自动控制理论(华北电力保定研究生初试)26次课.pptx
xxxx华北电力大学(保定)硕士研究生拟录取名单.xls
总成 绩
初试 成绩
复试 成绩
备注1
654 398 256 一志愿 654 390 264 一志愿 635 380 255 调剂 673 410 263 一志愿 644 392 252 一志愿 676 421 255 一志愿 664 408 256 一志愿 638 378 260 一志愿
529 306 223 一志愿
机械设计 及理论
统考
非定向 100794046 非定向 100794045
定向 100794049 非定向 100794050 非定向 100794051 非定向 100794052 非定向 100794055 非定向 100794056 非定向 100794057
非定向 100794063
非定向
非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向
复试编号
100794001 100794002 100794004 100794006 100794007 100794010 100794011 100794013
100794014
100794015
100794016
100794018
100794020
100794021 100794024 100794022 100794026 100794031 100794032 100794027 100794030 100794033 100794038 100794040 100794035 100794037 100794041 100794042
003 055101 英语笔译 统考
003 055101 英语笔译 统考
003 055102 英语口译 统考
003 055102 英语口译 统考
华北电力大学(保定)2015年研究生拟录取名单教程
工程热物 非定向 理 工程热物 非定向 理 工程热物 非定向 理 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向
一志愿 513 调剂 一志愿 一志愿 调剂 调剂 调剂 调剂 调剂 调剂 434 542 509 518 484 479 508 507 505
一志愿 564
非定向
祁复功
一志愿 533
2
191
非定向
李倩
一志愿 499
306
193
非定向
卢艺
调剂
540
342
198
机械制造 机械工 及其自动 非定向 程系 化 机械制造 机械工 及其自动 非定向 程系 化 机械工 机械电子 非定向 程系 工程 机械工 机械电子 非定向 程系 工程 机械工 机械电子 非定向 程系 工程 机械工 机械电子 非定向 程系 工程 机械工 机械电子 非定向 程系 工程 机械工 机械电子 非定向 程系 工程 机械工 机械电子 非定向 程系 工程 机械工 机械电子 非定向 程系 工程 机械工 机械电子 非定向 程系 工程 机械工 机械电子 非定向 程系 工程 机械工 机械电子 非定向 程系 工程 机械工 机械电子 非定向 程系 工程 机械工 机械电子 非定向 程系 工程 机械工 机械电子 非定向 程系 工程 机械工 机械设计 非定向 程系 及理论 机械工 机械设计 非定向 程系 及理论 机械工 车辆工程 非定向 程系 机械工 机械工程 非定向 程系 机械工 机械工程 非定向 程系 机械工 机械工程 非定向 程系 机械工 机械工程 非定向 程系 机械工 机械工程 非定向 程系 机械工 机械工程 非定向 程系
华北电力大学（保定）电力系研究生专业课考试大纲
