自控原理总复习

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(1) 开环极点:p1=0,p2= -1,p3= -2 无开环有限零点。
K* G( s) H ( s) s( s 1)( s 2)
(2) n = 3 ,根轨迹有3条分支; (3) K = 0时 ,根轨迹起始于p1 , p2 , p3 K 时,皆趋于无穷远处; (4) 实轴上的根轨迹区段: (-1, 0),(-, -2)
分支点和相加点的移动规则总结
分支点:前移,“乘”越过的传函; 后移,“除”越过的传函; 相加点:前移,“除”越过的传函; 后移,“乘”越过的传函。
例1
1 [ G1G2 H1 G2G3 H 2 G1G2G3 G4 H 2 G1G4 ]
1 G1G2 H1 G2G3 H 2 G1G2G3 G4 H 2 G1G4
如果劳斯表中某一行各项为零,这说明在S平面内
存在大小相等符号相反的实根和(或)共轭虚根,或
共轭复根。这样的系统也是不稳定的。
例如 , j, j 等等。显然,系统是不 稳定的。此时,为了确定根的分布情况,可按下 列步骤处理: 利用该行上面一行的系数构造辅助方程。 求辅助方程对s的导数,将其系数代替原全 部为零的行,继续计算劳斯表。 特征方程中大小相等符号相反的根可由辅助方程 求得,且其根的数目总是偶数 。
1 er (s) 1 G( s) H ( s)
ess lim e(t ) lim sE ( s) lim t s0
sR ( s ) s 0 1 G ( s ) H ( s )
2、静态误差系数法
(1)系统的分类(系统类型) 根据开环传递函数中串联的积分个数,将系统分为
二阶系统的时域分析
可用二阶微分方程描述的系统称为二阶系统。典型二 阶系统的结构图如图所示,系统的闭环传递函数为

自动控制原理知识点复习资料整理

自动控制原理知识点复习资料整理

自动控制原理知识点总结第一章1、自动控制:是指在无人直接参与的情况下,利用控制装置操纵受控对象,是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。

2、被控制量:在控制系统中.按规定的任务需要加以控制的物理量。

3、控制量:作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星.也称控制输入。

4、扰动量:干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量,也称扰动输入或干扰掐入。

5、反馈:通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端,与输入信号相比较。

反送到输入端的信号称为反馈信号。

6、负反馈:反馈信号与输人信号相减,其差为偏差信号。

7、负反馈控制原理:检测偏差用以消除偏差。

将系统的输出信号引回插入端,与输入信号相减,形成偏差信号。

然后根据偏差信号产生相应的控制作用,力图消除或减少偏差的过程。

8、自动控制系统的两种常用控制方式是开环控制和闭环控制。

9、开环控制:控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系特点:开环控制实施起来简单,但抗扰动能力较差,控制精度也不高。

10、闭环控制:控制装置与受控对象之间,不但有顺向作用,而且还有反向联系,既有被控量对被控过程的影响。

主要特点:抗扰动能力强,控制精度高,但存在能否正常工作,即稳定与否的问题。

11、控制系统的性能指标主要表现在:(1)、稳定性:系统的工作基础。

(2)、快速性:动态过程时间要短,振荡要轻。

(3)、准确性:稳态精度要高,误差要小。

12、实现自动控制的主要原则有:主反馈原则、补偿原则、复合控制原则。

第二章1、控制系统的数学模型有:微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性。

2、传递函数:在零初始条件下,线性定常系统输出量的拉普拉斯变换域系统输入量的拉普拉斯变换之比3、求传递函数通常有两种方法:对系统的微分方程取拉氏变换,或化简系统的动态方框图。

对于由电阻、电感、电容元件组成的电气网络,一般采用运算阻抗的方法求传递函数。

4、结构图的变换与化简化简方框图是求传递函数的常用方法。

自控原理总复习

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1 2

100% e
0.3 10.32
100% 36%
(3)系统的调节时间 t s ( 5%)
ts
3.5
n
3.5 1.2s 10 0.3
, 0.05
2、设单位负反馈二阶系统的单位阶跃响应曲线如图所示, 试确定此系统的开环传递函数和闭环传递函数。
m
(s zi )
G(s)H (s) K*
i 1 n
1
(s pi )
i 1
(4-13)
m
K* | s zi |
模值
i 1
方程
n
1
| s pi |
i 1
(4-14)
m
n
相角
(s zi ) (s pi ) (2k 1)
方程 i1
y(t)
5 4
解:
Kn2 s2 2ns n2
0 0.4
t秒
c()

lim
t
c(t)

lim
s0
s(s) 1 s

s
s2

K2n 2ns 2n
1 s

K

4
% 5 4 100% 25% 0.25
4

% e 1 2 100% 25%
4 实轴上根 实轴根轨迹区段其右方实数极点个数、实数零
轨迹
点个数总和应为奇数
5 渐近线
有n-m条根轨迹分支沿着与正实轴夾角a , 截
距为σa的一组渐近线趋于无穷远处,渐近线相
交于实轴上的同一点:
n
坐标为:
σa i1

