自动控制原理(11J-19)PDF
.自动控制原理(精品)共41页文档
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
自动控制原理(11J-13)PDF
10
3. 三阶系统的根轨迹
二阶系统增加一个开环极点，使系统成为三阶系统。 例：三阶系统结构图如下图所示。
要求：画该系统的根轨迹，分析极点环节引起的变化。 解：开环传递函数为：
Kg = a K k;a =
1 T
11
Im
根轨迹方程：
Kg s ( s + 1) (s + a )
= −1
Re -a -1
根轨迹是什么形状？
由幅角条件:
∠( s + a ) − ∠s − ∠( s + 0.2) = 1
0
代入：s = σ + jω
可证明在复平面上根轨迹是一个圆方程:
(σ + a ) 2 + ω 2 = a 2 − 0.2a
圆心: 半径:
σ = − a, ω = 0
r = a − 0.2a
2
性能比较: 在极点左侧增加1个开环零点后, 使根轨迹向左偏移。闭环系 统的稳定性、动态性得到改善，稳态特性不变（型不变）。
KK T
1 得系统开环放大系数调整关系： K K = 2T
7
2．开环具有零点的二阶系统根轨迹
典型二阶系统前向通道增加一个零点，系统结构图如所示：
其
K > 0.2 中 ： g = K; a
要求：画该系统的根轨迹，分析零点环节引起的变化。
8
根轨迹方程：
K g ( s + a) s ( s + 0.2)
1 a r sc c o =4 s 5 θ = a r c ςc= o 2
R是根轨迹上的点， 应满足幅值条件。
6
极点矢量？零点矢量？ 令根轨迹增益：
图形关系： cos θ =
自动控制原理考研指导pdf
自动控制原理考研指导pdf 自动控制原理是控制工程领域的重要基础课程，广泛应用于各个工程领域。
对于即将参加考研的同学来说，掌握自动控制原理课程的关键概念和方法，是取得优异成绩的重要保证。
自动控制原理主要研究将系统的输出通过反馈作用与期望值进行对比，并通过调节系统的输入，使得输出尽可能接近期望值的原理和方法。
在工程实际中，我们常常需要对各种系统进行控制，以达到我们预期的目标。
例如，电机速度控制、温度控制、飞行器姿态控制等等，都是通过自动控制原理来实现的。
自动控制原理的基本概念包括系统、输入、输出、控制器、传感器等。
系统是指需要进行控制的对象，它可以是一个机械装置、一个电路、一个化工过程等等。
输入是指控制系统对系统施加的激励，它可以是电压、电流、力、温度等物理量。
输出是指系统对激励作出的响应，它可以是位置、速度、温度等。
控制器是根据系统的输入和输出进行判断和决策，并产生控制信号的部分。
传感器是用来采集系统输出信号的装置，它将输出信号转换成电信号送给控制器分析。
掌握这些基本概念是理解自动控制原理的前提，也是解决实际控制问题的基础。
自动控制原理的主要方法包括经典控制方法和现代控制方法。
经典控制方法主要包括比例控制、积分控制、微分控制等，它们是根据控制系统的特性进行设计和调整的。
现代控制方法主要包括状态空间分析与设计、斯坦利斯拉夫莫里斯方法等，它们是基于系统状态的描述进行控制设计的。
在实际应用中，根据具体需求选择合适的控制方法，并结合实际系统特性进行参数调整，能够更好地实现控制目标。
在考研中，自动控制原理的考察点主要包括控制系统的基本概念、传递函数和稳定性分析、根轨迹法和频率响应法等。
对于这些考察点，我们需要掌握相应的理论知识，并进行大量的练习和实践，以便在考试中能够熟练应用。
为了提高自动控制原理的学习效果和成功通过考试，我们可以采取一些有效的学习方法。
首先，要理清基本概念和方法的逻辑关系，建立全面、系统的知识框架。
《自动控制原理》电子教案(共8章)
第一章自动控制的一般概念第一节控制理论的发展自动控制的萌芽:自动化技术学科萌芽于１８世纪,由于工业革命的发展,如何进一步降低人的劳动强度和提高设备的可靠性被提到了议程。
特点:简单的单一对象控制。
