控制工程基础期末复习重点
控制工程基础总复习
控制工程基础总复习控制工程基础总复习§1-1 控制系统的基本工作原理1.自动控制在没有人的直接参与下，利用控制装置使受控对象的某些物理量准确地按预期的规律运行。
2.反馈将系统输出的全部或部分返回系统的输入端，并与输入信号共同作用于系统的过程。
3.反馈控制原理基于反馈基础之上的检测偏差用以纠正偏差。
4.控制系统的组成校正元件执行元件放大元件比较元件反馈元件控制元件控制装置受控对象§1-2自动控制系统的分类1.按有无反馈分接的影响即输出对系统控制有直通道，与输入端之间存在反馈闭环系统：系统输出端无影响道，即输出对系统控制与输入端之间无反馈通开环系统：系统输出端 2.按给定量的运动规律分间的未知函数随动系统：输入量是时知函数是事先给定的时间的已程序控制系统：输入量定值是一个与时间无关的恒恒值控制系统：输入量3.按系统的反应特性分出特性是非线性的少有一个元件的输入输非线性系统：系统中至是线性的元件的输入输出特性都线性系统：系统中所有型的系数是时间的函数时变系统：系统数学模型的系数都是常数定常系统：系统数学模或数码有一处信号是脉冲序列离散系统：系统中至少间的连续函数元件的输入输出都是时连续系统：系统中所有§1-3对控制系统的基本要求有三方面的要求：稳定性、快速性、准确性第二章物理系统的数学模型及传递函数§2-1系统的建模对于我们机械系统，主要依据达朗贝尔原理和基尔霍夫定律建立数学模型§2-2传递函数1.拉氏变换：?∞-=0)()]([dt e t f t f L st2.传递函数：线性定常系统在零初始条件下，系统输出量拉氏变换与输入量拉氏变换之比。
3.传递函数的求法利用拉氏变换的微分定理和积分定理，即：)(])([s F s dt t f d L n n n = )(1])([)(s F sdt t f L n n =? 4.传递函数的性质⑴传递函数的概念只适用于线性定常系统；⑵传递函数反映的是系统的固有特性，与输入量无关；⑶只要传递函数形式相同，就是具有类似动态特性的相似系统；⑷传递函数是一种比值，可以有量纲也可以无量纲；⑸实际控制系统的传递函数，其分母阶数大于分子阶数。
控制工程基础-总复习
状态空间的建立
➢由微分方程建立 ➢由传递函数建立
微分方程不含有输入项的导数项
能控标准 型
能观标准型
0 0
.
x
1
0
y 0
a0 b0
a1
x
u
1
an1
0
1 x
状态空间的建立 微分方程含有输入项的导数项
1
bn b0
an1 a0
能控标准 型
n
an1
1
0
0 1
➢ 线性系统的稳定性取决于系统自身的固有特征
（结构、参数），与系统的输入信号无关。
线性定常系统
x Ax bu
y
cx
du
平衡状态 x e 0 渐近稳定的充要条件是矩阵
A的所有特征值均具有负实部。
系统输出稳定：如果系统对于有界输入u 所引起的输 出y是有界的，则称系统为输出稳定。
线性定常系统 (A,b,c) 输出稳定的充要条件是传函
交点 （2）由劳斯阵列求得（及kg相应的值）；
8 走向 当 nm2,kg时 ， 一些轨迹向右，则另一些将向左。
根轨迹上任一点处的kg：
9 kg计算
k g G 1 (s 1 ) 1 H 1 (s 1 )＝ 开 开 环 环 极 零 点 点 至 至 向 向 量 量 s s 长 长 度 度 的 的 乘 乘 积 积
控制工程基础总复习（1）
1 控制系统的基本结构 2 闭环控制与开环控制的区别 3 控制系统的时域模型（微分方程、状态方程） 4 传递函数与微分方程的关系 5 R-L-C电路的模型建立（微分方程、传递函数） 6 方框图、信号流图、梅森公式应用 7 状态空间的基本概念 8 状态空间表达式建立方法
控制工程基础总复习（2）
控制工程基础总复习课件
05 控制系统性能评 估与优化
控制系统性能评估方法
阶跃响应法
脉冲响应法
通过分析系统的阶跃响应曲线，评估系统 的稳定性和性能。阶跃响应曲线可以反映 系统的动态特性和稳态误差。
通过分析系统的脉冲响应曲线，评估系统 的动态特性和稳态误差。脉冲响应曲线可 以反映系统对单位脉冲输入的响应过程。
根据系统性能指标和控制器要求，对校正装置的参数进行设计，以 达到最优的控制效果。
校正装置稳定性分析
对校正装置进行稳定性分析，确保校正装置在各种工况下都能保持 稳定。
04 控制系统稳定性 分析
李雅普诺夫稳定性理论
定义
如果一个动态系统在初始条 件扰动下，其状态变量或输 出变量在无限时间范围内趋 于零或保持有限值，则称该
02 根据系统性能指标和被控对象特性，对控制器的参数
进行整定，以达到最优的控制效果。
控制器稳定性分析
03