完整版)自动控制原理知识点汇总

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完整版)自动控制原理知识点汇总自动控制原理总结第一章绪论在自动控制中,被控对象是要求实现自动控制的机器、设备或生产过程,而被控量则是表征被控对象工作状态的物理参量或状态参量,如转速、压力、温度、电压、位移等。

控制器是由控制元件组成的调节器或控制装置,它接受指令信号,并输出控制作用信号于被控对象。

给定值或指令信号r(t)是要求控制系统按一定规律变化的信号,是系统的输入信号。

干扰信号n(t)又称扰动值,是一种对系统的被控量起破坏作用的信号。

反馈信号b(t)是指被控量经测量元件检测后回馈送到系统输入端的信号。

偏差信号e(t)是指给定值与被控量的差值,或指令信号与反馈信号的差值。

闭环控制的主要优点是控制精度高,抗干扰能力强。

但是使用的元件多,线路复杂,系统的分析和设计都比较麻烦。

对控制系统的性能要求包括稳定性、快速性和准确性。

稳定性和快速性反映了系统的过渡过程的性能,而准确性则是衡量系统稳态精度的指标,反映了动态过程后期的性能。

第二章控制系统的数学模型拉氏变换是一种将时间域函数转换为复频域函数的数学工具。

单位阶跃函数1(t)、单位斜坡函数、等加速函数、指数函数e-at、正弦函数sinωt、余弦函数cosωt和单位脉冲函数(δ函数)都有其典型的拉氏变换。

拉氏变换的基本法则包括线性法则、微分法则、积分法则、终值定理和位移定理。

传递函数是线性定常系统在零初始条件下,输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比,称为系统或元部件的传递函数。

动态结构图及其等效变换包括串联变换法则、并联变换法则、反馈变换法则、比较点前移“加倒数”和比较点后移“加本身”,以及引出点前移“加本身”和引出点后移“加倒数”。

梅森公式是一种求解传递函数的方法,典型环节的传递函数包括比例(放大)环节、积分环节、惯性环节、一阶微分环节、振荡环节和二阶微分环节。

第三章时域分析法时域分析法是一种分析控制系统时域特性的方法。

其中,时域响应包括零状态响应和零输入响应。

《自动控制原理》复习提纲

《自动控制原理》复习提纲

《自动控制原理》复习提纲自动控制原理复习提纲第一章:自动控制系统基础1.1自动控制的基本概念1.2自动控制系统的组成1.3自动控制系统的性能指标1.4自动控制系统的数学建模第二章:系统传递函数与频率响应2.1一阶惯性系统传递函数及特性2.2二阶惯性系统传递函数及特性2.3高阶惯性系统传递函数及特性2.4惯性环节与纯时延环节的传递函数2.5开环传递函数与闭环传递函数2.6频率响应曲线及其特性第三章:传递函数的绘制和分析3.1 Bode图的绘制3.2 Bode图的分析方法3.3 Nyquist图的绘制和分析3.4极坐标图的应用3.5稳定性分析方法第四章:闭环控制系统及稳定性分析4.1闭环控制系统4.2稳定性的概念和判据4.3 Nyquist稳定性判据4.4 Bode稳定性判据4.5系统的稳态误差分析第五章:比例、积分和微分控制器5.1比例控制器的原理和特性5.2积分控制器的原理和特性5.3微分控制器的原理和特性5.4比例积分(P)控制系统5.5比例积分微分(PID)控制系统第六章:根轨迹法6.1根轨迹的概念和基本性质6.2根轨迹的绘制方法6.3根轨迹法的稳定性判据6.4根轨迹设计法则6.5根轨迹法的应用案例第七章:频域设计方法7.1频域设计基本思想7.2平衡点反馈控制法7.3频域设计法的应用案例7.4系统频率响应的优化设计7.5频域方法的灵敏度设计第八章:状态空间分析和设计8.1状态空间模型的建立8.2状态空间的矩阵表示8.3状态空间系统的特性8.4状态空间系统的稳定性分析8.5状态空间设计方法和案例第九章:模糊控制系统9.1模糊控制的基本概念9.2模糊控制系统的结构9.3模糊控制器设计方法9.4模糊控制系统的应用案例第十章:遗传算法与控制系统优化10.1遗传算法的基本原理10.2遗传算法在控制系统优化中的应用10.3遗传算法设计方法和案例第十一章:神经网络及其应用11.1神经网络的基本概念和结构11.2神经网络训练算法11.3神经网络在控制系统中的应用11.4神经网络控制系统设计和优化方法第十二章:自适应控制系统12.1自适应控制的基本概念12.2自适应控制系统的结构12.3自适应控制器设计方法12.4自适应控制系统的应用案例第十三章:系统辨识与模型预测控制13.1系统辨识的基本概念13.2建模方法及其应用13.3模型预测控制的原理13.4模型预测控制系统设计和优化方法第十四章:多变量控制系统14.1多变量控制系统的基本概念14.2多变量系统建模方法14.3多变量系统稳定性分析14.4多变量系统控制器设计14.5多变量系统优化控制方法以上是《自动控制原理》的复习提纲,内容覆盖了自动控制系统的基本概念、传递函数与频率响应、传递函数的绘制和分析、闭环控制系统及稳定性分析、比例、积分和微分控制器、根轨迹法、频域设计方法、状态空间分析和设计、模糊控制系统、遗传算法与控制系统优化、神经网络及其应用、自适应控制系统、系统辨识与模型预测控制、多变量控制系统等知识点。