1. 经典控制理论分类线性控制理论，非线性控制理论,采样控制理论2.现代控制理论ﻫ3．大系统理论ﻫ４. 智能控制理论发展历程:1. 经典控制理论时期（１9４0-19６0）研究单变量的系统,如：调节电压改变电机的速度；调整方向盘改变汽车的运动轨迹等。
⏹1９４5年美国人Bodｅ出版了《网络分析与放大器的设计》,奠定了控制理论的基础；⏹1942年哈里斯引入传递函数;⏹1９４８年伊万恩提出了根轨迹法；⏹1９４9年维纳关于经典控制的专著。
特点：以传递函数为数学工具，采用频率域法,研究“单输入—单输出”线性定常控制系统的分析和设计,而对复杂多变量系统、时变和非线性系统无能为力。
2．现代控制理论时期（20世纪５0年代末-60年代初)研究多变量的系统，如，汽车看成是一个具有两个输入(驾驶盘和加速踏板）和两个输出（方向和速度）的控制系统。
空间技术的发展提出了许多复杂的控制问题，用于导弹、人造卫星和宇宙飞船上，对自动控制的精密性和经济性指标提出了极严格的要求。
并推动了控制理论的发展。
⏹Kａlｍan的能控性观测性和最优滤波理论;⏹庞特里亚金的极大值原理;⏹贝尔曼的动态规划。
特点：采用状态空间法（时域法)，研究“对输入-多输出”、时变、非线性系统等高精度和高复杂度的控制问题。
3．大系统控制时期（19７0ｓ-)各学科相互渗透,要分析的系统越来越大,越来越复杂。
大系统控制理论是一种过程控制与信息处理相结合的动态系统工程理论，研究的对象具有规模庞大、结构复杂、功能综合、目标多样、因素众多等特点。
它是一个多输入、多输出、多干扰、多变量的系统。
如:人体,我们就可以看作为一个大系统,其中有体温的控制、情感的控制、人体血液中各种成分的控制等等。
自动控制原理pdf
自动控制原理pdf1 自动控制原理介绍自动控制原理是控制系统所必备的一个基本学科，几乎所有技术，从船舶系统到火车系统，都涉及自动控制原理。
它关注如何把输入信号转换成正确的输出，并考虑传递信、存储信息、变压器及其它电路的功效，以及如何控制复杂的系统的运行，从失真的现象中学习，改进系统的性能。
自动控制原理使用数学方法，物理理论，信号处理技术，计算机编程，仿真和实验来设计，分析，改进和实施控制系统。
2 自动控制原理的应用自动控制原理有助于设计，分析和实施控制系统，使系统快速、准确、稳定地完成预定的任务。
自动控制原理能够帮助解决一系列问题，包括失真的模型，建立可靠的信号传递网络，性能变化的抑制，以及构建易于操作的人机接口。
对于复杂系统，控制原理也可以帮助更好地应用模拟和实验，模拟系统改进流程，以及识别和抑制频繁发生的错误。
3 自动控制原理的分类自动控制原理可以分为几类：（1）模型匹配，用于定量测量预期输出与实际输出之间的差异，以及适当的调整控制参数来消除两者之间的差异。
（2）非线性控制理论，用于研究模拟系统的动态特性，解读的内容包括影响系统行为的各种动力学过程，以及不同介质中信号传播的方式。
（3）离散控制，用于控制微分方程，数字技术和机器人等。
（4）运动控制，用于管理机器人，机器人链，夹具控制系统的机器运动。
（5）遥控、遥测，用于建立分布式控制系统，模拟系统和失真系统的输入和输出。
总的来说，自动控制原理是连接控制设计、数字信号处理和计算机技术的桥梁，它们都是解决复杂控制问题所必备的基本理论。
对该原理的全面了解可以帮助研究者解决实际中控制问题。
自动控制原理(电子)精品文档20页
一、课程计划：1、课程概要本课程介绍自动控制系统的基本原理、工程分析以及设计方法，使学生建立反馈控制系统的基本概念，学会利用经典控制理论的方法来分析、设计自动控制系统。
主要研究自动控制系统的基本概念、控制系统的时域和复频域数学模型及其结构图；全面细致地研究线性控制系统的时域分析法、根轨迹法、频域分析法以及校正和设计方法。
2、学习目标建立经典控制理论部分的基本概念，掌握和了解其基本理论和方法以及对系统的改善。
3、基本要求1、掌握自动控制原理的基本概念、理论和主要研究方法；2、能够建立线性定常系统的数学模型、传递函数、结构图；3、掌握时域分析法、根轨迹法和频域分析法；4、能够按要求校正系统。
