控制工程基础应掌握的重要知识点资料讲解

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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，。

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。

控制工程基础复习提纲

考虑如下系统：
G (j) (jK ) ( v 1 ( 1 jjT 1 ) 1 ) 1 1 ( ( jjT 2 ) 2 ) ( 1 ( 1 jjT m n ) v )( n m )
依据积分环节个数，判断系统类型
0型系统（v = 0）
Im
＝
0
n=1 n=2 n=3 n=4
j
2 1
-3 -2 -1-1 0 1 2 3
-2 G(s)= s+2
(s+3)(s2+2s+2) 的零极点分布图
最小象位系统：s平面右半面没有零点和极点（判断）
知识点3——L反变换（三种情况）（2）case1-不同实数极点
标准形式
F(s)B(s) n Ai A(s) i1 spi
待定系数 A i F ( s ) ( s p i) s p i
1 2
)
阻尼振荡频率 d n 12
（3）二阶系统指标计算（6个公式背下来）必考
①上升时间 ②峰值时间 ③超调值 ④调整时间
tr
arccos n 1 2
tp
d
n
12
Mp%e 12100%
(ln M p )2
2 (ln M p )2
ts 4n, 0 .0 2 ； ts 3n, 0 .0 5
氏
变5 换6 表7
13
14
f t
t I t
t
e a t
t eat
sin t cos t eat sint eat cost
F s
1
1
s 1 s2 1
s a
1
s a 2
s2 2
s s2 2
s a2 2
sa

考研控制工程知识点梳理

考研控制工程知识点梳理控制工程是应用数学、物理学和工程学的交叉学科，广泛应用于工业自动化、航空航天、电力系统、机器人等领域。

考研控制工程是一个相对较难的专业，需要掌握一定的数学基础和工程实践经验。

本文将梳理考研控制工程的知识点，帮助考生更好地复习备考。

一、数学基础知识1. 微积分：涉及函数的极限、导数、积分等内容，用于控制系统的建模与分析。

2. 概率论与数理统计：包括概率、随机变量、概率分布、统计推断等内容，应用于控制系统中的噪声、误差分析和参数估计。

3. 线性代数：包括线性方程组、矩阵理论、特征值与特征向量等内容，用于控制系统的表示与分析。

二、控制系统基础知识1. 控制系统的基本概念：控制对象、控制器、传感器、执行器等基本概念和作用。

2. 信号与系统：包括连续时间信号与系统、离散时间信号与系统的表示与分析方法。

3. 时域分析方法：包括系统的时域响应、稳定性分析、阶跃响应、脉冲响应等内容。

4. 频域分析方法：包括系统的频域响应、频率响应、波特图等内容。

5. 控制系统的稳定性：包括稳定性的定义、判据与充分条件，以及稳定性分析的方法。

6. 控制系统的性能指标：包括超调量、调节时间、稳态误差等性能指标的定义与计算。

三、控制系统设计1. 控制系统的模型与建模：包括传递函数模型、状态空间模型等，用于系统的分析与设计。

2. PID控制器：包括比例、积分、微分三个控制器的作用与调节方法。

3. 根轨迹法：用于分析和设计系统的稳定性和性能。

4. 频率法：使用频率响应方法进行系统的分析与设计。

5. 状态空间法：使用状态变量和状态方程进行系统的分析和控制器设计。

6. 最优控制：包括最优控制原理、最优控制问题的求解方法和最优控制器的设计。

四、现代控制理论1. 线性系统的稳定性分析：包括李雅普诺夫稳定性判据、Routh-Hurwitz稳定性判据等。

2. 线性系统的状态反馈控制：包括可控性、可观测性、极点配置等内容。

3. 线性二次调节器：包括二次型性能指标和二次调节器的设计方法。

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 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