自动控制原理知识点总结(通用4篇)

自动控制原理知识点总结(通用4篇)

自动控制原理知识点总结第1篇频率特性分为两种,分别是A(ω) 幅频特性和 φ(ω) 相频特性。

对于一个一阶线性定常系统对正弦输入信号 Asinωt 的稳态输出 Ysin(ωt +ψ) ,仍是一个正弦信号,其特点:①频率与输入信号相同;②振幅 Y为输入振幅A的 |G(jω)| 倍;③相移为 ψ = ∠G(jω)。

振幅 Y 和相移 ψ都是输入信号频率 ω 的函数,对于确定的 ω 值来说,振幅Y和相移 ψ 都将是常量。

|G(jω)| = Y / A 正弦输出对正弦输入的幅值比—幅频特性∠G(jω) = ψ正弦输出对正弦输入的相移—相频特性理论上可将频率特性的概念推广的不稳定系统,但是,系统不稳定时,瞬态分量不可能消失,它和稳态分量始终同时存在,所以,不稳定系统的频率特性是观察不到的。

(1)幅相曲线:对于一个确定的频率,必有一个幅频特性的幅值和一个幅频特性的相角与之对应,幅值与相角在复平面上代表一个向量。

当频率ω从零变化到无穷时,相应向量的矢端就描绘出一条曲线。

这条曲线就是幅相频率特性曲线,简称幅相曲线。

(2)幅频特性曲线:对数幅频特性曲线又称为伯德图(曲线)。

对数频率特性曲线的横坐标是频率 ω ,并按对数分度,单位是[rad/s] .对数幅频曲线的纵坐标表示对数幅频特性的函数值,线性分度,单位是[dB],此坐标系称为半对数坐标系。

对数相频特性曲线的纵坐标表示相频特性的函数值,线性分度 , 单位是 (0) 或(弧度),频率特性G(jω) 的对数幅频特性定义如下 L(ω) = 20lg |G(jω)| 对数分度优点:扩大频带、化幅值乘除为加减、易作近似幅频特性曲线图。

(3)对数幅相曲线(又称尼柯尔斯曲线):其特点是纵、横坐标都线性分度,对数幅相图的横坐标表示对数相频特性的相角,纵坐标表示对数幅频特性的幅值的分贝数。

自动控制原理知识点总结第2篇一阶系统的数学模型(1)单位阶跃响应——输入 r(t) = 1(t),输出 h(t) = 1 - e-t/T, t >0 特点:●可以用时间常数去度量系统的输出量的数值。

自控原理复习资料

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自控原理复习资料各章考试题型第一章自动控制的一般概念基本概念第二章控制系统的数学模型第三章线性系统的时域分析法第二、三章考试题型:一个大题考察全部内容:1.建模与模型化简。

给出一个结构图,要求化简(可能需要用到梅森公式)得到系统的传递函数。

或者给出一个物理系统求系统的微分方程或传递函数。

2.稳定性问题。

根据求得的传递函数利用劳斯判据判断系统的稳定性及特征根分布,说出系统动态过程的特点。

或者说出能使系统稳定的参数选择范围。

或者相对稳定性。

3.求解时间响应。

如果系统稳定,求系统的的响应(包括输入作用和扰动作用同时存在时)4.计算稳态误差。

求系统在输入作用下的稳态误差(注意正弦信号输入怎么求稳态误差)和扰动作用下的稳态误差。

5.定性讨论。

说出减小系统稳态误差的措施(针对输入和扰动两种情况)。

注:第3点,(求系统的单位阶跃响应或者脉冲响应较多。

)(如果是高阶系统可能不需要求,但有可能讨论主导极点)第四章线性系统的根轨迹法第四章考试题型题型一1.给定系统的开环传递函数,绘制系统的根轨迹2.根据稳定性或者稳态误差的要求,确定更轨迹增益的取值或取值范围。