4、老师介绍林红，副教授、硕士生导师，工学博士，现任职于苏州大学电子信息学院。
主要研究方向：信息处理、非线性控制及机电一体化。
主编教材1部，发表学术论文10余篇，获苏州大学课堂教学竞赛二等奖、AMD教书育人奖。
二、视频序号及知识点名称正确性审核1、审核提供的视频内容是否为完整的课程内容；完整2、知识点序号及知识点名称是否正确，如有错误予以修改；请将知识点标题做如下修改：“10控制系统的传递函数”更改为“10控制系统的传递函数（一）”“11控制系统的传递函数”更改为“11控制系统的传递函数（二）”“12控制系统的结构图”更改为“12控制系统的结构图（一）”“13控制系统的结构图”更改为“13控制系统的结构图（二）”“16二阶系统的时域分析”更改为“16二阶系统的时域分析（一）”“17二阶系统的时域分析”更改为“17二阶系统的时域分析（二）”“19线性系统的稳定性分析”更改为“19线性系统的稳定性分析（一）”“20线性系统的稳定性分析”更改为“20线性系统的稳定性分析（二）”“25根轨迹绘制的基本法制”更改为“25根轨迹绘制的基本法则（一）”“26根轨迹绘制的基本法则”更改为“26根轨迹绘制的基本法则（二）”“27根轨迹绘制的基本法则”更改为“27根轨迹绘制的基本法则（三）”“30利用根轨迹分析系统性能”更改为“30利用根轨迹分析系统性能（一）”“31利用根轨迹分析系统性能”更改为“31利用根轨迹分析系统性能（二）”“34典型环节的频率特性”更改为“34典型环节的频率特性（一）”“35典型环节的频率特性”更改为“35典型环节的频率特性（二）”“45串联校正”更改为“45串联校正（一）”“46串联校正”更改为“46串联校正（二）”三、每个知识点的内容概要，在线、离线作业：1.自动控制的基本概念本知识点介绍了自动控制的概念、自动控制系统的基本组成和控制系统的方框图。
自动控制原理
[-4，-6] 右侧实零、极点数=7。
渐近线与实轴的倾角（k=0，1，2，…） ：
渐近线与实轴交点的坐标值：
沿着渐近线趋于无限远处， 当系统n>m时，有（n－m）条根轨迹分支终止于无限远零点。 渐近线也对称于实轴（包括与实轴重合）。
五、根轨迹的渐近线
证明
根轨迹上，靠近起点p1处取一点s1 相角方程 s1p1 起始角p
四条分支
起始点p1＝0、 p2、3＝―0.5+j1.5 、 p4＝―2.5
终止点z1＝－1.5、z2，3 ＝－2±j、－∞
实轴上0～－1.5和－2.5～－∞两区段是根轨迹
取k＝0
p3和p2为共轭复数， 根轨迹起始角对称。
或
两式相除
或
即得
解出s1，即为分离点b
3
2
1
4
5
6
已知某一系统的开环零极点分布，试概略画出其根轨迹。
规则1、2、3
根轨迹有三条分支，分别起始于开环极点0、－2、－3，终止于一个开环有限零点－1和二个无限零点。 根轨迹对称于实轴。
规则4实轴上0到－1和－2到－3两个区域段为根轨迹
规则5根轨迹有两条渐近线（n－m＝2), 令k=0
K＝0时
两个负实根
K值增加
相对靠近移动
离开负实轴，分别s=-1/2 直线向上和向下移动。
一对共轭复根
根轨迹图系统的相关动静态性能信息
过阻尼系统，阶跃响应为非周期过程；
临界阻尼系统，阶跃响应为非周期过程；
欠阻尼系统，阶跃响应为阻尼振荡过程。
1）当K值确定之后，根据闭环极点的位 置，该系统的阶跃响应指标便可求出。
根轨迹的分离点 证明 例 证明 例
自动控制原理
控变量的值并把它变换为与输入量同一物理量后，再反
馈到输入端以作比较。
EXIT
第1章第24页
比较元件 —— 比较输入信号与反馈信号，以产生反映两 者差值的偏差信号。
放大元件——将微弱的信号作线性放大。
校正元件 —— 也叫补偿元件，它是按某种函数规律变换
控制信号，以利于改善系统的动态品质或静态性能。
执行元件——根据偏差信号的性质执行相应的控制作用，
自系统内部的扰动因素，如元件参数变化等，都将会直接 影响到输出量，而控制系统不能自动进行补偿，抗干扰性 能差。因此，开环系统对元器件的精度要求较高。
