci d d ≈因为U o =U c ，可以得到⎰=dt U RCU i o 1（6-7） 这是一个积分电路。
可见，相同的电路对不同的研究目的表现出不同的功能。
2 10f/f 2 10f/f -90(b)图6.3 图2电路的高频波特图2. 低频特性我们来研究图6.4所示两个电路在低频区的特性。
利用复变量s ，由图6.4（a ）可以得到sRC sC R R s U s U s G i o L 1111)()()(+=-== 按照实际频率，ωj s =，并令RC f L π21= （6-8） 得到 )(11f f j U U G L io L -== （6-9） 因此电路低频区的增益（模）和相角分别为2)(11)(f f f G L L += （6-10a ）2)(11log 20)dB (f f G L L += (6-10b))arctan(f f L =ϕ （16-11） 采用与高频响应相似直线近似的方法，可以画出低频响应的波特图，如图6.5所示。
图中f L 为下限频率，即低频转折频率。
在转折频率以下，电路增益随频率下降而下降，特性斜率为20dB/dec 。
相位随频率降低超前输入相位。
最大超前90°,这时增益为0（－∞dB ）。
下限转折频率也与电路时间常数RC (L/R )有关,如果图6.4(a)与(b)时间常数相同，则它们的波特图也完全相同。
从图 6.5还可以看到，电路对低频信号衰减；而高频信号由于容抗减少而顺利通过。
因此这种电路也称为高通滤波器。
对于图 6.4(a)电路的时间常数远远小于我们研究的时间间隔时，输出获得输入信号的变化部分，则tURC t U RC Ri U i c o d d d d === （6-12）电路表现为一个微分电路。
(a) (b)图6.4 低频响应10f/f10 10 10 10 102 0 f/f L(b)图6.5 图4电路的低频波特图3. LC 滤波电路特性在开关电源中，正激类的输出滤波器（图 6.6）是一个LC 网络，并有负载电阻与输出电容并联，且负载电阻可以从某定值（满载）变化到无穷大（空载）。
对于图6电路我们同样可以用复变量得到 LL L i o R sL CL s sC R sL sC R s U s U s G ++=+==211)1//()1//()()()(按照实际频率ωj s =，并令LCf π210=（6-13） 得到)2()(1120L R fL j f f G π+-= （6-14）R L图6.6 LC 滤波电路频率特性电路的特征阻抗为C L Z =0，在f →f 0很小范围内，=-20)(1ff 02f f ∆，令LRZ R D L L ω≈=0，于是增益幅频和相频特性分别为 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-=-2202log 10)dB (D f f G （6-15） f D f ∆-=2arctan 0ϕ （6-16） 由式（6-15）和（6-16）可以做出LC 滤波电路的波特图，如图6.7所示。
当f<<f 0时，式（6-15）趋于1，即0dB ，ϕ≈0°;当f>>f 0时，式（6-14）分母中第二项远远大于其余两项，感抗以20dB/dec 增加，容抗以-20dB/dec 减少，负载阻抗远远大于容抗，幅频特性－40dB/dec 下降， ϕ趋于-180°。
在f 接近f 0时，不同的D 值，幅值提升也不一样：D 值越大，相当于轻载，电路欠阻尼，幅值提升幅度越高。
随着负载加大，等效负载电阻减少，D 值下降，提升峰值也减少；当D =1时，临界阻尼，由低频趋向f 0时，只有很小的提升，并在f ＝f 0时，回到0dB ，在f >f 0后，增益逐渐趋向-40dB/dec 。
而当D <1时，即过阻尼，相当于满载或过载，在f →f 0附近，幅值非但没有提升，而且随频率增加而衰减，大约在20倍f 0以后衰减斜率达到-40dB/dec 。
图6.7（b ）示出了相移与规化频率（f/f c ）和不同D 之间的关系。
可以看到，不管D 值如何,输出与输入之间的相位差在转折频率f 0处均为90°。
而对于高欠阻尼滤波器（R o > 5Z o ），相频特性随频率迅速改变。
对于R o =5Z o ，在频率 1.5f 0时，相移几乎达到170°。
而在增益斜率为-20dB/dec 的电路中，决不可能产生大于90°相移，而相频特性随频率的变化率远低于图6.7b 的-90°/dec 的相移变化率。
如果图6.6中输出电容具有ESR －等效串联电阻R esr ，一般ESR 很小,在低频段1/ωC<<R esr ,不会对低频特性产生影响。
当频率增高到 πLRf esr esr 2=此时，L f R esr esr π2=，相位提升45°。
当频率继续升高，输出滤波电路变成LR esr 电路。
LC 滤波器在频率f esr 之后从-40dB/dec 转换为-20dB/dec 衰减，相移趋向滞后90°,而不是180°。