进而确定响应的闭环极点。

3.讨论改善系统性能的举措(添加零极点等)题型二1.给定系统的开环传递函数,绘制根轨迹图。

2.进一步给定系统的动态性能要求(比如阻尼比),利用主导极点的概念确定系统的闭环极点,和所对应的根轨迹增益。

题型三参数根轨迹绘制注:以上题型不会单独出,往往会结合第二章和第三章的题一起出。

第五章线性系统的频域分析法第五章考试题型题型一1.建模。

2.求出系统的传递函数。

3.写出系统的频率特性,画出系统开环奈奎斯特图、bode图(画图注意事项,并注意区分最小相位系统和非最小相位系统)。

4.用奈奎斯特稳定性判据或者对数稳定判据判断系统的稳定性。

5.系统稳定时,求系统的稳定裕度(相角裕度、幅值裕度)。

6.求闭环系统的频率特性(怎么从等M圆上看出谐振峰值)。

中国计量学院自动控制原理总复习

中国计量学院自动控制原理总复习

中国计量学院自动控制原理总复习自动控制原理是自动控制学科中的基础课程,主要介绍控制工程中的基本原理、基本方法和基本技术。

中国计量学院自动控制原理课程的总复习可分为以下几个方面:一、基本概念和基本原理复习:1.控制系统的概念和基本组成部分;2.控制系统的分类和特点;3.反馈原理的基本内容和作用;4.控制系统的数学模型及其建立方法。

二、传递函数与信号流图的复习:1.传递函数的定义和性质;2.传递函数的求取方法:直接法、间接法和框图法;3.传递函数的性态分析:稳定性、相对稳定性、二阶系统的特性方程等。

三、闭环控制系统的频域分析方法复习:1.频率响应的概念和性质;2.频率响应曲线的绘制方法:波形图法、伯德图法;3.频率响应曲线的数量指标:增益余量、相位余量等;4. 闭环控制系统的稳定性判据:Nyquist判据、极坐标判据等。

四、根轨迹法及极点配置的复习:1.根轨迹的概念和性质;2.通过根轨迹设计控制器:整定比例系数、确定稳定性边界;3.极点配置的基本思想和方法;4.极点配置法的应用实例和注意事项。

五、Bode图与封闭回路的频域设计复习:1. Bode图的绘制方法和性质;2. Bode图的平移定理和缩放定理;3. 通过Bode图设计控制系统:增益裕度、相位裕度等;4. 通过Bode图优化控制系统:相位裕度和增益裕度的最佳值。

六、信号流图法复习:1.信号流图的定义和性质;2.利用信号流图分析和综合系统;七、校正和系统鲁棒性的复习:1.系统鲁棒性的概念和影响因素;2.系统鲁棒性的定量分析:鲁棒稳定裕度、鲁棒性相位余量等;3.系统校正的基本方法和技术。

以上是中国计量学院自动控制原理课程总复习的主要内容。

在复习过程中,可以结合教材、课堂笔记和习题集进行系统的学习和练习。

同时,还可以参考相关专业书籍和学术论文,加深对自动控制理论的理解和应用。

此外,积极参与实验和实践,通过动手实际操作来巩固知识的掌握和应用能力的培养。

(完整word版)自动控制原理复习提纲(整理版)

(完整word版)自动控制原理复习提纲(整理版)

(完整word版)自动控制原理复习提纲(整理版)《自动控制原理》课程概念性知识复习提纲详细版第一章:1.自动控制的任务(背):是在没有人直接参与下,利用控制装置操纵被控对象,使被控量等于给定值。

2.自动控制基本方式一.按给定值操纵的开环控制二.按干扰补偿的开环控制三.按偏差调节的闭环控制3.性能要求:稳快准第二章:4.微分方程的建立:课后2.55.传递函数定义(背)线性定常系统(或元件)的传递函数为在零初始条件下,系统(或元件)的输出变量拉氏变换与输入变量拉氏变换之比。

这里的零初始条件包含两方面的意思,一是指输入作用是在t=0以后才加于系统,因此输入量及其各阶导数,在t=0-时的值为零。

二是指输入信号作用于系统之间系统是静止的,即t=0-时,系统的输出量及其各阶导数为零。

这是反映控制系统的实际工作情况的,因为式(2-38)表示的是平衡工作点附近的增量方程,许多情况下传递函数是能完全反映系统的动态性能的。

6.结构图化简:课后2.14(结构图化简一道大题,梅森公式化简一道大题)复习要点7.几种传递函数(要求:懂得原理)一.输入信号r(t)作用下的系统闭环传递函数二.干扰信号n(t)作用下的系统闭环传递函数三.闭环系统的误差传递函数8.阶跃响应,脉冲响应,传递函数之间的关系阶跃响应:H(s)=1s 单位斜坡响应:t C (s )=21s 单位脉冲响应:K(s)=Φ(s) 11()()()H s s K s s s =Φ?=? 211()()()t C s s H s s s=Φ?=? 综合可得 K(s)=sH(s) H(s)=s t C第三章:9.阶跃响应的性能指标有哪些,各个性能指标的意义是什么。

10.从平稳性,快速性和稳态精度三个方面,简述典型二阶欠阻尼系统结构参数,n对阶跃相应的影响。

由于欠阻尼二阶系统具有一对实部为负的共轭复特征根,时间响应呈衰减振荡特性,故又称为振荡环节。

系统闭环传递函数的一般形式为222()()2n n nC s R s s s ωζωω=++ 由于0<ζ<1,所以一对共轭复根为1,2n s j ζωω=-±d j σω-±式中,n σζω=,为特征根实部之模值,具有角频率量纲。