华北电力大学（保定）电力系研究生专业课考试大纲华北电力大学（保定）2017年硕士研究生入学考试初试学校自命题科目考试大纲（招生代码：10079）《816电路》一考试内容范围1)电路模型及其两类约束2)电阻性电路分析3)动态电路的暂态分析4)动态电路的稳态分析5)均匀传输线的分析二考查重点1)电流、电压及其参考方向，功率和（电）能量的概念2)线性电阻、电容、电感、电压源和电流源的特性方程3)受控源、理想运放、耦合电感和理想变压器的特性方程4)非线性电阻元件5)基尔霍夫定律6)特勒根定理7)用两类约束直接分析电路8)树、基本回路的概念9)等效变换法；输入电阻的计算10)节点分析法、网孔分析法和回路分析法11)叠加定理与齐性定理及其应用12)戴维南定理与诺顿定理及其应用13)电路定理的综合应用14)含理想运放电路的分析15)非线性电阻电路的分析16)单位阶跃函数和单位冲激函数17)动态电路微分方程的建立及初始条件的确定18)简单动态电路的经典分析法19)二阶电路冲激响应的性质20)求解一阶电路的三要素法21)响应的分解及其计算；零状态响应（含阶跃响应、冲激响应）的线性性质和时不变性质22)用运算电路法（拉氏变换）求解动态电路的暂态过程23)网络函数及其求法24)动态电路状态方程和输出方程的列写25)正弦稳态电路的相量分析计算26)正弦稳态电路中各种功率、功率因数的概念及计算27)谐振28)含耦合电感电路的分析29)对称三相电路的分析计算30)三相电路的功率31)非正弦周期电流电路的谐波分析法（含有效值和平均功率）32)双口网络的参数计算33)端口分析法34)电路代数方程的矩阵形式35)均匀无损传输线的稳态分析36)均匀无损传输线的暂态分析《817电力系统分析基础一》一、考试范围（1）电力系统的基本概念（2）电力系统各元件特性和数学模型（3）简单电力网络的计算和分析（4）复杂电力系统潮流的计算机算法（5）电力系统的有功功率和频率调整（6）电力系统的无功功率和电压调整（7）电力系统故障分析的基本知识（8）电力系统三相短路电流的实用计算（9）对称分量法及电力系统元件各序参数和等值电路（10）不对称故障的分析计算二、考查重点（1）电力系统的基本概念：电力系统概述、电力系统运行应满足的基本要求、电力系统接线方式和电压等级。
华北电力大学(保定)2015年研究生拟录取名单
370 345 361 280 402 386 371 380 362 354 386 371 383 377 378 348 331 304 301 388 322 336 332 275 338 316 301 289 319 277 327 293 374
203 223 200 192 196 184 233 212 225 229 190 205 209 208 184 205 206 179 186 205 153 171 181 159 204 193 217 195 160 231 180 212 190 重庆市教育委员会
工程热物 非定向 理 工程热物 非定向 理 工程热物 非定向 理 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向 热能工程 非定向
拟录取 拟录取专 拟录取 院系 业名称 类别 法政系 法政系 法政系 法政系 法政系 法政系 法政系 法政系 法政系 法政系 民商法学 民商法学 民商法学 民商法学 诉讼法学 诉讼法学 行政管理 行政管理 行政管理 社会保障
姓名
志愿
总成 初试 复试 绩 成绩 成绩 362 303 302 271 340 338 380 375 287 390 163 162 370 218 184 210 193 219 191 224 221 223 236 195 197 193
万玉梅 刘艺苗 张然 张垚鹏 丁艺 孔禹 邢月 苑一鸣 赵宝宁 杨少东 司桐 王子铭 李玉平 张继达 王贺飞 李超 刘顺超 刘雄伟 吕美娟 何宇康 杨欢 牛腾赟 陈翠玲 张静 林瑜茜 贾振南
自动控制理论第一章引论86页PPT
控 制
A级，厌学型：不快乐、厌烦、心理上的强烈反感和抵触；
理 论
B级，被动型：消极、被动、麻木，在父母、老师的督促和
舆论的压力下取得进步；