控制工程概论知识点梳理

控制工程概论知识点梳理控制工程是一门研究如何设计、分析和实现系统的学科，它涉及到从微观尺度到宏观尺度的各种系统，包括机械系统、电气系统、化工系统等等。

在控制工程中，我们使用各种技术和方法来实现系统的稳定性、鲁棒性和性能优化。

下面是控制工程概论中的一些重要知识点的梳理。

1.系统建模系统建模是控制工程的基础，通过建立数学模型来描述系统的行为。

常见的建模方法包括物理建模、数学建模和仿真建模。

物理建模是通过物理方程来描述系统的行为，数学建模是通过数学方程来描述系统的行为，仿真建模是通过计算机模拟来描述系统的行为。

2.控制器设计控制器设计是控制工程的核心内容，它的目标是设计出一个能够使系统达到期望状态的控制器。

常见的控制器设计方法包括比例积分微分控制器（PID控制器）、模糊控制器和自适应控制器等。

PID控制器是最常用的控制器，它通过比例、积分和微分三个参数来调节系统的响应。

3.系统分析系统分析是指通过数学分析和仿真来评估系统的性能和稳定性。

在系统分析中，我们常常使用频域分析和时域分析来研究系统的频率特性和时域响应。

频域分析包括频率响应曲线（Bode图）和Nyquist图等，时域分析包括阶跃响应和脉冲响应等。

4.反馈控制反馈控制是控制工程中的一个重要概念，它通过测量系统的输出信息并与期望输出进行比较，来调节系统的输入信号，以达到期望的控制效果。

反馈控制可以提高系统的稳定性和鲁棒性，并抑制外部干扰和内部扰动。

5.系统稳定性系统稳定性是控制工程中的一个关键问题，它指的是系统在无限时间内是否能够保持在有限范围内的状态。

在系统稳定性分析中，我们常常使用根轨迹和Nyquist准则等方法来评估系统的稳定性。

6.系统优化系统优化是控制工程中的一个重要目标，它的目标是使系统达到最佳性能。

常用的系统优化方法包括最小二乘法、最优控制理论和遗传算法等。

通过系统优化，我们可以使系统的响应速度更快、稳定性更高和能耗更低。

7.自动控制自动控制是控制工程中的一个重要应用领域，它通过自动化技术和控制方法来实现对各种系统的智能化控制。

控制工程基础课程内容总结

控制工程基础课程内容总结控制工程基础课程内容总结一．控制、控制系统的一般概念1.反馈（闭环）控制原理概念：基于负反馈基础上的检测偏差用以纠正偏差的控制原理(P4) 控制系统的工作原理：(P4)a.通过测量元件检测输出信号的实际值b.将实际值与输入信号进行比较得出偏差信号。

c.利用偏差信号产生的控制调节作用去消除偏差。

控制系统的基本组成和术语控制目标、控制系统、控制结果三部分组成；（P2）信号、反馈、控制是控制工程的三个要素。

（P5）反馈是把取出输出信号送回到输入端，并与出入信号进行比较产生偏差信号的过程。

（P4）负反馈：反馈的信号是与输入信号相减，时产生的偏差越来越小。

正反馈：反之即得控制过程的物理本质：任何控制系统的控制过程都是一种信息处理使能量（或物质、或信息）按预定的规律转移、传递的过程。

（P6）2．基本控制策略：开环控制、闭环控制、复合控制（P6—P7）如果系统只是根据输入信号和干扰信号进行控制，而输入端和输出端之间不存在反馈回路，输出信号在整个控制过程中对系统的控制不产生任何影响，这样的控制方式称为开环控制。

（数控机床的进给运动）如果系统的输入端和输出端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生直接影响，这种系统称为闭环控制系统。