EXIT
第1章第16页
1.2.2 闭环控制系统
偏差 ue= ug-uf
+ _
u
电位器
g
+
+
电 压 放大器 _
功 率 放大器
_ a
电动机
u
n
Mc
负载
_
uf
EXIT
第1章第27页
1.4
自动控制系统的分类
EXIT
第1章第28页
1.4.1 按输入信号的特征分
1.恒值调节系统：该类系统的输入信号为一常数，扰动使被 控量偏离理想值而出现偏差，利用偏差该系统可使被控量回 复到理想值或接近理想值。上述的转速闭环控制系统、水位 控制系统均属于此类系统。 2.程序控制系统：输入信号为已知的时间函数，如机械加工 中的数控机床工作台移动系统。 3.随动系统：这类系统的给定量是时间的未知函数，系统能
EXIT
第1章第26页
反馈信号：由系统（或元件）输出端取出并反向送回系统 （或元件）输入端的信号称为反馈信号。反馈分为主反馈 和局部反馈。 偏差信号：它是指参考输入与主反馈信号之差。偏差信号 简称偏差。 误差信号：它是指系统输出量的期望值与实际值之差，简 称误差。在单位反馈情况下，误差值也就是偏差值，二者 是相等的。 扰动信号：简称扰动或干扰，它与控制作用相反，是一种 不希望的、影响系统输出的不利因素。扰动信号既可来自 系统内部，又可来自系统外部，前者称为内部扰动，后者 称为外部扰动。 外部扰动是不希望的输入信号。
自动控制原理(11J-8)PDF
34.5 = ς = 0.2 2ωn π
(2) 当KA ＝1500时
ω n = 7500 = 86.6
峰值时间：秒 = tp
π ωn
−
= = 0.037 1 − ς 2 84.85
πς
1−ς 2
超调量：％ = σ e= 52.7%
0.1732s （Δ= 0.05）
29
ts µ= tf 其中： t f = Td = 2π
ωd
=
2π
ωn 1 − ς 2
(阻尼振荡周期)
18
（5）控制精度(稳态误差 ess )
1 −ςωn t x ( t ) 1− sin(ωd t + arccos ς ) hc(t ) = e 2 1− ς
xc (∞ ) = 1
瞬态分量随时间t的增长衰减到零，而稳态分量 等于1，因此由理论式得到：欠阻尼二阶系统的单位 阶跃响应稳态误差为零。
ωn
(6.45ς −= 1.7) 1.44
30
系统在单位阶跃作用下的响应曲线
c(t)
KA=1500 KA=200 1 KA=13.5 ς = 2.1 0
ς = 0.2
ς = 0.454
t
31
练习题
控制系统如图 3-23(a) 所示，引入速度反
馈后的控制系统如图 3-23(b) 所示。要求图 (b) 系统 单位阶跃响应的超调量为 Mp%=16.4% ，峰值时间为
2 nn
2
C ( s)
ω C ( s ) 闭环传递函数： = 2 2 R( s ) s + 2ςωn s + ωn
2 n
2
闭环极点： s1 = − p1 = −ςωn + ωn ς − 1
自动控制原理(11J-11)PDF
2
本节讨论内容: 1. 控制系统误差和稳态误差定义 2. 稳态误差计算 3. 稳态误差与系统结构参数的关系 4. 干扰作用下的稳态误差及计算
3
3.6-1
R(s)
控制系统的误差和稳态误差定义
+ _
E(s) B(s)
G(s) H(s)
C(s)
控制系统误差的定义
两种形式：
1. 基于输出的定义:
e(t) = r(t) - c(t)
s→0
Kv 定义为系统静态速度误差系数。
结论：系统对速度信号的稳态误差取决于系统的静态 速度误差系数： 1 e ss = Kν
21
对于0型系统：
K (τ 1 s + 1)(τ 2 s + 1) (τ m s + 1) Kν = lim s =0 s→0 (T1 s + 1)(T2 s + 1) (Tn s + 1) 1 e ss = =∞ Kν
指系统响应的期望值 r(t) 和实际输出值 c(t) 之差。
4
2. 基于输入的定义:
e(t) = r(t) - b(t)
指系统响应的期望值 r(t) 和输出反馈量 b(t)之差.