对控制器进行稳定性分析，确保控制器在各种工况下
都能保持稳定。
校正装置设计
确定校正装置类型
根据系统性能指标和控制器要求，选择合适的校正装置类型，如 反馈控制器、超前校正器、滞后校正器等。
设计校正装置参数
系统是稳定的。
类型
根据初始条件扰动的大小， 李雅普诺夫将稳定性分为小
扰动稳定和大扰动稳定。
方法
李雅普诺夫第一方法和第二 方法，分别通过构造李雅普 诺夫函数来证明系统的稳定 性。
线性系统的稳定性分析
定义
线性控制系统是指系统的动态方程可表示为线性微分 方程或差分方程的形式。
类型
根据线性控制系统的特点，系统的稳定性可以分为平 凡稳定、指数稳定和非平凡稳定。
控制工程基础要点总复习课件
根据系统的极点和零点位置， 利用Routh-Hurwitz稳定性判 据来判断系统是否稳定。
复习题三：控制系统的性能分析与设计方法
• 总结词：掌握控制系统的性能分析和设计方法
复习题三：控制系统的性能分析与设计方法
详细描述
1. 控制系统性能指标：控制系统的性 能指标包括稳态误差、动态响应和抗 干扰性能等。
测试来验证控制系统的性能。
案例五：电力系统控制与稳定性分析
总结词
电力系统的稳定性是保证供电质量的关键，控制系统 是实现其稳定运行的重要手段。
详细描述
电力系统主要包括发电机、变压器、输电线路等设备 ，需要结合电力系统的动力学特性和环境条件进行分 析和控制。控制过程中需要考虑控制算法的鲁棒性、 实时性以及稳定性等方面的要求，同时还需要进行仿 真测试来验证控制系统的性能。
稳定性判据
根据控制系统的开环和闭环传递函数，运用稳定性判据判断系统是 否稳定。
不稳定性的影响
不稳定会导致系统无法正常工作，影响其性能。
控制系统的性能分析
性能指标
衡量控制系统性能的指标包括响应速度、超调 量、阻尼比等。
性能分析方法
通过分析控制系统的开环和闭环传递函数，运 用性能分析方法评估控制系统的性能。
Simulink在控制系统仿真中的应用
动态系统分析方法
Simulink的高级应用技术
控制系统的故障诊断与容错控制
计算机辅助设计软件的其他应用
其他计算机辅助设计软件介绍
01
02
其他仿真软件介绍
其他优化软件介绍
03
Hale Waihona Puke 04计算机辅助设计软件的发展趋势与挑战
技术发展趋势与未来展望
05
控制工程基础期末考试复习资料
《控制工程基础》课程综合复习资料一、单选题1. 判断下面的说法是否正确：偏差()t ε不能反映系统误差的大小。
(A)正确(B)错误答案：B2. 判断下面的说法是否正确：静态速度误差系数v K 的定义是20lim .()s s G s →。
(A)正确(B)错误答案：B3.二阶振荡环节的传递函数G(s)=（）。
(A)22,(01)21Ts T s Ts ξξ<<++ (B)22,(01)21T T s Ts ξξ<<++ (C)221,(01)21T s Ts ξξ<<++ (D)22,(01)21s T s Ts ξξ<<++ 答案：C4.函数5()301G jw jw =+的幅频特性()A w 为（）。
(A)(B)(C)(D)259001w + 答案：D5.某一系统的误差传递函数为()1()1()i E s X s G s =+，则单位反馈系统稳态误差为（）。
(A)01lim ()1()i s s X s G s →+ (B)01lim ()1()i s X s G s →+ (C)1lim ()1()i s s X s G s →∞+ (D)1lim ()1()i s X s G s →∞+ 答案：A6.某系统的传递函数为21()56s s s s φ+=++，其单位脉冲响应函数0()x t =（）。
(A)23(2)1()t t e e t ---+(B)23(2)1()t t e e t --+(C)1()t(D)0答案：A7.图中系统的脉冲传递函数为（）。
(A)1010()(1)()(1)()T T C z z e R z z z e --+=-+ (B)1010()(1)()(1)()T T C z z e R z z z e ---=-+ (C)210()10()(1)()T C z z R z z z e -=--(D)210()10()(1)()T C z z R z z z e --=-- 答案：C8.二阶系统的极点分别为120.5,3s s =-=-，系统增益2，则其传递函数为（）。
机械控制工程基础期末考试知识点