C级，机械型：全身心投入、刻苦用功、头悬梁锥刺骨、按 部就班地朝着一流的方向努力；
D级，进取型：自信、主动、积极，把必须要做的事情做到 最好，持续性地保持一流的成绩；
俄国A.M.Lyapunov（李雅普诺夫，1892年）在《论运动稳 定性的一般问题》中建立了动力学系统的一般稳定性理论。 提出了李雅普诺夫第一法与第二法
H.Nyquist（乃魁斯特，1932年）提出乃氏判据，Bode(波特， 1927年）提出了对数频率特性的方法。
W.R.Evans（伊万斯，1948年)提出根轨迹法，此方法和规 则指的是当系统参数变化时特征方程式根变化的几何轨迹。 目前仍然是系统设计和稳定性分析的一种重要方法。
发表《论调节器》，研究调节器的微分方程，
线性化处理，系统稳定性取决于微分方程的
特征根是否都具有一对负的实部，针对二阶
和三阶系统讨论了使特征根具有负实部时，
特征多项式系数应满足的条件。
20
第一章 引 论
自
动（3） 系统稳定判据
控
制 理 由E.J.Routh（劳斯，1884年） 和 Hurwitz（霍尔维茨， 论 1895年）提出的劳斯-霍尔维茨稳定判据
29
第一章 引 论
自
动 控
第三节 自动控制和自动控制系统
制
理
论
一、自动控制的概念
1、手动控制 水箱水位的手动控制：
图1-1 水箱水位的人工 控制系统示意图
30
第一章 引 论
自
动 控
华北电力大学自动控制原理(精)
FB ( t ) f
d y( t ) dt
Fk ( t ) k y ( t )
d2y (t ) d y (t ) m f k y (t ) F(t ) 2 d t dt
关注：系统中蓄能元件的个数与微分方程阶 数的关系。
机械旋转实例
解题依据J a
传递函数的特征及性质
1、传递函数表征了系统对输入信号的传递能力，是系统的 固有特性，与输入信号类型及大小无关。 2、传递函数只适用于线性连续定常系统。 3、传递函数仅描述系统的输入/输出特性。不同的物理系统 可以有相同的传递函数。同一系统中，不同物理量之间对 应的传递函数也不相同。 4、初始条件为零时，系统单位脉冲响应的拉氏变换为系统 的传递函数。 5、实际系统中有n≥m，n称为系统的阶数； 6、传递函数是系统性能分析的最简形式之一。
第二章 线性连续控制系统的数学模型
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 基本概念 微分方程的建立 传递函数 动态结构图（方框图） 动态结构图的等效变换求传递函数 信号流图和梅逊增益公式 控制系统的典型传递函数 典型环节的传递函数
第一节 基本概念
一、控制系统数学模型的定义 描述系统输入与输出动态关系的数学表达式。 二、建立控制系统数学模型的意义 数学模型是进行控制系统性能分析的前提条件。 三、建立控制系统数学模型的方法 1、理论建模* 2、试验建模 3、系统辨识 四、控制系统数学模型的几种形式 1、微分方程 2、传递函数* 3、频率特性*
Ja La d 2ω Ja R a dω Keω U a 2 K C dt K C dt
（空载Ml=0）
液位系统线性化模型求取应用实例
解题依据——流体力学的相关定律 求取过程
自动控制理论课件ppt课件
闭环
开环
（反馈） （前馈）
复合
定值
程序
随动
线性
非线性
电动
气动
液动
连续
离散
第四节 对自动控制系统的基本要求
控制系统性能指标评价
稳定性
稳态性能
动态性能
前馈控制方案举例
补水流量
优点： 调节速度快； 结构简单，造价低。 缺点： 抗干扰能力单一； 调节品质难以保证。
用水流量
第一章 绪论
第一节 概述 第二节 自动控制系统的一般概念 第三节 自动控制系统的分类 第四节 对自动控制系统的基本要求
第一节 概 述
自动控制理论—设计、分析与应用自动控制系统的基础理论知识。
自动控制系统—在无人直接参与的前提下，实现生产过程自动化的所有设 备的整体。