同时采用闭环控制和开环控制的控制方式称为复合控制。

3．线性系统的重要性质：叠加原理（P10）控制系统的基本要求：稳定，快速，精确，健壮。

（P11）4.瞬态响应和稳态响应；零输入响应、零状态响应（P70）二．系统数学模型及其建模何谓数学建模?（P15）何谓负载效应？（P21）何谓线性化？（P19）如何线性化？（P19—P20）（一）.传递函数1.传递函数的概念（P35）与性质（P36）零点、极点、特征多项式和特征方程（P36）2.典型环节的传递函数（P38—P46）3.控制系统的传递函数开环传递函数（P56），开环增益（P57），系统型号(P96)主令输入、扰动输入下的闭环传递函数（P57）主令输入、扰动输入下的偏差、误差传递函数（P57—P58）4.函数方块图的绘制、等效变换和简化运算（P46—P55）三．系统的结构特性和性能分析（一）.线性系统的稳定性分析1.稳定性概念和定义（P75）2．系统稳定的必要充分条件（P76）3.时域判据（劳斯）和频域判据（乃氏、对数）及其应用（P76—P81）（二）.系统稳态误差分析1.偏差与误差的关系（P94）：稳态误差的概念与定义（P94）2.稳态误差与系统结构、出入信号性质的关系（P95）3.稳态误差的计算方法、稳态误差系数概念（P95）4.扰动作用下的稳态误差（P100）5.减小稳态误差的措施（P102）(三）. 频率特性1.频率特性的概念（P110）、求取方法（P112）、物理意义（P111）和图解方法（P112—P117重点）2.正弦输入下系统稳态响应（频率响应）的求取（P110）3.幅频特性、相频特性的物理意义（P109）4.典型环节、开环频率特性的图解方法（P117—P129）（四）.系统动态性能分析1.无阻尼自然振动频率、阻尼比与动态性能的关系（P84—P88）2.时域性能指标与性能评价（P88—P89）3.开环频域性能指标（P154）、闭环频域性能指标（P151）与性能评价4.时域指标与频域指标的关系（P150）在系统分析中，要紧紧抓住系统结构及其参数与极点之间，极点与系统性能之间的关系！四．系统综合与校正1.系统校正的物理实质实质是改变系统闭环极点的数量或极点位置的配置2.开环增益校正、局部反馈校正对系统性能的影响开环增益校正：提高增益改善了系统的稳态性能和快速性局部反馈校正：用反馈校正装置包围未校正系统中对系统动态特性有不利影响的环节，形成一个局部反馈系统，消弱了元件特性的不稳定性对整个系统的影响。

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。

控制工程基础知识点总结

控制工程基础知识点总结
嘿，朋友们！今天咱来聊聊控制工程基础那些超重要的知识点呀！
先来说说反馈控制，这就好比你走路的时候，眼睛看着前方，然后根据看到的情况不断调整自己的步伐，让自己走得稳稳当当。

比如说你开车吧，你通过观察车速和道路情况来调整油门和刹车，这不就是反馈控制嘛！
系统的稳定性也很关键呀！想象一下，一个摇摇晃晃随时要倒的积木塔和一个稳稳站立的积木塔，你更喜欢哪个呢？这就像一个系统，如果不稳定，那可就容易出大乱子啦！比如一架飞机的控制系统不稳定，那多吓人啊！
再说说时域分析，它可以告诉我们系统的响应速度有多快。

就好像跑步比赛，谁能更快地冲到终点。

比如一部电梯，从一楼到顶楼，用时短就说明它的时域性能好呀！
还有频域分析呢，就如同不同的音乐频率，有高有低，各有特色。

一个音响系统对不同频率声音的处理能力，就能体现它的频域特性嘛！
控制工程的知识点那可真是多如牛毛呀，但只要咱认真去理解，就会发现它们都超有意思的！不是吗？这些知识点就像是我们手中的工具，掌握得
好，就能让各种系统乖乖听话，为我们服务呀！我觉得控制工程基础真的超重要，学好了它，我们就像是拥有了神奇的魔法棒，可以让各种复杂的系统变得井井有条，是不是很棒呢！。