自动控制原理重点内容复习总结

自动控制原理重点内容复习总结

四、高阶系统的闭环主导极点
1、在S平面上,距离虚轴比较近,且周围没有其它的零极点。 2、与其它闭环极点距虚轴的距离之比在5倍以上。
G(
s
)H(
s)
K(T1s 1 )( T2s 1 )(Tms 1 ) sN (T1' s 1 )( T2s 1 )(Tn' s 1 )
esr
lim
s0
1
s G(s)H(s)
微分定理(初始条件为零),
L [df (t)] sF (s), dt
L
[d
2f dt
(t )]
2
s2F
( s ),
积分定理(初始条件为零), L[
f
(t )dt ]
1 s
F(s)
位移(滞后)定理 L[ f (t )] esF (s)
终值定理 初值定理
lim f (t) lim sF (s)
(2)相加、分支点需要跨越方块时,需要做相应变换,两者 交换规律找正好相反。
(3)交换后,利用串、并、反馈规律计算。
四、信号流图
控制原理复习总结 第二章 控制系统的数学模型
信号流图是一种表示系统各参数关系的一种图解法, 利用梅逊公式,很容易求出系统的等效传递函数。
梅逊公式
总增益:
1
P
k
Pk k ,
自动控制系统的组成
控制原理复习总结 第一章 概论
定值控制系统:输入是扰动f。 随动控制系统:输入是给定r。
Y (s) G1(s) F (s)
Y (s) G2(s) R(s)
区别在于给定值的形式。
e = x-z
控制原理复习总结
第二章 控制系统的数学模型
主要内容:

自控原理-复习知识点

自控原理-复习知识点

•3、参量根轨迹的绘制
由系统的闭环特征方程,得到等效的开环传递函数, 将非根轨迹增益的参数变换到根轨迹增益的位置。
•4、 增加开环零、极点对根轨迹的影响 ⑴ 增加开环零点对根轨迹的影响。 (2) 增加开环极点对根轨迹的影响。 (3) 增加开环偶极子对根轨迹的影响。
第三章 控制系统的时域分析
1、稳定性 绝对稳定性、相对稳定性和条件稳定 1)线性系统稳定的充分必要条件: 闭环特征方程的 都具有负实部。 2) 劳斯(Routh)稳定判据:D(s)=1+G(s)H(s)=0 两种特殊情况: 出现全0行对应临界稳定
2、动态性能
输入
系统
响应
单位阶跃响应指标: 超调量:σ% 过渡过程时间:tr 、td 、tp 、ts 分析思路: 推导c(t)→分析曲线,推出性能指标

2
阶跃输入 斜坡输入 加速度输入
开环增益 K lim s G(s)H(s) s0
: 系统型别
0型 K p K
Ⅰ型 K v K
Ⅱ型 K a K
提高系统型别,或增大开环增益,可减小稳态误差
第四章 线性系统的根轨迹法
开环传递函数 G(s )H(s ) K
* i 1 n j 1
3、控制系统的原理分析 4、控制系统的分类 5、对控制系统的基本要求:稳定性、准确性和快速性
第二章 数学模型的建立
1、微分方程 2、传递函数 3、结构图 4、信号流图
信号分方程 拉氏变换 传递函数
时间响应
观察 性能指标
拉氏反变换 估算
5、控制系统的传递函数
s1
0
p1
稳定性、快速性和准 确性分析!

p2
-0.5
s2

自动控制原理总经典总结

自动控制原理总经典总结

自动控制原理总经典总结《自动控制原理》总复习控制线性非线连续离散描述函相平面建模-时域法串联(频率法)建模-求稳定性负倒描述函数曲线自振点振幅、频绘制相求奇点和极限环求运动校正第一章 自动控制的基本概念一、学习要点1. 自动控制基本术语:自动控制、系统、自动控制系统、被控量、输入量、干扰量、受控对象、控制器、反馈、负反馈控制原理等。

2. 控制系统的基本方式:①开环控制系统;②闭环控制系统;③复合控制系统。

3. 自动控制系统的组成:由受控对象和控制器组成。

4. 自动控制系统的类型:从不同的角度可以有不同的分法,常有:恒值系统与随动系统;线性系统与非线性系统;连续系统与离散系统;定常系统与时变系统等。

5. 对自动控制系统的基本要求:稳、快、准。

6. 典型输入信号:脉冲、阶跃、斜坡、抛物线、正弦。

二、基本要求1. 对反馈控制系统的基本控制和方法有一个全面的、整体的了解。

2. 掌握自动控制系统的基本概念、术语,了解自动控制系统的组成、分类,理解对自动控制系统稳、准、快三方面的基本要求。

3. 了解控制系统的典型输入信号。

4. 掌握由系统工作原理图画方框图的方法。

三、内容结构图自动控制的由系统工作原对控制系统常用术语、基本控反馈控制系控制系控制系四、知识结构图第二章 控制系统的数学模型一、学习要点1.数学模型的数学表达式形式(1)物理系统的微分方程描述;(2)数学工具—拉氏变换及反变换; (3)传递函数及典型环节的传递函数;(4)脉冲响应函数及应用。

