控制工程基础知识点
控制工程必备知识点总结
控制工程必备知识点总结一、控制系统的基本概念1. 控制系统的定义和基本组成控制系统是一个通过对系统输入信号进行调节，使得系统输出信号满足特定要求的系统。
控制系统由输入、输出、反馈和控制器等基本组成部分构成。
2. 控制系统的分类控制系统根据其控制方式可以分为开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统只能通过输入信号来控制系统输出，而闭环控制系统可以通过反馈信号来对系统进行调节。
3. 控制系统的性能指标控制系统的性能指标包括稳定性、灵敏度、鲁棒性、动态性能等，这些指标反映了控制系统对信号变化的响应能力和稳定性。
二、控制系统的建模与分析1. 控制系统的数学模型控制系统的数学模型是控制工程的核心，它描述了系统的输入输出关系以及系统内部的动力学特性。
控制系统的数学模型可以用微分方程、差分方程、状态方程等形式进行描述。
2. 控制系统的传递函数传递函数是控制系统数学模型的一种常用表示形式，它描述了系统输入和输出之间的传输特性。
控制系统的传递函数可以通过系统的输入输出数据进行辨识或通过系统的数学模型进行求解。
3. 控制系统的频域分析频域分析是控制系统分析的重要方法之一，它将控制系统的动态响应从时域转换到频域，通过频域特性来分析控制系统的稳定性、干扰抑制能力等。
4. 控制系统的状态空间分析状态空间分析是控制系统分析与设计的另一种常用方法，它描述了系统的状态变量与输入输出变量之间的关系，并可以用于分析控制系统的稳定性、可控性和可观测性等。
5. 控制系统的稳定性分析控制系统的稳定性分析是控制工程中的重要内容，它用于评估控制系统的稳定性，并设计满足稳定性要求的控制器。
三、控制系统的设计与实现1. 控制系统的控制器设计控制系统的控制器设计是控制工程的核心内容之一，它通过对系统数学模型的分析和综合，设计出满足性能指标要求的控制器。
2. 控制系统的闭环控制闭环控制系统通过对系统的反馈信号进行处理，实现对系统输出的精确控制，提高系统的鲁棒性和鲁棒性。
控制工程基础
控制工程基础控制工程基础控制工程是应用数理科学、工程科学和计算机科学等，对动态系统进行建模、分析、设计和实现的一门学科。
它的基础知识包括：系统理论、信号与系统、自动控制理论、数字信号处理、电子电路、计算机科学基础等，是自动化技术、机械工程、电子工程、信息工程、材料科学、冶金工程、化工工程、生物工程以及安全工程等众多工程领域的基础学科。
下面将对控制工程的基础知识进行简要介绍。
一、系统理论系统理论是控制工程的基石，它研究如何将物理、力学、电子学等各种不同类型的系统用一种公共的方式表示，以便于对系统进行分析和设计。
它包括了系统的三个基本部分：输入、输出和系统本身。
系统理论还涉及到系统的稳定性、响应特性、频率特性、自由度、模态等方面的概念和方法。
以温度调节器为例，它的输入和输出分别是设定的温度值和实际的温度值。
它所调节的系统就是温度系统，该系统可以被看作是一个变量到变量的映射函数。
系统理论的目的就是找到如何调整该映射函数的方法，从而让实际的温度值无限趋近于设定值，即实现对于温度的精确控制。
二、信号与系统信号与系统是控制工程中另一个基础概念，它是指在时间或空间上变化的各种信号，并且它们可以用某种系统进行处理。
信号可以是电压、电流、温度、光等，而系统可以是传感器、运算放大器、放大器、滤波器、元件等。
例如，温度调节器的信号就是温度值的变化，系统就是温度调节器本身。
这个系统可以通过控制电路来实现对于温度的控制。
信号与系统理论主要研究信号的特征、传输及处理系统的处理特性，以及信号和系统之间互相作用的规律等。
三、自动控制理论自动控制理论是指通过一定的算法和控制策略来实现目标的自动控制系统。
当系统出现误差时，自动控制系统会自动地对系统进行反馈调整。
该理论是实现各种控制系统的核心。
它不仅涉及到系统的稳定性分析、响应特性、控制系统的设计方法以及控制策略的选择等基本问题，还包括控制器设计、检测和分析等方面。
四、数字信号处理数字信号处理（DSP）是将模拟信号转化为数字信号，并对这些数字信号进行处理的技术。
第1讲最终版控制工程基础
优点：具有很高的控制精度，可以抑制几乎所有的可 量测扰动 缺点:补偿器的参数要有较高的稳定性