控制工程基础

控制工程基础1. 简介控制工程是研究如何通过对系统的控制和调节来达到预期的目标的一门学科。

它是自动化技术的重要组成部分，广泛应用于各个领域，包括工业制造、交通运输、航空航天、能源等。

本文将介绍控制工程的基础知识和主要内容。

2. 控制系统控制系统是由多个组成部分相互作用构成的集成系统。

它由输入、输出、控制器和被控对象组成。

输入是系统外部施加在被控对象上的影响，输出是被控对象产生的响应，控制器通过根据输入和输出之间的关系来调整输入，以达到预期的目标。

被控对象可以是物理系统，也可以是软件系统。

3. 控制器控制器是控制系统的核心部分，它根据输入和输出之间的关系来计算出合适的控制信号。

常见的控制器有比例控制器、积分控制器和微分控制器。

比例控制器根据当前误差的大小来计算控制信号，积分控制器根据误差的累积量来计算控制信号，微分控制器根据误差变化的速率来计算控制信号。

这些控制器可以通过组合来构建更复杂的控制算法。

4. 控制算法控制算法是控制系统的核心思想和方法，它用来根据输入和输出之间的关系来计算出合适的控制信号。

常见的控制算法有PID控制算法、模糊控制算法和自适应控制算法。

PID控制算法通过比例、积分和微分三个部分来计算控制信号，模糊控制算法通过模糊推理和模糊规则来计算控制信号，自适应控制算法通过根据系统的动态特性来自动调整控制参数来计算控制信号。

5. 控制系统的稳定性控制系统的稳定性是指控制系统在经过一段时间后能够达到稳定状态的能力。

对于连续系统，稳定性可以通过系统的传递函数来判断；对于离散系统，稳定性可以通过系统的差分方程来判断。

稳定性分为渐进稳定和绝对稳定两种情况。

6. 控制系统的性能指标控制系统的性能指标用来评估控制系统的性能好坏。

常见的性能指标有超调量、调节时间、稳态误差和阻尼比。

超调量是指系统响应的峰值与稳态值之间的差值，调节时间是指系统从初始状态到达稳定状态所需要的时间，稳态误差是指系统在稳定状态下的输出与期望输出之间的差值，阻尼比是指系统过渡过程中响应的振荡情况。

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。

控制工程基础要点回顾控制工程基础

E0 (s) Z2 (s) Ei (s) Z1(s) Z2 (s)
对于LRC电路系统，有：
Z1(s) Ls R,
Z2
(s)
1 Cs
LRC电路系统的传递函数：
1
E0 (s) Cs Ei (s) Ls R
1
LCs2
1 RCs 1
Cs
串联元件的传递函数-负载效应
由基尔霍夫定律，有：
几乎等于CD零(s)，/ D因(s)此扰动量
当 G1(s)G2(s的)H增(s)益增大时，
C趋R (近s) /于D(s) 。 1/ H (s)
任何闭环系统，当反馈传递函数H(s)=1时，系统的输入量和输出量将趋于相等。
扰动作用下的闭环系统误差传递函数（1）
扰动作用下的闭环系统误差传递函数（2）
举例2：实际物理系统方块图的绘制（5）
要点回顾（1）
➢ 系统的微分方程与传递函数
➢ 机械系统（平移系统、旋转系统）：牛顿力学定律 ➢ 电气系统（无源网络、有源网络）：基尔霍夫电路定律
➢ 系统的方块图与化简
➢ 闭环系统的方块图及其传递函数 ➢ 参考输入和扰动共同作用下的系统输出与误差表达式 ➢ 实际物理系统方块图的绘制
举例1：系统方块图简化（1）
相加点前移
举例1：系统方块图简化（2）
举例2：系统方块图简化
举例3：系统方块图简化
举例4-6：系统方块图简化
要点回顾（2）
➢ 劳斯（代数）稳定判据及其应用
➢ 闭环控制系统的特征方程与劳斯代数稳定判据 ➢ 闭环控制系统的稳定性及特定参数的取值范围 ➢ 闭环控制系统的临界稳定振荡频率及特定参数取值
扰动作用下的闭环系统误差传递函数（3）
要点回顾（1）

如何快速入门《控制工程》？这些基础知识是关键

如何快速入门《控制工程》？这些基础知识是关键首先，我们先来看一下控制工程的作用：使被控制量按照给定量的变化规律而变化，从而使被控对象的某些物理量准确地按照预期规律变化。