一般多采用此形式定义。 ● 对于单位反馈控制系统两种定义相同。
5
进一步： 由于系统响应包括暂态响应和稳态响应两部分组成, 决定了系统误差也包括暂态响应误差和稳态响应误差 两部分: e (t) = et (t) ＋ ess
1 1 1 1 e ss = lim s ⋅ = = s→0 1 + G( s ) H ( s ) s 1 + lim G ( s ) H ( s ) 1 + K p
s→0
自动控制原理课件
2.根轨迹法
在系统中加入校正装置，相当于增加 了新的开环零极点，这些零极点将使 校正后的闭环根轨迹，向有利于改善 系统性能的方向改变，系统闭环零极 点重新布置，从而满足闭环系统性能 要求。
§6.2 线性系统的基本控制规律
校正装置中最常用的是PID控制规律。PID控制 是比例积分微分控制的简称。在科学技术特别是电 子计算机迅速发展的今天，涌现出许多新的控制方 法，但PID由于它自身的优点仍然是得到最广泛应用 的基本控制规律。
-
-
原有部分 Go(s)
校正装置 Gc(s)
(b)反馈校正
C(s)
R(s) +
校正装置 +
Gc1(s)
-
-
原有部分 C(s) Go(s)
校正装置 Gc2(s)
(c)串联反馈校正
相当于 对给定 值信号 进行整 形和滤 波后再 送入反 馈系统
校正装置 Gc(s)
R(s)
+
+
+
原有部分 C(s)
Go(s)
比例控制器作用于系统，结构如图6-5所示。系 统的特征方程
D(s) 1 KPG0 (s)H (s) 0
图6-5 具有比例控制器的系统
讨论：
1. 比例控制器实质上是一个具有可调增益的放大器。 在信号变换过程中，比例控制器只改变信号的增 益而不影响其相位。
2. 在串联校正中，加大控制器增益Kp，可以提高系 统的开环增益，减小系统的稳态误差，从而提高 系统的控制精度，但会降低系统的相对稳定性， 甚至可能造成闭环系统不稳定。
1. 时域性能指标 评价控制系统优劣的性能指标，一般是根据
系统在典型输入下输出响应的某些特征点规定的。 常用的时域指标有：
python自动控制原理 pdf
python自动控制原理 pdf在自动化领域中，自动控制原理是非常重要的一部分。
它涉及到如何使用各种控制算法来调节和控制系统的行为。
Python作为一种强大的编程语言，已经广泛应用于自动控制系统的设计和实现中。
下面，我们将介绍Python自动控制原理的相关知识，并展示如何使用Python来实现自动控制系统。
Python自动控制原理主要涉及到如何使用Python编程语言来实现各种控制算法，包括PID控制器、现代控制算法等。
Python的语法简单易懂，易学易用，而且具有丰富的第三方库，这使得Python在自动控制领域的应用变得非常便捷。
二、PID控制器PID控制器是最常见的一种控制算法，它包括比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分。
在Python中，我们可以使用各种库来实现PID控制器，如scipy.signal中的PID控制器类。
下面是一个简单的示例代码，展示了如何使用Python来实现PID控制器：```pythonimport numpy as npfrom scipy.signal import PIDdef pid_controller(input_signal, setpoint, output_max): pid = PID(Kp=1, Ki=0.1, Kd=0.01)output = pid.apply(input_signal)return output```这段代码中，我们首先导入了必要的库。
然后定义了一个名为`pid_controller`的函数，该函数接受输入信号、设定值和输出限制作为参数。
在函数内部，我们创建了一个PID控制器对象，并调用了其`apply`方法来计算控制输出。
最后，我们将控制输出返回给调用者。
三、现代控制算法除了PID控制器之外，Python还提供了许多现代控制算法的实现。
这些算法包括卡尔曼滤波器、最优控制等。
在Python中，我们可以使用各种库来实现这些算法，如numpy、scipy等。
pdf自动控制原理
pdf自动控制原理PDF（Portable Document Format）是一种用于表示电子文档的文件格式，它具有跨平台、可移植性强等特点，在现代社会中被广泛应用。
在实际应用中，PDF文档的自动控制是一个重要的问题，本文将介绍PDF自动控制的原理。
一、PDF文档的结构PDF文档是由一系列对象构成的，这些对象包括页面对象、字体对象、图像对象等。
页面对象是PDF文档显示的基本单位，字体对象定义了文本的样式和排版，图像对象用于显示图片等。
二、PDF自动控制的需求在实际应用中，用户通常希望能够实现对PDF文档的自动化操作，如自动填充表单、自动提取文本等。
这些需求的实现就需要进行PDF自动控制。
三、PDF自动控制的原理PDF自动控制的实现依赖于对PDF文档的解析和操作。
具体来说，可以通过以下方式实现PDF自动控制：1. PDF解析：首先需要对PDF文档进行解析，将文档中的各个对象解析出来，并建立相应的数据结构。
解析可以使用现有的PDF解析库，如iText等。
2. 页面操作：通过控制页面对象，可以实现对PDF文档页面的编辑和操作。
例如，可以添加文本、图像等内容到页面上，可以调整页面的排版和布局。
3. 表单填充：PDF文档中的表单是一种常见的交互元素，用户可以在表单中输入信息。
在PDF自动控制中，可以通过自动填充表单的方式实现对表单内容的编辑。
4. 文本提取：PDF文档中的文本内容可以通过解析PDF文档的方式提取出来，并可以进行进一步的处理。
例如，可以将提取的文本进行分析、关键词提取等。
5. 文件生成：在PDF自动控制中，有时需要生成新的PDF文档。
可以通过控制PDF对象和页面对象，将需要的内容添加到PDF文档中，并生成新的文档。
四、PDF自动控制的应用基于PDF自动控制的原理，可以应用于多个领域。
以下是一些常见的应用场景：1. 自动化报表生成：在企业管理中，需要定期生成各种报表。
通过PDF自动控制，可以实现对报表的自动生成和填充，提高工作效率。
自动控制原理
*
∏S − Z
i=1 j
m
i
∏S − P
j =1 m i=1
n
=1
∑∠(S − Z ) − ∑∠(S − P ) = (2k +1)π
i j =1 j
n
式中： 式中： k = 0,±1,±2.........