15
❖方框图的概念
反馈控制是一种最基本最重要的控制方式，引入反馈信号后，系统 对来自内部和外部干扰的响应变得十分灵敏，从而提高了系统的 抗干扰能力和控制精度。与此同时，反馈作用又带来了系统稳定 性问题，正是这个曾一度困扰人们的系统稳定性问题激发了人们 对反馈控制系统进行深入研究的热情，推动了自动控制理论的发 展与完善。因此从某种意义上讲，古典控制理论是伴随着反馈控 制技术的产生和发展而逐渐完善和成熟起来的。
锅炉设备的压力和温度自动保持恒定
数控机床按照预定的程序自动地切削工件
导弹发射与制导系统，自动地使导弹攻击敌方目标
无人驾驶飞机按照预定航迹自动升降和飞行
人造卫星准确地进入预定轨道运行并回收
不仅如此，自动控制技术的应用范围现在已扩展到生物、医学、环境、
经济管理和其它许多社会生活领域中，特别在化学工业中的应用有传热
解三大性能指标的含义。
1.5 自动控制系统的研究方法：明确研究和设计一个控制系统的方
法
3
1.1 自动控制的基本概念
在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。 除了在工业上广泛应用外，近几十年来，随着计算机技术的发展和应 用，在宇航、机器人控制、导弹制导及核动力等高新技术领域中，自 动控制技术更具特别重要的作用。
20
经典控制理论
控制理论的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理， 主要用于工业控制。第二次世界大战期间，为了设计和制造飞机及 船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统等基于反馈原理的 军用装备，进一步促进和完善了自动控制理论的发展。
控制工程基础(总结)
输出：
xo
(t)
1 T
t
eT
,
t0
（3）一阶系统的单位速度响应
输入信号： xi (t) t
输出：
xo
(t
)
t
T
t
Te T
,
t0
系统对输入信号导数的响应等于系统对该 输入信号响应的导数。系统对输入信号积分 的响应等于系统对该输入信号响应的积分， 其积分常数由初始条件确定。
时间常数T反映了一阶惯性环节的固有特性， 其值越小，系统惯性越小，响应越快。
控制工程基础
课程总结
《控制工程基础》课程的基本内容
控制系统 工作 控制系统 的组成 原理 的分类
PID校正
控制系统的概念 分析
滞后校正
控制系统
校正
常用校 正方式
设计
对控制系统的基本要求
超前校正
滞后—— 超前校正
稳定性 准确性 快速性
时域分析法 频域分析法
一、控制系统的概念
1. 工作原理：
首先检测输出量的实际值，将突际值与给定值（输入 量）进行比较得出偏差值,再用偏差值产生控制调节信号 去消除偏差。
试判断系统的稳定性。
2．已知开环传递函数，求系统稳定时的某参数的取值。
设某闭环控制系统如图4所示，试确定k为何值时，该系统稳定？
Xi(s)
1
_ s 1
k s(s 4)
X0(s)
3．根据Nyquist图、Bode图直接判断。
五．方框图简化
基于方框图简化法则，试求取图所示方框图对应的传递函数。
Xi(s)
校正的实质就是改变系统零、极点数目和位置。
（二）常用校正方式 1.串联校正 2. 并联校正 3. 复合校正
控制工程知识点总结
10. 稳态响应 （1）频率特性定义
① 频率特性与传递函数的关系： G ( j ) G ( s ) s j ② 频率特性公式 G( j ) A( )e ③ 稳态响应
j ( )
U ( ) jV ( )
xo( t ) A()A sin(t ())
11. 闭环频域指标
( ) 1 ( ) 2 ( ) n ( )
思路：标准化开环函数→转换成 G(jω) →典型环节 A(ω)，φ(ω) →求系统 A(ω)，φ(ω) 例 已知系统开环传递函数 G s
10 ，求系统 A(ω)，φ(ω) s s 20.2s 1
总结
（2）公式和性质 阻尼自然频率
d n 1 2
上升时间
tr
arccos n 1 2
一定时，n 越大，tr 越小； n 一定时， 越大，tr 越大。 一定，n 越大，tp 越小；n 一定，
越大，tp 越大。
峰值时间 超调量 超调量（反）
tp
2 n 2 s 2 2n s n
8. 时域指标