看完书面描述是不是还有点疑惑，举一个直观的例子：手里拿着一个磁体，磁体下面有几枚硬币。

上下移动磁体，用磁力平衡铁块的重力，使硬币悬浮起来。

想要让人去实现，那是不可能完成的，因为这个被控对象本身是不稳定的。

而要使硬币悬浮在空中，我们可以借助控制工程，精心设计一个控制方法，计算出磁铁的高度（随时间变化），使得硬币保持在一个很小的高度区间内，当这个区间小到被允许的范围值时，即可实现硬币的悬浮。

在大致了解了控制工程的作用后，我们来看一下它是怎么实现我们需要的功能的：反馈是控制工程的基本方式。

反馈就是把输出量（硬币的高度）送回到系统的输入端，并与输入信号（磁铁的高度）比较的过程。

根据反馈信号对输入信号的影响不同将其分为正反馈和负反馈。

人用手取桌子上的书，就是一个负反馈系统。

这个负反馈控制系统的基本组成及工作原理可以用一个闭环的方框图表示。

什么是开环控制、闭环控制？我们来看两个控制系统：说得直白一点就是系统的输出信号对控制系统有无影响。

比如下面就是一个机床的开环系统：开环系统的信号从输入到输出无反馈，单向传递。

控制精度不高，无法抑制扰动。

结构简单。

当开环系统加上反馈回路后：其结构复杂，但控制精度高可以实现自动纠偏。

开环与闭环控制系统的比较：闭环控制系统的优点是采用了反馈，系统中真正起调节作用的信号是偏差信号。

所以闭环系统的响应对外部干扰和内部系统的参数变化不敏感。

从稳定性的角度出发，开环控制系统比较容易建立。

闭环系统可能出现超调误差，从而导致系统做等幅振荡或变幅振荡。

下面是一个完整的反馈控制系统的基本组成：用方框表示各个元件，用单向箭头表示各种不同的信号和流向。

自动控制系统的基本变量及表示符号统一表示为如下形式：输入信号r(t)：给定量，代表输出的期望值。

2023年度控制工程基础

2023年度控制工程基础控制工程基础是指控制工程必备的基本理论、方法和技术。

随着现代工业的发展，控制工程的应用越来越广泛，包括自动化生产线、智能机器人、航天飞行器、电力系统等众多领域。

在这些应用中，控制工程的基础理论和技术起着至关重要的作用。

因此，学好控制工程基础，对于掌握控制工程领域的知识和技能非常重要。

一、控制系统基本概念控制系统是指用来控制或调节一些物理量或特定的过程的系统。

控制系统包括两个基本部分：输入部分和输出部分。

输入部分将控制系统所观察的物理量，如温度、压力和流量等，转换为电信号或机械信号，并通过控制器被处理，然后被传递给输出部分。

输出部分以控制器处理后的信号为指令，向执行器发出控制信号，控制被控制对象发生变化。

这个过程称为反馈控制。

所以，控制系统应包含下列几要素：对象或被控制物、测量元件、执行元件、自动调节控制器和自动调节仪表等。

二、闭环控制系统闭环控制系统又称反馈控制系统，是指系统在实际运行过程中，根据所测量到的输出信号，自动调整输入信号，以达到控制目的。

它以被控对象的输出量与期望量之差为比较量，作为控制器输出调节输入量的依据，使被控对象的输出逐渐逼近期望值。

闭环控制有以下几个基本要素：1. 测量元件：用于检测被控对象输出量的变化。

2. 控制器：接收测量信号并处理后输出指令信号。

3. 执行元件：实现各种输入信号的控制。

4. 反馈元件：将被控对象的输出信号反馈给控制器。

三、开环控制系统开环控制系统是通过对被控对象进行预设量控制，以满足一定的要求。

系统不采用反馈控制，控制系统不对输出信号进行检测，而是直接从输入信号推导控制结果。

这种控制方式没有反馈，因此不能及时纠正控制误差和外部干扰带来的影响，所以控制精度不高，但对于一些对控制精度要求不高的场合，仍具有一定实际应用价值。

四、传递函数传递函数是指采用拉普拉斯变换处理后，将开环控制系统的输出信号Y(s)与输入信号U(s)以及系统的参数和结构特性联系起来的函数关系。