例一、 例一、设系统开环传递函数为 K(τ1s+1) GK(s)= ——————— S(T1S+1)(T2S+1) 如何应用根轨迹方程在 S 平面上找到 闭环极点？ 闭环极点？
在复平面上，点出各对应点的根点， 在复平面上，点出各对应点的根点，把它 们连接起来， 们连接起来，再用箭头表示它们的变化趋 向，就得到二阶系统的根轨迹图
k→∞
-4
-2
0
k→∞
有了根轨迹图， 有了根轨迹图，就可对系统的动态 性能进行分析： 性能进行分析： 1、当K=0→∞时，根轨迹均在 平面 、 时 根轨迹均在[S]平面 的左半部，因此，系统对所有的K值都 的左半部，因此，系统对所有的 值都 是稳定的。 是稳定的。 2、当0 <K< 4时，闭环特征根为实根。 、 时 闭环特征根为实根。 系统呈过阻尼状态。 系统呈过阻尼状态。 3、K=4时，系统为临界阻尼状态。 、 时 系统为临界阻尼状态。
4、K > 4时，闭环特征根为一对共轭复 、 时 系统为欠阻尼状态， 根，系统为欠阻尼状态，阶跃响应为衰 减振荡过程。 减振荡过程。 5、开环传递函数有一个位于坐标原 、 点的极点， 型系统， 点的极点，所以系统为 I 型系统， 阶跃作用下的稳态误差为0。 阶跃作用下的稳态误差为 。
二、根轨迹方程 绘制根轨迹实质上是寻找闭环特 征方程 1+ G(s) H(s)=0 的根 因此满足方程式 G(s)H(s)= –1 的值，都必定是根轨迹上的点， 的s 的值，都必定是根轨迹上的点， 故称上式为根轨迹方程 根轨迹方程。 故称上式为根轨迹方程。
自动控制原理各章知识精选全文完整版
(s), (t) E(s), e(t) cdesired (t) c(t)
E(s) 1 (s)
H
G (s)
1
H
H
⑵ e(t) ets (t) ess (t)
暂态 稳态
单位负反馈系统开环传函
r(t)
1 2
t2
时稳态误差
Ts 1 E(s) Ts 1 s3
e(t)
T
2. 运动方程式
确定输入量、输出量 列写各元件运动方程 消除中间变量 化为标准形式
RL
u1
C u2
Fi
K
m
f
y
L
C
u1
u2
R
R1
u1
C
R2 u2
LC
d 2u2 dt 2
RC
du2 dt
u2
u1
m
d2y dt 2
f
dy dt
Ky
Fi
LC
d 2u2 dt 2
RC
du2 dt
u2
RC
du1 dt
tg1 1 2 cos1
p e 1 2 100 %
d. c(t) c() c() t ts
2%或5%
4 ts n
2%
3 ts n
5%
d. N : 振荡次数
N ts Td
Td
2 d
d n 1 2
tr , t p 评价响应速度
p , N 评价阻尼程度
ts
以分析，并将分析结果应用于工程系统的综合和自然界 系统的改善。 自动控制
毋需人直接参与，而是被控制量自动的按预定规律变 化的控制过程。
4. 开环控制、闭环控制、反馈控制原理
自动控制原理pdf
自动控制原理pdf自动控制原理是现代工程技术中的重要基础知识，它涉及到自动化系统的设计、分析和应用。
本文将从控制系统的基本概念、控制原理的基本方法和应用实例等方面进行介绍，旨在帮助读者更好地理解和应用自动控制原理。
控制系统是一种能够对某一对象进行控制的系统，它由输入、输出、控制器和被控对象等组成。
在控制系统中，输入信号经过控制器处理后作用于被控对象，被控对象的输出信号经过反馈回到控制器，形成一个闭环控制系统。
而控制原理则是指导控制系统设计和分析的理论基础，它包括了控制系统的建模、控制器的设计、稳定性分析等内容。
在控制原理的基本方法中，最常见的是PID控制器。
PID控制器是一种经典的控制器设计方法，它通过比例、积分和微分三个部分的组合来实现对被控对象的控制。
比例部分用于校正当前误差，积分部分用于消除静差，微分部分用于抑制振荡。
PID控制器在工业控制中得到了广泛的应用，其简单、稳定的特点使其成为了工程实践中的重要工具。
除了PID控制器外，现代控制理论还涌现出了许多新的控制方法，如模糊控制、神经网络控制、自适应控制等。
这些新的控制方法在特定的应用领域中表现出了良好的性能，为控制系统的设计和应用带来了新的思路和方法。
在实际应用中，自动控制原理被广泛地运用于工业生产、交通运输、航空航天、机器人等领域。