（1）指标定义（理解记忆） 上升时间 峰值时间 超调量 调整时间 振荡次数 对非振荡系统，指响应从稳态值 10%上升到稳态值 90%所需的时间; 对振荡系统，指响应从零第一次上升到稳态值所需的时间。 响应超过其稳态值到达第一个峰值所需的时间 指响应的最大偏离值 c(tp)与稳态值 c(∞) 之差与稳态值 c(∞)的百分比 指响应到达并保持在稳态值±5%(或±2% )内所需的最短时间 调节时间内，输出偏离稳态的次数
第一部分 知识点
知识点：1. 系统建模；2. 传递函数；3. 方块图；4. 频率特性与传递函数关系；5. 开环\闭 环传递函数；6. 一阶系统；7. 二阶系统；8. 时域指标；9. 最小相位系统；10. 稳态响应； 11. 闭环频域指标；12. 稳定性充要条件；13.劳斯判据；14.开环频率特性；15.频域特性类 型；16. 奈稳定性判据；17. 伯德图；18. 稳定裕度；19. 稳态误差
控制工程基础
控制工程基础
控制工程是一门工程学科，关注的是如何设计和实现能够自动控制系统的技术。
它涉及到了多个学科领域，包括数学、电子工程、计算机科学和物理学等。
在控制工程中，人们使用数学模型来描述和分析控制系统的行为。
这些模型可以是线性或非线性的，可以是连续时间或离散时间的。
通过分析这些模型，人们可以设计和实现具有特定性能要求的控制系统。
控制工程的基础知识包括：
1. 系统建模：掌握如何将实际控制系统抽象成数学模型的方法，包括连续时间和离散时间的系统建模方法。
2. 控制系统分析：通过对系统模型进行分析，评估系统的稳定性、敏感性和性能。
3. 控制器设计：设计合适的控制器，以实现对系统的稳定性和性能要求。
4. 闭环控制：了解闭环控制系统的原理和特点，以及如何设计和实现闭环控制系统。
5. 实时控制：理解如何在实时环境下进行控制系统设计和实现，以满足系统对响应时间和稳定性的要求。
6. 数字控制：掌握离散时间控制系统的建模和设计方法，以及数字信号处理的基本知识。
7. 监控与优化：学习如何使用传感器和反馈控制技术对系统进行监控和优化。
总之，控制工程基础包括建模、分析和设计控制系统的技术和原理。
这些基础知识是实现自动化控制系统的关键，并广泛应用于工业自动化、机器人技术、航空航天和交通运输等领域。
控制工程基础课程考核知识点.
《控制工程基础》课程考核知识点：第1章绪论考核知识点：（一）机械工程控制的基本含义1.控制论与机械工程控制的关系；2.机械工程控制的研究对象。
（二）系统中信息、信息传递、反馈及反馈控制的概念1.系统信息的传递、反馈及反馈控制的概念；2.系统的含义及控制系统的分类。
第2章控制系统的数学模型考核点：（一）数学模型的概念1.数学模型的含义；2.线性系统含义及其最重要的特征——可以运用叠加原理；3.线性定常系统和线性时变系统的定义；4.非线性系统的定义及其线性化方法。
（二）系统微分方程的建立1.对于机械系统，运用达朗贝尔原理建立运动微分方程式；2对于电气系统运用克希霍夫电流定律和克希霍夫电压定律，建立微分方程式；3.简单液压系统微分方程式的建立。
（三）传递函数1.传递函数的定义；2.传递函数的主要特点：（1）传递函数反映系统本身的动态特性，只与本身参数和结构有关，与输入无关；（2）对于物理可实现系统，传递函数分母中S的阶数必不少于分子中S的阶次；（3）传递函数不说明系统的物理结构，不同的物理系统只要它们的动态特性相同，其传递函数相同；3.传递函数零点和极点的概念。
（四）方块图及系统的构成1.方块图的表示方法及其构成；2.系统的构成（1）串联环节的构成及计算；（2）并联环节的构成及计算；（3）反馈环节的构成及计算；3.方块图的简化法则（1）前向通道的传递函数保持不变；（2）各反馈回路的传递函数保持不变；4.画系统方块图及求传递函数步骤。
（五）机、电系统的传递函数1.各种典型机械网络传递函数的计算及表示方法；2.各种典型电网络及电气系统传递函数的计算及表示方法；3.加速度计传递函数计算；4.直流伺服电机驱动进给系统传递函数计算。
.第3章控制系统的时域分析考核知识点：（一）时间响应1.时间响应的概念；2.瞬态响应和稳态响应的定义。
（二）脉冲响应函数1.脉冲响应函数的定义；2.脉冲响应函数与传递函数的关系；3.如何利用脉冲响应函数求系统在任意输入下的响应。