“自动控制”所涉及到的领域—遍及工业生产、军事、航空航天及日常生 活的每一个领域，还有替代实施规范操作的机器人
学习 “自动控制理论”课程最终所要达到的目的
➢ 掌握“全面评价自动控制系统控制水平”的能力； ➢ 了解“改善系统性能”的基本方法； ➢ 了解“设计满足用户要求的自动控制系统”的基本思路。
主要内容及承上启下的关系
本课程设计到的基础理论知识
自动控制系统应用实例
相关概念：
1、开环顺序控制 系统
2、闭环控制系统
给定值
测量值
控制信号
控制量
执行器
检测变送器
干扰 被调量被控对象ຫໍສະໝຸດ 关注负反馈自动控制系统的共性:
组成 --- 设备、信号的名称。调节机理 ---依据偏差调节，消除偏差为目的。
第三节 自动控制系统分类
类别
按系统结构分类 按给定值特性分类 按系统模型特征分类 按执行机构特性分类 按系统传输信号形式分类
华北电力大学_ 电力系统自动化ppt
2015年全国联网：
南北以获得联网效益为主，兼顾送电
首先建成三峡电网（华东、华中、四川、重庆） 中部电网：以三峡电站为中心沿长江展开
联网方 案：
北部电网：以华北为中心，与东北、山东联网，开发
黄河上游拉西瓦等水电站，实现与西北联网 南部电网：红水河、澜沧江、乌江流域、贵州煤炭基地
第一节 电力系统的概念和组成
涉及电压、电流
短路计算 对称分量法及序网概念 不对称故障的分析பைடு நூலகம்计算
高压课程 主讲
电力系统故障分析 主讲
机电暂态过程—与动力系统有关(过程最长)
涉及功率、功角—导致系统振荡、稳定性破坏、异步运行 静稳 暂稳
课程介绍
继保专业的必修课程 主要学习电力系统自动控制的知识
2.电力系统自动化
讲课方式
1、侧重基础
从1988年起连续每年新增投产大中型发电机组超过10000MW。
1990年我国第一条从葛洲坝水电站至上海南桥换流站的±500KV直 流输电线路实现双极运行，使华中和华东两大区电网实现非同期联网。
第一节、电力系统自动化的重要性及其发展历程
电力体制改革方案：
1(电监会)+2(电网公司)+5(发电集团)+4(辅业集团)
第一节、电力系统自动化的重要性及其发展历程 单一功能自动化的特点是：
1、继电保护、远动、自动化三者自成体系，分别完成 各自功能 2、对单个电力设备和单一过程用分立的自动装置来 完成自动化的单一功能 3、电力系统中各发电厂和变电站之间的自动装置 没有什么联系。 4、电力系统的统一运行主要靠电力系统调度中心的调 度员根据遥信、遥测传来的信息，加上自己的知识 和经验通过电话或遥控和遥调来指挥。
大区电网调度中心 大型火电厂、 水电厂和核电厂 省调度中心 中型火电厂、 水电厂和核电厂 梯形水电站控制中心 地区调度所 地方火电和水电
《华电课件自控》PPT课件
1 . Tc ( t ) c ( t ) r ( t ) , r ( t )δ ( t )
C(s) 1 R ( s ) T s 1
C ( s )
1 Ts1
c ( t )
1 T
e 1 t T
(t 0)
l i mc ( t )
t
0
特征方程 Ts1 0
特征根
s
1 T
2. c(t) 2c(t) 5c(t) r(t), r(t)δ (t)
B(s)
N (s) G2 (s)
C (s)
一、误差、稳态误差
H (s)
二、开环传递函数结构与给定输入下稳态误差essr的关系 三、开环传递函数结构与扰动输入下稳态误差essn的关系 四、改善系统稳态性能的措施
18
一、稳态误差定义及计算
1、误差、稳态误差的定义：e(t)=r(t)-b(t) ; e(t)= cr(t)-c(t)
这 个 距 离 越 大 ， 系 统 的稳 定 裕 量 越 大 。
设计方法：坐标变换
取s u 0. 5
( u 0 . 5 )3 5 ( u 0 . 5 )2 6 ( u 0 . 5 ) k 0 u3 3 . 5 u2 0 . 2 5 u ( k 1 . 8 7 5 ) 0