例如，自动控制原理在工业生产中可以实现对生产过程的自动化控制，提高生产效率和产品质量；在交通运输领域，自动控制原理可以实现对交通信号灯、车辆行驶轨迹等的控制，提高交通运输效率和安全性；在航空航天领域，自动控制原理可以实现对飞行器的自动驾驶和飞行姿态控制，提高飞行安全性和航空器性能；在机器人领域，自动控制原理可以实现对机器人的自动导航、抓取和操作，提高机器人的智能化水平和应用范围。
总之，自动控制原理作为现代工程技术中的重要基础知识，其在控制系统设计、分析和应用方面发挥着重要作用。
通过对控制系统的基本概念、控制原理的基本方法和应用实例的介绍，希望读者能够更好地理解和应用自动控制原理，为工程实践提供有力的支持。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
解: 由图示特性可知,系统为2型系统, 开环频率特性应为
ω K (1 + j ) 5 G ( jω ) = ( jω ) 2
ω L(ω ) = 20 lg 2 + 20 lg 1 + ω 5 K
2
0
L(ω)
-- 40dB/dec
-- 20dB/dec 5 10
ω
(1) 利用低频段特性求K值： （已知：ωa=7.07）
s→0
L1 (ω )＝20 log
K
ω
2
= −20 log
ω2
K
7
(Ka=K)
8
9
“2” 型系统Bode图特点:
(1) 起始段为斜率: - 40dB/dec (2) 起始线段(或其延长线)在ω=1处的幅值为:
Ka L1 (ω ) = 20 lg ( jω ) 2
= 20 lg K a = 20 lg K
的交接频率时，斜率增加
(5) 最后在各转折频率附近作误差修正，得精确曲线。
13
3. Bode图相频特性的简捷绘制
● 在低频区，对数相频特性由
−ν × 90 o 开始。
● 在高频段，ω→∞，相频特性趋于
− (n − m) × 90o
● 如果在某一频率范围内，对数幅频特性 L(ω) 的斜率
保持不变，则在此频率范围内，相位也几乎不变。
(2)对于1型系统, 静态位置误差系数为: Kv = K = 10
ess = 1/Kv = 1/K = 1/10 = 0.1
（3）该系统的相位特性
30
ϕ（ω） = -90 − arctg
0
相位特性 ω
0.01
ω
0.01 K (1 + j
+ arctg
ω
)
ω
0.1
− arctg
ω
5
G ( jω ) =
.
“1” 型系统：
K (Ta s + 1)(Tb s + 1)...(Tm s + 1) G( s) = ν s (T1 s + 1)(T2 s + 1)...(T p s + 1)
开环频率特性:
(ν = 1)
ω ω ω + 1)( j + 1)...( j + 1) K( j ωa ωb ωm G ( jω ) = ω ω ω + 1)...( j + 1) jω ( j + 1)( j ω1 ω2 ωp
二、开环频率特性 Bode图的特点及其简捷绘制
■ 从总体看，控制系统的频率特性属低通特性； ■ 起始段特性（低频段）的斜率取决于系统的“型”； ■ 高频段的衰减速率取决于系统的 “阶次差”。 ■ 中间段衰减率变化发生在各环节的转折频率点。
1
1. 起始段特性（低频段）斜率取决于系统的“型” “0” 型系统：
ω =1
（3）起始线段(或其延长线)与 0 dB线 的交点为ωc , 其数值为: ω = K = K
c a
由于:
L1 (ω c )＝20 log
K
ω
2
= 0 , (ω c = K )
10
2 . 对数幅频特性的简捷绘制
G ( s) = (1)将开环传递函数变为时间常数形式： υ 写出对应的开环频率特性。 s
令 : 20 lg
K
ω a2
2 = 0 , K = ωa = 7.07 2 = 50
27
(2) 利用完整幅频特性求K值： （未知ωa 值） 据: 在
L(ω ) = 20 lg
ω 20 lg 1 + + 2 ω 5 K
2
ω
= 10 处, 令 : L(10) ≈ 20 lg
K + 20 lg 2 = 0 2 10
求得: K = 50
1 2 (3) 求输入为 r (t ) = t 时系统的稳态误差 2
2型系统:
Ka = K = 50
ess = 1/Ka = 1/50
28
练习题：已知最小相位 系统的开环对数幅频特性 , 要求: （1） 写出该系统的开环传递函数. （2）确定当 r(t) = t (t ≥ 0) 时的系统误差. （3）试画出该系统的相位特性。
L1 (1)＝20 log
K
ω
= 20 log K = 20 log K v