控制工程基础应掌握的重要知识点
控制工程基础应掌握的重要知识点控制工程是一门研究控制系统及其应用的理论和方法的学科。
其核心任务是通过对被控对象以及环境的监测和测量，对系统进行控制和调节，以达到预期的控制效果。
以下是控制工程基础中应掌握的重要知识点：1.连续系统与离散系统：控制系统可以分为连续系统和离散系统。
连续系统是指系统变量是连续变化的，通常使用微分方程描述。
离散系统是指系统变量是离散变化的，通常使用差分方程描述。
掌握连续系统与离散系统的建模与分析方法是控制工程的基础。
2.传递函数与状态空间模型：传递函数描述了系统输入与输出之间的关系，是一个复频域函数。
状态空间模型则是通过描述系统的状态量对时间的导数来建模。
掌握传递函数的提取与描述以及状态空间模型的建立与分析方法是进行系统分析与控制设计的基础。
3.控制系统的基本性能指标：控制系统的基本性能指标包括稳定性、快速性、精确性和抗干扰性。
稳定性是系统在受到干扰或参数变化时保持状态有界的能力；快速性是系统输出快速收敛到期望值的能力；精确性是系统输出与期望值之间的偏差大小；抗干扰性是系统对干扰的敏感性。
掌握这些性能指标的衡量方法是控制系统设计的基础。
4.反馈控制原理：反馈控制是一种常用的控制方式，通过对系统输出进行测量并与期望输出进行比较，根据差值来修正输入以调节系统行为。
掌握反馈控制的原理，包括比例控制、积分控制和微分控制的组合应用是进行控制系统设计和分析的关键。
5.PID控制器：PID控制器是一种基于比例、积分和微分操作的控制器。
它能够通过调整三个参数来适应不同的系统需要，并具有较好的稳定性和快速性能。
掌握PID控制器的设计和调节方法是控制工程的重要内容。
6.控制系统的稳定性分析与设计：稳定性是控制系统的基本要求。
控制系统的稳定性分析包括对开环传递函数的极点位置、稳定裕量、相角裕量等指标的评估。
稳定性设计则是通过修改系统参数或者设计合适的控制器来保证系统的稳定性。
掌握稳定性分析与设计的方法是进行控制系统设计的重要基础。
控制工程基础知识点
控制工程基础知识点【篇一：控制工程基础知识点】◎控制论与系统论、信息论的发展紧密结合，使控制论的基本概念和方法被应用于各个具体科学领域其研究的对象从人和机器扩展到环境、生态、社会、军事、经济等许多方面，，并将控制论向应用科学方面迅速发展。
其分支科学主要有：工程控制论、生物控制论、社会控制论和经济控制论、大系统理论、人工智能等。
◎闭环控制系统主要由给定环节、比较环节、运算放大环节、执行◎由此可见，系续稳定的充分必要条件是：系统特征方程的根全部具有负实部。
系统的特征根就是系统闭环传递函数的极点，因此，系统稳定的充分必要条件还可以表述为系统闭环传递函数的极点全部位于〔s〕平面的左半平面线性定常系统对正弦输入的稳态响应被称为频率响应，该响应的频率与输入信号的频率相同，幅值和相位相对于输入信号随频率 w 的变化而变化，反映这种变化特性的表达式 x (? ) 和-arctantw 称系统的频率特性，它与系统传递函数的关系将 g(s)中的s 用 jw 歹取代， g(jw)即为系统的频率特性。
环节、被控对象、检测环节（反馈环节）组成◎开环控制反馈及其类型：内反馈、外反馈、正反馈、负反馈。
◎1、从数学角度来看，拉氏变换方法是求解常系数线性微分方程的工具。
可以分别将“微分”与“积分”运算转换成“乘法”和“除法”运算，即把微分、积分方程转换为代数方程。
对于指数函数、超越函数以及某些非周期性的具有不连续点的函数，用古典方法求解比较烦琐，经拉氏变换可转换为简单的初等函数，就很简便。
2、当求解控制系统输入输出微分方程时，求解的过程得到简化，可以同时获得控制系统的瞬态分量和稳态分量。
3、拉氏变换可把时域中的两个函数的卷积运算转换为复频域中两函数的乘法运算。
在此基础上，建立了控制系统传递函数的概念，这一重要概念的应用为研究控制系统的传输问题提供了许多方便。
◎描述系统的输入输出变量以及系统内部各变量之间的数学表达式称为系统的数学模型，各变量间的关系通常用微分方程等数学表达式来描述。
控制工程知识点总结
s j
② 频率特性公式 G( j) A()e j() U() jV ()
③ 稳态响应 xo(t) A()A sin(t ())
11. 闭环频域指标