k 1 . 8 7 5 0 稳 定 条 件 为k 1 . 8 7 5 3 . 5 0 . 2 5 1 . 8 7 5 k 2 . 7 5 取s u 1
定和干扰作用时，对系统
b
稳态误差的影响。
R(s) E (s)
1
由误差函数分析其作用。
s2
N (s)
2s 1
s ( s 1)
C (s)
2
N(s)
华北电力大学自动控制课程设计
课程设计报告( -- 年度第1 学期)名称：《自动控制理论》课程设计题目：基于自动控制理论的性能分析与校正院系：班级：学号：学生姓名：指导教师：设计周数：成绩：日期：年月日《自动控制理论》课程设计任务书一、设计题目基于自动控制理论的性能分析与校正二、目的与要求本课程为《自动控制理论A》的课程设计，是课堂的深化。
设置《自动控制理论A》课程设计的目的是使MATLAB成为学生的基本技能，熟悉MATLAB这一解决具体工程问题的标准软件，能熟练地应用MATLAB软件解决控制理论中的复杂和工程实际问题，并给以后的模糊控制理论、最优控制理论和多变量控制理论等奠定基础。
作为自动化专业的学生很有必要学会应用这一强大的工具，并掌握利用MATLAB对控制理论内容进行分析和研究的技能，以达到加深对课堂上所讲内容理解的目的。
通过使用这一软件工具把学生从繁琐枯燥的计算负担中解脱出来，而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。
通过此次计算机辅助设计，学生应达到以下的基本要求：1.能用MATLAB软件分析复杂和实际的控制系统。
2.能用MATLAB软件设计控制系统以满足具体的性能指标要求。
3.能灵活应用MATLAB的CONTROL SYSTEM 工具箱和SIMULINK仿真软件，分析系统的性能。
三、主要内容1．前期基础知识，主要包括MA TLAB系统要素，MA TLAB语言的变量与语句，MATLAB 的矩阵和矩阵元素，数值输入与输出格式，MATLAB系统工作空间信息，以及MA TLAB的在线帮助功能等。
2．控制系统模型，主要包括模型建立、模型变换、模型简化，Laplace变换等等。
3．控制系统的时域分析，主要包括系统的各种响应、性能指标的获取、零极点对系统性能的影响、高阶系统的近似研究，控制系统的稳定性分析，控制系统的稳态误差的求取。
4．控制系统的根轨迹分析，主要包括多回路系统的根轨迹、零度根轨迹、纯迟延系统根轨迹和控制系统的根轨迹分析。
自动控制理论 ppt 详解
代数式 极坐标式 指数式
A( )
1
2T 2 1
∠G(jω)=－arctanTω
j
＝∞
0 ＝ 100 ＝5
＝0 1 ＝1
＝3 ＝2
2. 对数频率特性曲线（Bode 图）
由对数幅频曲线和对数相频曲线组成，是工程中广泛应用的一组曲线。
对数幅频曲线的横坐标采用对数分度lg(ω), 单位为弧度/秒（rad/s） 对数幅频曲线的纵坐标是对幅值 用 L()=20lgA(ω) 进行线性分度， 单位是分贝(dB) 。 对数相频特性图的纵坐标则对相 角进行线性分度，单位为度（o）, 仍用 ( )表示。
（红色线）
j 0
幅相曲线
L(ω)=-20lgω φ(ω)=-90o
L
20
0
1
两重积分 G( j ) ( j )2
（蓝色线）
1
0 0.1 -20
10 20 dB dec
0 -90
-180
40 dB dec
L 20 lg
1
G j 180
对于某一特定频率 ω下的G(jω)总可以用复平面上的一个向量与之对 应，该向量的长度为A(ω)，与正实轴的夹角为(ω)。
例：RC电路的幅相频率特性。
Uo ( j ) 1 1 G( j ) Ui ( j ) 1 RCj 1 Tj
ui
R C uo
G(jω)=R(ω)+jI(ω) =|G(jω)|∠G(jω) =A(ω)ejφ(ω)
§ 5.1 频率特性
§5.1.1 频率特性的基本概念
例：RC 电路如图所示，ui(t)=Asinωt, 求uo(t)=?