2.数学模型的图形表示(1)结构图及其等效变换,梅逊公式的应用;(2)信号流图及梅逊公式的应用。

二、基本要求1、正确理解数学模型的特点,对系统的相似性、简化性、动态模型、静态模型、输入变 量、输出变量、中间变量等概念,要准确掌握。

2、了解动态微分方程建立的一般方法及小偏差线性化的方法。

3、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法,并对解的结构、运动模态与特征根的关系、零输入 响应、零状态响应等概念有清楚的理解。

自动控制原理复习资料

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∑∆∆=i i i s s Q s H )()(1)(第一章:1 闭环系统(或反馈系统)的特征:采用负反馈,系统的被控变量对控制作用有直接影响,即被控变量对自己有控制作用 。

2 典型闭环系统的功能框图。

自动控制 在没有人直接参与的情况下,通过控制器使被控对象或过程按照预定的规律运行。

自动控制系统 由控制器和被控对象组成,能够实现自动控制任务的系统。

被控制量 在控制系统中.按规定的任务需要加以控制的物理量。

控制量 作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星.也称控制输入。

扰动量 干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量,也称扰动输入或干扰掐入。

反馈 通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端,与输入信号相比较。

反送到输入端的信号称为反馈信号。

负反馈 反馈信号与输人信号相减,其差为偏差信号。

负反馈控制原理 检测偏差用以消除偏差。

将系统的输出信号引回插入端,与输入信号相减,形成偏差信号。

然后根据偏差信号产生相应的控制作用,力图消除或减少偏差的过程。

开环控制系统 系统的输入和输出之间不存在反馈回路,输出量对系统的控制作用没有影响,这样的系统称为开环控制系统。

开环控制又分为无扰动补偿和有扰动补偿两种。

闭环控制系统 凡是系统输出端与输入端存在反馈回路,即输出量对控制作用有直接影响的系统,叫作闭环控制系统。

自动控制原理课程中所讨论的主要是闭环负反馈控制系统。

复合控制系统 复合控制系统是一种将开环控制和闭环控制结合在一起的控制系统。

它在闭环控制的基础上,用开环方式提供一个控制输入信号或扰动输入信号的顺馈通道,用以提高系统的精度。

自动控制系统组成 闭环负反馈控制系统的典型结构如图1.2所示。

组成一个自动控制系统通常包括以下基本元件1.给定元件 给出与被控制量希望位相对应的控制输入信号(给定信号),这个控制输入信号的量纲要与主反馈信号的量纲相同。

给定元件通常不在闭环回路中。

2.测量元件 测量元件也叫传感器,用于测量被控制量,产生与被控制量有一定函数关系的信号。

自动控制原理知识点总结

自动控制原理知识点总结

自动控制原理知识点总结一、数学模型与传递函数1.系统的数学模型:数学模型是通过建立系统的数学方程来描述系统的物理特性和行为规律。

2.传递函数:传递函数是描述系统的输入和输出之间关系的函数,它是系统的拉普拉斯变换的比值。

二、系统的稳定性1.稳定性的概念:系统的稳定性是指系统在给定条件下的输出是否能够始终收敛到一个有限的范围内。

2.稳定性判据:稳定性可以通过判断系统的极点位置来确定,例如极点都位于左半平面时系统是稳定的。

3. 稳定性分析方法:常用的稳定性分析方法有根轨迹法、Nyquist稳定判据和Bode稳定判据。

三、系统的时间响应1.系统的单位冲击响应:单位冲击响应是系统对冲激信号的输出响应,它可以通过拉普拉斯变换和反变换求得。

2.系统的单位阶跃响应:单位阶跃响应是系统对阶跃信号的输出响应,它可以通过拉普拉斯变换和反变换求得。

3.响应特性参数:常用的响应特性参数有时间常数、峰值时间、峰值幅值、上升时间、超调量和稳态误差等。

四、控制系统的单一闭环反馈1.开环系统与闭环系统:开环系统是指没有反馈路径的系统,闭环系统是指存在反馈路径的系统。

2.单位负反馈控制系统:单位负反馈控制系统是指闭环系统中反馈信号与输入信号的比例为-1的系统。

3.闭环系统的稳态误差:稳态误差是指系统在达到稳定状态后,输出与期望输出之间的偏差。

4.稳态误差的计算和减小方法:可以通过增大控制增益、引入积分环节或者采用预估控制来减小稳态误差。

五、PID控制器1.PID控制器的结构和原理:PID控制器是由比例环节、积分环节和微分环节组成的控制器。

比例环节根据当前误差来调节输出,积分环节根据累积误差来调节输出,微分环节根据误差变化率来调节输出。

2.PID调节器参数整定方法:常用的整定方法有经验整定法、频域法和模拟优化等。

六、根轨迹法1.根轨迹的概念和性质:根轨迹是描述系统极点运动规律的图形,它是由系统的传递函数特征方程的根随一个参数的改变轨迹而形成的。

自控原理复习题(含答案)