（1）常用频域性能指标： 零频幅值 M0、谐振频率r 与谐振峰值 Mr、截止频率b 与带宽、剪切率
（2）特征 标准形式
s
K
1 Ts 1
阶跃响应
y t
K 1
t
e T
脉冲响应
y t
K
1 T
t
e T
调整时间 3T(95%)、4T(98%)
0 点处斜率
K
1 T
7. 二阶系统
（1）标准形式
G(s)
T
2s2
1 2Ts
1
s2
n2 2n s
n2
（2）系统分类
8. 时域指标
（1）指标定义（理解记忆）
ui
(t)
带入参数得：
8
d
2uo (t dt 2
)
3
duo (t dt
)
uo
(t
)
ui
(t
)
拉氏变换得：18s2UO (s) 3sUO (s) UO (s) Ui (s)
所以传递函数为：
G(s)
UO (s) Ui (s)
8s2
1 3s
1
例 2 设图所示系统的输入为外力 f (t) ，输出为质量 m1 的位移 y2 (t) 。阻尼器 1、2 的粘性
（2）简易判据定义 当 ω 由 0 变化到∞时，G(jω)H(jω)曲线在(-1，j0)点以左的负实轴上的正负穿越之差为
(完整)控制工程基础
控制工程基础名词解释1.频率特性:当输入信号的幅值不变而频率变化时，输入幅值和相位围着输入信号的变化而变化。
2.传递函数：传递函数时在拉氏变换的基础上，以系统本身的参数描述的线性定常系统输入量和输出量的关系式。
3.伯德图：对数坐标图，是将幅值对频率的关系和相位对频率的关系分别画在两张图上，用半对数坐标纸绘制，频率坐标按对数分度，幅值和相角坐标则以线性分度.4.稳态误差：系统过渡完成后控制准确度的一种度量。
5.乃氏图：频率响应是输入频率的复变函数，是一种变换,当从0逐渐增长到时，作为一个矢量,其端点在复变平面相对应的轨迹就是频率响应的极坐标图。
6.反馈和反馈信号：输出量通过测量装置返回系统输入端,使之与输入端进行比较，并产生偏差（给定信号与返回的输出信号之差）信号，输出量的返回过程称为反馈，返回的全部或部分信号称为反馈信号。
7.瞬态响应：系统在输入信号的作用下，其输出从初始状态到稳定状态的相应过程。
8.n阶系统：由n阶微分方程描述的系统。
9.n型系统：开环频率特性时的系统10.闭环控制系统误差：控制系统希望输出量和实际输出量之差。
11.最小相位系统：极点和零点全部位于s左半平面的系统。
12.幅值裕量：当为相位交界频率时，开环频率幅频特性的倒数.13.相位裕量：当时,相频特性据线的相位差。
概论1.开环系统和闭环系统的优缺点开环系统：优点是结构简单，价格便宜，容易维修。
缺点是精度低，容易受环境变化(如电源波动，温度波动）的干扰闭环系统：优点是精度高，动态性能好，抗干扰能力强。
缺点是结构比较复杂，价格比较贵，对维修人员要求较高。
2.简要说明控制系统相应的快速性，稳定性,准确性和其之间的关系快速性:在系统稳定的条件下，当系统的输出量与给定的输入量之间产生偏差时消除偏差的快慢程度。
稳定性：动态过程的振荡倾向和系统能够恢复平衡状态的能力.准确性:调整过程结束后输出量与输入量之间的偏差。
由于受控对象的具体情况不同，各种系统对稳准快的要求各有侧重。
控制工程基础 (3)
控制工程基础1. 简介控制工程是一门研究系统或过程，通过对其输入、输出以及内部状态的观测与测量，采取合适的控制手段，实现所期望的系统行为的工程学科。
控制工程具有广泛的应用范围，涵盖了工业、交通、能源、环境等各个领域。
控制工程基础是控制工程学习的第一步，它涵盖了控制工程的核心概念和基本原理。
本文档将介绍控制工程的基本概念、控制系统的组成部分、控制器的类型和设计方法等内容。
2. 控制工程基本概念2.1 系统系统是指由若干元件相互作用而构成的有机整体。
在控制工程中，系统是指需要进行控制的对象，它可以是一个物理系统、一个工艺过程或一个信息系统等。
系统的行为可以通过对其输入、输出的观测和测量来描述。
2.2 反馈反馈是控制系统中的一个重要概念，它指的是将系统输出的一部分作为反馈信号输入到系统中，用于调节系统的行为。
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输出，使系统产生不稳定的行为；负反馈则能够抑制系统的输出，使系统达到稳定的状态。
2.3 控制控制是指通过采取适当的控制手段，调节系统的输入或内部状态，使系统的输出达到所期望的目标。