841自动控制原理——初试大纲资料文档
华北电力大学2021年硕士生入学考试初试科目考试大纲科目代码：841科目名称：自动控制原理一、考试的总体要求熟练掌握经典控制理论中控制系统的基本概念、数学模型和分析方法；掌握用时域分析、根轨迹分析法和频率响应分析法综合连续线性定常控制系统；掌握用描述函数、相平面图分析非线性控制系统；掌握离散系统的数学模型和分析方法；掌握现代控制理论状态空间的基本概念和分析方法。
二、考试的内容1. 控制系统的基本概念、反馈控制系统的基本组成。
开环、闭环控制。
2．数学模型：建立实际系统的数学模型。
微分方程和传递函数的关系;由原始方程绘制方框图；通过方框图的简化求各种典型传递函数及相应的微分方程。
3．时域分析：一阶、二阶系统的暂态响应。
动态分析及性能指标求法。
稳定的概念、条件，用劳斯判据判定闭环稳定性，确定特征根的分布；误差、稳态误差的概念，典型给定输入、扰动输入下（阶跃、斜坡、抛物线）系统的稳态误差。
4．根轨迹分析法：根轨迹的概念，参量根轨迹等价开环传递函数的确定；180、0度根轨迹的判定；180、0度根轨迹的绘制；根轨迹定性分析（稳定、不稳定区间的确定，单调衰减、振荡衰减区间的确定）。
5．频率响应分析法：频率特性的概念，谐波（正弦、余弦）输入下系统的稳态误差；频率特性曲线、伯德图的绘制；由频率特性稳定判据判定闭环稳定性，确定闭环极点的分布；稳定裕量的概念、求法。
6．线性控制系统的校正：常用校正装置的类型；用频率法在伯德图上进行超前、滞后校正来满足性能指标要求。
7．非线性系统分析：非线性系统描述函数的概念，非线性系统描述函数分析（系统稳定性，自振荡、自振荡稳定性、自振频率、自振振幅）。
8．离散系统分析：离散系统求脉冲传递函数（阶跃、斜坡、抛物线函数的Z变换）；判定离散系统的闭环稳定性（稳定条件、稳定判据）；求典型输入（阶跃、斜坡、抛物线）下的稳态误差。
9．现代控制理论基础：建立系统的状态空间模型并求取传递函数；模拟结构图；状态空间方程求解；能控性、能观性；结构分解与最小实现；线性定常连续系统的离散化；用Lyapunov稳定判据判断系统的稳定性；利用状态反馈配置极点；设计降维、全维状态观测器。
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传递函数的求取方法及应用举例
方法一：依据系统微分方程求确定输入/输出间的传递函数 方法二：依据原始方程组代入消元求传递函数 方法三：电网络系统可利用复阻抗的直接求取传递函数 方法四: 依据系统的输入输出信号求传递函数
方法二举例
qr
解题过程：
h1
R1
h2
R2 qc
q0
qr (t) q0 (t) c1h1(t)
q0 q0
(t) (t)
h1(t) h2 (t)
R1 qc(t) c 2h 2
(t)
Qr (s) Q0 (s) c1sH1(s)
Q0 Q0
(s) (s)
H1(s) H2 (s) R1
Qc (s) c 2sH2
(s)
qc (t)
1
C
i(t)dt uc (t)
u r (t)
_
L R
i(t )
C
u c (t)
_
代入消元，获仅含输入输出变量的线性连续微分方程。
消除中间变量i(t)，化微分方程为规范结构形式
LC
d
2uc(t) dt2
RC
duc(t) dt
uc(t)
u
r(t)
机械位移实例
解题依据
运动学定律： 作用力=反作用力 ; ∑F = m a。
二、建立控制系统数学模型的意义 数学模型是进行控制系统性能分析的前提条件。
三、建立控制系统数学模型的方法 1、理论建模* 2、试验建模 3、系统辨识
四、控制系统数学模型的几种形式 1、微分方程 2、传递函数* 3、频率特性*
第二节 微分方程的建立
一、微分方程的建立
1、无源电网络模型实例
2、机械位移实例 3、机械旋转实例 4、直流电动机系统实例
ML Ja
Uf
if
求取过程
电网络平衡方程
La
dIa dt
RaIa
Ea
Ua
电动势平衡方程 Ea Keω
机械平衡方程 转矩平衡方程
Ja
dω dt
Ma
ML
Ma KCIa
JaLa KC
d2ω dt 2
JaR a KC
dω dt
Keω Ua
（空载Ml=0）
液位系统线性化模型求取应用实例
(n m)