自控原理复习题(含答案)

⾃控原理复习题(含答案)⾃控原理复习题(含答案)⼀、填空题1.闭环控制系统⼜称为系统。

2.⼀线性系统,当输⼊是单位脉冲函数时,其输出象函数与相同。

3.⼀阶系统当输⼊为单位斜坡函数时,其响应的稳态误差恒为。

4.控制系统线性化过程中,线性化的精度和系统变量的有关。

5.对于最⼩相位系统⼀般只要知道系统的就可以判断其稳定性。

6.⼀般讲系统的位置误差指输⼊是所引起的输出位置上的误差。

7.超前校正是由于正相移的作⽤,使截⽌频率附近的明显上升,从⽽具有较⼤的稳定裕度。

8.⼆阶系统当共轭复数极点位于线上时,对应的阻尼⽐为0.707。

9.PID 调节中的“P ”指的是控制器。

10.若要求系统的快速性好,则闭环极点应距虚轴越越好。

11.“经典控制理论”的内容是以为基础的。

12.控制系统线性化过程中,变量的偏移越⼩,则线性化的精度。

13.某典型环节的传递函数是21)(+=s s G ,则系统的时间常数是。

14.延迟环节不改变系统的幅频特性,仅使发⽣变化。

15.若要全⾯地评价系统的相对稳定性,需要同时根据相位裕量和来做出判断。

16.⼀般讲系统的加速度误差指输⼊是所引起的输出位置上的误差。

17.输⼊相同时,系统型次越⾼,稳态误差越。

18.系统主反馈回路中最常见的校正形式是和反馈校正 19.已知超前校正装置的传递函数为132.012)(++=s s s G c ,其最⼤超前⾓所对应的频率=m ω。

20.若系统的传递函数在右半S 平⾯上没有,则该系统称作最⼩相位系统。

答案:1、反馈系统2、传递函数3、时间常数T (或常量)4、偏移程度5、开环幅频特性6、阶跃信号7、相位8、±45°9、⽐例10、远11.传递函数12.越⾼13.0.5 14.相频特性15.幅值裕量16.匀加速度17.⼩18.串联校正19.1.25 20.零点和极点⼆、选择题1. 系统和输⼊已知,求输出并对动态特性进⾏研究,称为( C )A.系统综合B.系统辨识C.系统分析D.系统设计 2. 惯性环节和积分环节的频率特性在( A )上相等。

自动控制原理总复习资料(完美)

自动控制原理总复习资料(完美)

自动控制原理总复习资料(完美)总复第一章的概念典型的反馈控制系统基本组成框图如下:输出量串连补偿放大执行元被控对元件元件件象--反馈补偿元件测量元件自动控制系统有三种基本控制方式:反馈控制方式、开环控制方式和复合控制方式。

基本要求可以归结为稳定性(长期稳定性)、准确性(精度)和快速性(相对稳定性)。

第二章要求:1.掌握运用拉普拉斯变换解微分方程的方法。

2.牢固掌握传递函数的概念、定义和性质。

3.明确传递函数与微分方程之间的关系。

4.能熟练地进行结构图等效变换。

5.明确结构图与信号流图之间的关系。

6.熟练运用梅森公式求系统的传递函数。

例1:某一个控制系统动态结构图如下,求系统的传递函数。

C1(s)C2(s)C(s)C1(s)G1(s)G2(s)G3(s)R1(s)R2(s)R1(s)R2(s)传递函数为:C(s) = G1(s)C1(s) / [1 -G1(s)G2(s)G3(s)R1(s)R2(s)]例2:某一个控制系统动态结构图如下,求系统的传递函数。

C(s)C(s)E(s)E(s)R(s)N(s)R(s)N(s)C(s)G1(s)G2(s)-G2(s)传递函数为:C(s) = G1(s)C(s) / [1 + G1(s)G2(s)H(s)N(s)]例3:i1(t)R1 i2(t)R2R(s)+u1(t) c1(t)C1 C2 r(t)I1(s)+U1(s)112+I2(s)将上图汇总得到:R1I1(s)U1(s)C1s r(t)-u(t) = i(t) R U1(s)u(t) = [i(t) - i(t)]dt Cu(t) - c(t) = i(t)Rc(t) = i(t)dtCI2(s)R2KaC(s)1C2s(b)C(s) R(s)+R1C1sR2C2s1Ui(s)1/R11/C1sIC(s)1/R21/C2s10rad/s,试求系统的传递函数、特征方程、极点位置以及阻尼比和固有频率的物理意义。