控制可以分为开环控制和闭环控制两种类型。
开环控制是指在没有反馈的情况下对系统进行控制，闭环控制则是通过反馈来调节系统的行为。
3. 控制系统的组成部分控制系统由四个基本组成部分构成，分别是传感器、执行器、控制器和过程。
传感器负责将系统的状态转化为信号，执行器负责将控制器输出的信号转化为对过程的控制动作，控制器负责根据输入信号和反馈信号进行计算和判断，过程则是被控制的对象。
传感器和执行器是控制系统中的输入和输出接口，它们的选择和设计直接影响系统的性能。
控制器是控制系统的核心，它通过对输入信号和反馈信号的处理，计算出控制器输出信号，控制过程的行为。
4. 控制器的类型和设计方法控制器的类型和设计方法多种多样，常见的控制器包括比例控制器、积分控制器和微分控制器等。
比例控制器将当前的控制误差按比例转化为控制输出；积分控制器不仅考虑当前的控制误差，还考虑过去一段时间内的累积误差；微分控制器则根据当前的误差变化速度来进行控制。
控制工程基础简答知识点总结
控制工程基础简答知识点总结控制工程，听起来是不是有点高大上，有点让人摸不着头脑？其实啊，它就像我们生活中的导航系统，指引着各种设备和系统精准运行。
先来说说反馈控制。
这就好比你骑自行车，眼睛看到前方的路有点歪，手就自动调整方向，这就是反馈。
反馈控制能让系统的输出不断与期望的目标进行比较，然后做出调整，保证系统稳定运行。
你想想，如果没有这个反馈，那自行车还不得骑得歪七扭八？再讲讲开环控制。
这就像你按照预定的路线去旅行，不管路上遇到啥情况，都不改变计划。
虽然简单直接，但要是遇到突发状况，可就容易出问题啦！还有控制系统的稳定性。
这可太重要啦！就像盖房子，地基不稳，房子能结实吗？一个不稳定的控制系统，那可就乱套了，输出可能会像没头的苍蝇一样到处乱撞。
说到控制系统的性能指标，这就好比衡量一个运动员的表现。
响应速度快不快？准确性高不高？是不是能抵抗外界的干扰？就像跑步比赛，谁能快速又准确地到达终点，谁就是赢家。
而系统的数学模型，那可是控制系统的“密码本”。
通过它，我们能深入了解系统的内在规律，就像了解一个人的性格一样。
控制工程中的时域分析法，就像是给系统做“体检”，直接观察系统在时间上的响应。
频域分析法呢，则像是用“望远镜”从另一个角度观察系统的特性。
你说，控制工程是不是很有趣？它在工业生产、航空航天、医疗设备等领域都发挥着巨大的作用。
没有它，那些精密的机器怎么能乖乖听话工作呢？所以啊，掌握控制工程的基础简答知识点，就像是掌握了一把神奇的钥匙，能打开各种复杂系统的奥秘之门。
咱们可不能小瞧这些知识点，说不定哪天就能派上大用场呢！。
控制工程基础应掌握的重要知识点
控制工程基础应掌握的重要知识点控制以测量反馈为基础，控制的本质是检测偏差，纠正偏差。
自动控制系统的重要信号有输入信号、输出信号、反馈信号、偏差信号等。
输入信号又称为输入量、给定量、控制量等。
自动控制按有无反馈作用分为开环控制与闭环控制。
自动控制系统按给定量的运动规律分为恒值调节系统、程序控制系统与随动控制系统。
自动控制系统按系统线性特性分为线性系统与非线性系统。
自动控制系统按系统信号类型分为连续控制系统与离散控制系统。
对控制系统的基本要求是稳定性、准确性、快速性。
求机械系统与电路的微分方程与传递函数 拉普拉斯变换：拉普拉斯反变换 拉普拉斯变换解微分方程传递函数是在零初始条件下将微分方程作拉普拉斯变换，进而运算而来, 传递函数与微分方程是等价的, 传递函数适合线性定常系统。
)a s (F )t (f e at +→-)S (F S )t (f ,n )n (→在零初始条件下)s (F e )T t (f TS -→-典型环节传递函数：比例环节K 惯性环节一阶微分环节 二阶微分环节 传递函数框图的化简闭环传递函数开环传递函数误差传递函数闭环传递函数是输出信号与输入信号间的传递函数。
误差传递函数又称偏差传递函数，是偏差信号与输入信号间的传递函数。
系统输出信号称为响应，时间响应由瞬态响应与稳态响应组成。
系统的特征方程是令系统闭环传递函数分母等于零而得。
特征方程的根就是系统的极点。