传递函数的特征及性质
传递函数的求取方法
传递函数的特征及性质
1、传递函数表征了系统对输入信号的传递能力，是系统的 固有特性，与输入信号类型及大小无关。
2、传递函数只适用于线性连续定常系统。 3、传递函数仅描述系统的输入/输出特性。不同的物理系统
可以有相同的传递函数。同一系统中，不同物理量之间对 应的传递函数也不相同。 4、初始条件为零时，系统单位脉冲响应的拉氏变换为系统 的传递函数。 5、实际系统中有n≥m，n称为系统的阶数； 6、传递函数是系统性能分析的最简形式之一。
课后练习一
二、非线性模型的线性化
1、线性模型的特征—齐次性和叠加性 2、非线性模型线性化问题的提出—理论研究和工程应用的需要
3、线性化的基本方法—静态工作点附近线性化（级数展开）
4、液位系统线性化模型求取应用实例
三、控制系统数学模型特征
1、微分方程的阶数等于整个系统中蓄能元件的个数；
2、同一个系统，选择不同输入或输出信号，微分方程的形式则不同；
F (t)
k
求取过程
输入外力F(t)；输出质量模块m的位移y(t)。
m
y(t)
f
m
d2 y(t) dt 2
F(t) FB (t) Fk (t)
FB (t)
f
dy(t) dt
m
d2y(t) dt 2
f
dy(t) dt
ky(t)
F(t)
Fk (t) ky(t)
机械旋转实例
解题依据
运动学J d2定dθt2(律t) ：Mf
求取过程
q1(t)
确定系统的输入和输出
C d建hd(立tt) 原 始q1(方t) 程 q组2(t); q2(t) α h(t); h(t)
q2 (t )
q2非(t线) 性α模h型(t线) 性化
q2 (t)
q20 (t)
dq2 (t) dt
q20 (t) [h(t) h0 (t)]
q2 (t)
q20 (t)
3、数学模型存在的共性是系统性能仿真研究的理论依据。
无源电网络模型实例
解题步骤及求取过程
确定图示无源的网络的输入ur(t)和输出uc(t) ；
依据回路电压定律，设置中间变量回路电流i(t)，从输入到输出建立原
始微分方程组；
L
di(t) dt
Ri(t)
1 C
i(t)dt ur (t)
有理真分式多项式
anc(n) (t) a1c(t) a0c(t) bmr (m) (t) b1r(t) b0r(t)
G(s)
C(s) R(s)
bmsm bm1sm1 b1s b0 ansn an1sn1 a1s a0
N(s) M(s)
输出响应象函数为： C(s) G(s) R(s)
第二章 控制系统的数学模型
（本章五次课）
第一节 基本概念
单元内容总结
第二节 微分方程的建立
第三节 传递函数
第四节 动态结构图（方框图）
第五节 动态结构图的等效变换求传递函数
第六节 信号流图和梅逊增益公式
第七节 控制系统的典型传递函数
第八节 典型环节的传递函数
第一节 基本概念
一、控制系统数学模型的定义 描述系统输入与输出动态关系的数学表达式。
习题2
qr
建立图示初箱输入流量和末
h1
R1
h2
R2 qc
箱水位之间的微分方程。（两个
q0
水箱的横截面积分别为C1和C2）
R1R2C1C2h2(t) (R1C1 R2C2 R2C1)h2(t) h2(t) R2qr (t)
Hale Waihona Puke 第三节 传递函数问题的提出
传递函数的定义及表示形式
零初始条件下输出象函数与输入象函数的比值。
1 R
[h(t)
h0 (t)]
q2 (t)
1 R
h(t)
系统微分方程的求取
RC
dh(t) dt
h(t)
Rq1(t)
RC
dq2 (t) dt
q2 (t)
q1(t)
课后练习一
习题1
建立图示电网络输入电压和输 ur
出电压之间的微分方程。
_
L
R2
C
u1
R1
_
uc
_
(R1 R2 )LCuc (t) (R1R2C L)uc (t) R1uc (t) R1ur (t)
f作dθ用力矩=反作用力矩 dt
;
∑M = J a
角 输求位 入取移 动过方力程程矩：MJf；dd2t输2θ出 f物dd体θt 旋 M转f 角度θ或M角f 速度ω。
f
角速度方程：J
dω dt
fω
Mf
直流电动机系统实例
解题依据
Ra
La
Ia
基尔霍夫定律；
Ma
运动学定律；
Ua
Ea
直流发电机相关定律。