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2
s
1, 2
= — ζ ωn ±ωn
ζ
2
-1
The step response for the four cases :
0 , =1 , 1 , 0 1
s
— 1, 2 n n

2
-1
When = 0 the undamped case
S1, 2 = ±jωn
Module 4 Second-order Systems
(二阶系统)
Standard form of the second-order system:
C s 2 2 Rs s 2 n s n
2 n
There are two characteristic parameters here: ζ — the damping ratio (阻尼比) ωn — the undamped natural frequency (无阻尼自然频率)
Closed-loop transfer function
R
ω s + 2ζ ω
2
2 n n
C
s + ωn
2
Fig.4.14 Generalized closed-loop transfer function
Open-loop transfer function
R(s)
-
ss 2 n
C
H1 / G3
H1
H3

G2G3 1 G2G3 H 2 G2 H1
R
s1 -
s2 +
G1
+ s3
C
H1
H3
Module 3
First-order Systems
(一阶系统)
❃The Generalized First-Order Systems:
• Transfer function
C ( s) 1 R( s ) 1 s
• Transducer: 变送器 • Differencing junction: 差分连接点,减法器
Module 2
Transfer Functions and Block Diagram Algebra (传递函数和方框图运算)
Block Diagram Algebra
A. The simplification of a complex feedback control systems
A 1t
t
At
At
2
A sin t
First-Order Feedback Systems
a. Open loop control
the response of a unit step input
R(s)
K S 1
C(s)
ct K 1 e t
-1
When >1 the overdamped case
= — ζ ± ω 1, 2 n ωn
ζ
2
-1 = -ωn (ζ
ζ
2
-1)
C(t)
1
t
s
1, 2
= — ζ ωn ±ωn
ζ
2
-1
When 0 < < 1 the underdamped case
s
1, 2
= — ζ ωn ±ωn
Module 5 Second-Order System Time -Domain Response (二阶系统时域响应)
Relationship Between System Poles and Transient Response
C s 2 2 Rs s 2n s n

b. Closed loop control
R
K
1 1 s
C
Fig.3.10 First-order feedback control system
K K K S 1 1 K G S K S 1 1 S 1 S 1 1 K

2 n
C(s)
◆ Step Response
When
the second-order system is subjected to a step input 2 S + 2ζ ω 1 ω n = - C ( s) = 2 2 S (s + 2ζ ωn s + ωn) S (S + ζ ωn) + ω (1-ζ )
e
n t 2
ζ
2
-1
c t 1
1
sin d t
C(t)
1
t
表3-2 二阶系统的阻尼系数与单位阶跃响应关系
阻尼系数 特征方程根 根在复平面上位置
j
单位阶跃响应
y (t)

=0
s
(无阻尼)
1,2
j n
j
S1
n
0
1 s2
j
n
0
t
0 <

j
<1
2 n
Characteristic equation:
s 2n s 0
2 2 n
s1, 2 n j n 1
2
Closed-loop pole (conjugate pair)
a. Serial Elements
U(s)
G1 s
V(s)
G2 s
W(s)
G3 s
X(s)
Fig.2.3 Block diagram of serial elements U(s)
G1G2G3 s
X(s)
Fig.2.4 Reduction of serial elements
b. Paralel Elements
RULE # PROCESS ORIGINAL BLOCK DIAGRAM
x
EQUIVALENT BLOCK DIAGRAM
1
Combining serial blocks
Combining serial blocks
G1
G2
y
x
G1G2
y
x
G1
+ +
y x
G1+G2
k´< k , ´<
Let τ =1 and K=1,
Let τ =1 and K=10,
1 0.909 c(t)
c(t ) 0.5(1 e )
2 t
ct 0.909 1 e
r(t)

11t

K=10
0.5
open-loop response
K=1
t Fig.3.11 Step response of feedback system
Important observations: (P45.)
1. The feedback system has a steady-state error between the input and output. 2. The feedback system response is faster than the open loop system. If K is increased to 10, output is close to 1 Steady-state error is less than 10%,and 10 times the response speed.
自控原理总复习
控制理论主要研究内容:
一 控制系统的分析
1 稳定性 2 动态特性 3 稳态特性
二 控制系统的设计
Generalized feedback control system
Forward path Input + Error Differencing Controller Control signal Output Plant
d. Movement of a summing junction or a
pickoff (分支)point
4
Moving a summing Junction ahead of a block Moving a summing Junction ahead of a block Moving a pickoff point ahead of a block
x x x
+ +
G
+ +
z
G
z
y
1/G
x
+
y
x
+ +
5
G
z y
G
z
+
y
G
x
G
y
y
x
G 1/G
y
y
6
x
G
y
x
G
x
y
Moving a pickoff point past a block
1/G
e. Multiple inputs
R + D C
G1
-
G2 H1
Fig.2.8 Linear system with two inputs
s1,2 — n
j n
S1
2
j n
1
2
y (t) 1
欠阻尼
1
0 s2
j n
1
2
0
t

j
=1 y (t)
s1,2 — n
(临界阻尼)
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