1S +τ1S 2S 22+ζτ+τ一阶惯性系统特征方程为：系统进入稳定状态指响应c(t)进入并永远保持在稳态值c(∞)的允许误差范围内，允许误差常取2%或5%调整时间特征方程为： 特征方程的根（即极点）为：⎪⎩⎪⎨⎧±=∆±=∆=%2,T 4%5,T 3t snω无阻尼自由振荡频率ζ阻尼比0S 2S 2n n 2=ω+ζω+一对虚极点无阻尼,j S ),(0n 2,1ω±==ζ不能用系统振荡会越来越大,,0<ζ01T S =+单位阶跃响应c(t)：信号才能进入稳定状态暂态分量才能衰减故极点实部必须为负荡虚部决定暂态分量的振暂态分量的衰减的实部决定极点,,,t sin ,e )t (c j s d t d n 2,1n ωω±ζω-=ζω-两相同实极点临界阻尼,S ),(1.2n n 2,1ω-=ζω-==ζ二阶系统的瞬态响应指标：峰值时间最大超调量调整时间系统稳定的充要条件是系统特征方程的根（极点）全部具有负实部。
控制工程基础应知应会
《控制工程基础》应知应会
一、基本概念及基本原理
1、静态系统的输入输出关系：实时输出只与当时的输入
相关。
2、动态系统的输入输出关系：实时输出不仅与当时输入
相关，且与过去的输入和输出有关。
3、线性系统与非线性系统：输入和输出满足叠加原理的
系统，否则为非线性系统。
4、开环控制系统与闭环控制系统：开环系统指没有输出
反馈的一类系统，否则称为闭环控制系统。
5、与开环系统相比较，闭环系统有哪些优缺点？
6、按控制器结构分类，控制系统分为哪几类？
7、什么是调节系统、跟踪系统和伺服系统？
8、控制系统的三大性能指标是什么？
9、什么是系统的传递函数？
10、学会化简控制系统的框图
11、学会用梅森公式求解系统的传递函数
12、用公式表述系统型次为I=0、1、2时单输入单输出系
统的位置误差系数、速度误差系数、加速度误差系数。
13、用公式表述系统相角稳定裕量和增益稳定裕量。
14、画出PID控制器的原理图并用传递函数描述数学模
型。
15、什么是时域分析法，其性能指标参数有哪些？
16、什么是频域分析法，其性能指标参数有哪些？
17、什么是时域ROUTH判据？什么是频率域的拟奎斯特
判据
18、控制器设计的一般步骤有哪些？
19、什么是脉冲传递函数?
20、离散系统用什么数学方法描述?如何求解？
21、什么是离散系统的稳定性ROUTH判据？
22、采用频率对离散系统稳定性的影响如何?
二、计算分析题：
2-2,2-6,2-11,2-13,3-5,3-16,4-6,4-7,4-14,5-3,6-5,6-8，。
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控制工程基础知识点
【篇一：控制工程基础知识点】
◎控制论与系统论、信息论的发展紧密结合，使控制论的基本概念
和方法被应用于各个具体科学领域其研究的对象从人和机器扩展到
环境、生态、社会、军事、经济等许多方面，，并将控制论向应用
科学方面迅速发展。
其分支科学主要有：工程控制论、生物控制论、社会控制论和经济控制论、大系统理论、人工智能等。
◎闭环控制
系统主要由给定环节、比较环节、运算放大环节、执行◎由此可见，系续稳定的充分必要条件是：系统特征方程的根全部具有负实部。
系统的特征根就是系统闭环传递函数的极点，因此，系统稳定的充
分必要条件还可以表述为系统闭环传递函数的极点全部位于〔s〕平
面的左半平面线性定常系统对正弦输入的稳态响应被称为频率响应，该响应的频率与输入信号的频率相同，幅值和相位相对于输入信号
随频率 w 的变化而变化，反映这种变化特性的表达式 x (? ) 和-arctantw 称系统的频率特性，它与系统传递函数的关系将 g(s)中的
s 用 jw 歹取代， g(jw)即为系统的频率特性。
环节、被控对象、检
测环节（反馈环节）组成◎开环控制反馈及其类型：内反馈、外反馈、正反馈、负反馈。
◎1、从数学角度来看，拉氏变换方法是求解常系数线性微分方程的
工具。
可以分别将“微分”与“积分”运算转换成“乘法”和“除法”运算，即把微分、积分方程转换为代数方程。
对于指数函数、超越函数以
及某些非周期性的具有不连续点的函数，用古典方法求解比较烦琐，经拉氏变换可转换为简单的初等函数，就很简便。
2、当求解控制系统输入输出微分方程时，求解的过程得到简化，可
以同时获得控制系统的瞬态分量和稳态分量。
3、拉氏变换可把时域中的两个函数的卷积运算转换为复频域中两函
数的乘法运算。