(3) 起始段(或延长线)与 0dB 线交于ωc 处, 其值为: ωc = Kv = K
L1 (ω c )＝20 log
K
ωc
= 0 ; (ω c = K = K v )
（ωc 称为 0dB 交界频率）
6
“2” 型系统：
K (Ta s + 1)(Tb s + 1)...(Tm s + 1) G( s) = ν s (T1 s + 1)(T2 s + 1)...(T p s + 1)
Φ( ∞ ) = −90 ( n − m ) = 0
25
例3： 已知最小相位系统的开环波特图如图所示:
L(ω)
-- 40dB/dec
-- 20dB/dec 0 5 10
ω
1. 若已知低频段特性曲线的延线与0dB线交于ωa=7.07,确定 此系统的频率特性. 2. 若未知低频段特性曲线的延线与0dB线交点频率ω,确定此 系统的频率特性. 1 2 3.求输入为 r (t ) = t 时系统的稳态误差. 26
开环频率特性:
(ν = 2)
ω ω ω K( j + 1)( j + 1)...( j + 1) ωa ωb ωm G ( jω ) = ω ω ω 2 + 1)...( j + 1) ( jω ) ( j + 1)( j ω1 ω2 ωp
静态加速度误差系数: 起始段特性:
K a = lim s 2G ( s ) = K
18
ϕ（ω） = -90 + arctg
0
ω
2
− arctg
ω
0.5
− arctg
ω
30
19
三、最小相位系统的 Bode 图 最小相位系统频率特性的特点：
1. 如果两个系统有相同的幅频特性，则在整个频率范围 内，最小相位系统的相位滞后总小于非最小相位系统。 2. 最小相位系统的幅频特性与相频特性有唯一的对应关系。 3.最小相位系统的优点: 幅频、相频特性简单，有利于系统的稳定性设计。
对数幅频特性:
L(ω ) = 20 log G ( jω )
静态位置误差系数:
K p = lim G ( s ) = lim G ( jω ) = K
s→0
ω →0
2
低频频特性: L1 (ω ) = 20 log K = 20 log K P
“0”型系统特点:
幅频特性起始段(低频段)为水平线, 对应幅值为20lgKp
● 合理估计每个转折频率点的相位值。
14
绘制L(ω)曲线例题
要求：绘制给定系统开环对数幅频特性. 解：开环传递函数为:
G ( jω ) H ( jω ) = 40( j jω ( j
ω
2
+ 1)
ω
0.5
+ 1)( j
ω
30
+ 1)
分析： 此系统为1型、3阶系统 3个转折频率： ω i
= 0.5,2,30
17
L(ω)
L(ω)曲线
G ( jω ) H ( jω ) = 40( j jω ( j
ω
2
+ 1)
[-20] 40db [-40] 20db 0db 0.1 -20db --40db [-20] 10
ω
0.5
+ 1)( j
ω
30
+ 1)
ω 30 100
0.5
1
2
[-40]
低频段： ω = 0.1 时为52db, ω = 0.5 时为38db 转折频率：0.5 斜率： -40 2 30 -20 -40
开环传递函数(单位反馈系统)
K (Ta s + 1)(Tb s + 1)...(Tm s + 1) G( s) = ν s (T1 s + 1)(T2 s + 1)...(T p s + 1)
开环频率特性:
(ν = 0)
ω ω ω + 1)( j + 1)...( j + 1) K( j ωa ωb ωm G ( jω ) = ω ω ω ( j + 1)( j + 1)...( j + 1) ω1 ω2 ωp
静态速度误差系数:
K v = lim sG ( s ) = K
s→0
低频段：L1 (ω )＝20 log
K
ω
= −20 log
ω
K
(Kv=K)
4
(Kv=K)
5
“1” 型系统Bode图特点: （起始段特性由积分环节决定） (1) 起始段斜率: - 20dB/dec (2) 起始段（或延长线)在ω=1 位置的增益为 20logK .
15
G ( jω ) H ( jω ) =
40( j jω ( j
ω
2
+ 1)
ω
0.5
+ 1)( j
ω
30
+ 1)
低频段：
积分环节
L1 (ω ) = 20 lg
特征点：
40
ω
,
斜率 : −20dB / dec
40 L1 (ω = 1) = 20 lg = 32(dB ) 1