在此基础上，建立了控制系统传递函数的概念，这
一重要概念的应用为研究控制系统的传输问题提供了许多方便。
◎描述系统的输入输出变量以及系统内部各变量之间的数学表达式
称为系统的数学模型，各变量间的关系通常用微分方程等数学表达
式来描述。
◎建立控制系统数学模型的方法主要有分析法（解析法）、实验法
◎建立微分方程的基本步骤：1、确定系统或各元件的输入输出，找
出各物理量之间的关系 2、按照信号在系统中的传递顺序，从系统
输入端开始列出动态微分方程 3、按照系统的工作条件，忽略次要
元素，对微分方程进行简化 4、消除中间变量 5 整理微分方程，降
幂排序，标准化。
◎传递函数具有以下特点：1、传递函数分母的阶次与各项系数只取
决于系统本身的固有特性，而与外界输入无关。
2、当系统在初始状态为 0 时，对于给定的输入，系统输出的拉氏逆变换完全取决于系统的传递函数。
x0(t)=l^-1[x0(s)]=l^-1[g(s)xi(s)] 3、传递函数分母中 s 的阶次 n 不
小于分子中 s 的阶次 m，即n≥m。
这是由于实际系统或元件总是具有惯性的◎方框图的结构要素：1 、传递函数方框。
2、相加点。
3、分支点。
◎时间响应及其组成：瞬态响应：系统在某一输入信号作用下，其
输出量从初始状态到稳定状态的响应过程，也称动态响应，反映了
控制系统的稳定性和快速性。
稳态响应：当某一信号输入时，系统在时间 t 趋于无穷时的输出状态，也称静态响应，反映了系统的准确性。
◎二阶系统的微分方程
和传递函数：d 2 x0 (t) dx (t) 2 2 ? 2??n 0 ? ?n x0 (t) ? ?n xi (t) dt 2 dtg(s) ?2 x 0 ( s) ?n ? 2 2 x i (s) s ? 2??n ? ?n◎系统稳态误差
k2 s ?0? lim g (s) h(s) k v ? lim sg (s) h(s) s ?0k a ? lim s g (s)
h(s)◎二阶系统响应的性能指标：1、上升时间 r ，响应曲线从原始
工作状态出发，第一次达到稳态值所需要的时间定义为上升时间。
对于过阻尼系统，上升时间定义为响应曲线从稳态值得 10%上升到90% 所需要的时间。
2、峰值时间，响应曲线达到第一个峰值所需要
的时间定义为峰值时间。
3、最大超调量 p ，超调量是描述系统相
对稳定性的一个动态指标。
一般用下式定义系统的最大超调量。
4、调整时间t x (t) 。
5、振荡次数 n，在调整时间 s 内， 0 穿越x (?) 次数的一半定义为振荡次数。
（振荡次数与 ?n 无其稳定值 0越大 n 越小）
【篇二：控制工程基础知识点】
控制工程基础基本知识与公式控制以测量反馈为基础?控制的本质是检测偏差?纠正偏差。
自动控制系统的重要信号有输入信号、输出信号、反馈信号、偏差
信号等。
输入信号又称为输入量、给定量、控制量等。
自动控制按有无反馈作用分为开环控制与闭环控制。
自动控制系统按给定量的运动规律分为恒值调节系统、程序控制系统与随动控制系统。
自动控制系统按系统线性特性分为线性系统与非线性系统。
自动控制系统按系统信号类型分为连续控制系统与离散控制系统。
自动控制系统按系统输入输出变量数量分为单变量系统与多变量系统。
对控制系统的基本要求是稳定性、准确性、快速性。
拉普拉斯变换? 拉普拉斯反变换拉普拉斯变换解微分方程传递函数是在零初始条件下将微分方程作拉普拉斯变换?进而运算而来。
传递函数与微分方程是等价的。
传递函数适合线性定常系统。
s?11?2s1t ?3221s1t ?) af ,f22stsin?????22sstcos????s (f) t ( fe在零初始条件下at??)s(f)sf) t () t (ns)n(??n)n(s(?在零初始条件下)s(sflim) t ( flim0st????典型环节传递函数? 比例环节 k 惯性环节积分环节微分环节一阶微分环节振荡环节二阶微分环节传递函数框图的化简闭环传递函数开环传递函数误差传递函数闭环传递函数是输出信号与输入信号间的传递函数。
误差传递函数又称偏差传递函数?是偏差信号与输入信号间的传递函数。
系统输出信号称为响应?时间响应由瞬态响应与稳态响应组成。
系统的特征方程是令系统闭环传递函数分母等于零而得。
特征方程的根就是系统的极点。