机械控制工程基础期末考试知识点第一篇：机械控制工程基础期末考试知识点机械控制工程基础期末考试知识点一：选择判断题1, 控制工程的必要条件是什么？（快速性，准确性，稳定性）2，单位脉冲函数的拉式变换结果3，什么叫系统闭环极点（算术题，选择）4，闭环函数公式（选择）5，一阶系统标准形式（选择）6，传递函数不适合非线性定常系统（判断）7，传递函数有无量纲（有无都不对，判断题）8，一阶系统的调整时间公式9，一阶系统的响应速度与什么有关系？10，超调量反映系统响应的小时增大）11,终值定理计算，t趋近与无穷时，原函数的值，（会算）GB(S)(012，影响系统的稳态误差因素（输入信号…）13，调整系统增益对系统有何影响？14，增加微分环节能增加系统阻尼。
15，什么叫系统的型次（区别几型系统）16，利用稳态计算稳态误差（有表格，必须为标准型）17，频率响应的定义（判断题，是正弦信号稳态响应）18，延时环节标坐标图（单位圆）19，零频反映系统的什么性能？（准确性）20，Bode高频段反映系统的什么性能（高频干扰能力）21，频率分析法用典型信号是什么？（正弦信号）22，系统稳定的充要条件是什么？（判断）23，滞后校正使系统响应过度快了还是慢了？（慢了）24，会用劳斯判据判别稳定性。
2KWN=2 2S+2ςWNS+WN二：能力应用题1，化简方框图的传递函数（课件例题）2，对质量弹簧阻尼的机械系统会求传递函数（课件参考）3，分别会算输入和干扰引起的稳态误差的计算（看课件）4，奈奎斯特图会画图（－∽，＋∽）？会奈奎斯特判断系统的稳定性会分析（P=N-Z）5，深入理解掌握传递函数，频率特性函数，幅频特性，相频特性，频率响应直接的转换关系？6，掌握超前，滞后校正和超前的设计7，会用图解法计算Wt WCrKt8，掌握Bode图画法（正反都要掌握）会对图线叠加。
第二篇：机械控制工程基础第二章答案习题2.1什么是线性系统?其最重要的特性是什么?下列用微分方程表示的系统中,表示系统输出,表示系统输入,哪些是线性系统?(1)(2)(3)(4)解:凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统。
控制工程基础总复习
控制工程基础总复习1. 前言控制工程是现代工程领域中的一个重要学科，它主要研究如何设计、分析和实现控制系统，以使得被控对象按照既定的要求运行。
本文将对控制工程的基础知识进行总复习，包括控制系统的基本要素、常见的控制器类型以及常用的控制策略等内容。
2. 控制系统基本要素控制系统通常由四个基本要素组成，分别是被控对象、控制器、传感器和执行器。
2.1 被控对象被控对象是控制系统中需要控制的目标对象，它可以是物理实体，也可以是一个数学模型。
被控对象会对控制输入产生相应的输出响应。
2.2 控制器控制器是控制系统中的核心组成部分，它接收被控对象的输出信号和期望的控制信号，根据预定的控制策略生成控制指令，并将其发送给执行器。
2.3 传感器传感器用于检测被控对象的输出信号，并将其转换成电信号或数字信号。
传感器的准确性和响应速度对于控制系统的性能起着重要的影响。
2.4 执行器执行器接收来自控制器的控制指令，并将其转化为动作，改变被控对象的状态。
执行器可以是电动机、阀门等。
控制器根据其工作原理和结构可以分为多种类型，例如比例控制器、积分控制器和微分控制器。
3.1 比例控制器比例控制器通过根据被控对象的输出信号和期望的控制信号的偏差来生成一个与偏差成正比的控制指令。
比例控制器的特点是简单、易于实现，但在一些情况下可能导致系统的稳定性差。
3.2 积分控制器积分控制器不仅考虑偏差，还考虑偏差随时间的累积。
积分控制器可以消除系统稳态误差，提高系统的稳定性。
然而，积分控制器对于快速变化的被控对象可能会引起过调的问题。
微分控制器根据被控对象的输出信号和期望的控制信号的变化率来生成控制指令。
微分控制器可以改善系统的动态响应和稳定性，但对于被控对象输出信号的噪声和干扰敏感。
3.4 PID控制器PID控制器是一种综合了比例、积分和微分控制器的控制器。
PID 控制器通过调整比例、积分和微分系数来达到最优的控制效果。
PID 控制器是控制工程中最常用和最经典的控制器之一。
控制工程基础复习提纲
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
控制工程基础复习提纲.doc
一、填空题(部分可能模糊的已给出参考答案):1.对时域函数进行拉氏变换：l(f)= _____________ 、t-__________ 、e~al = ______________ 、sinef2.自动控制系统对输入信号的响应，一般都包含两个分量，即一个是瞬态响应分量，另一个是稳态响应分量。
3.在闭环控制系统中，通过检测元件将输出量转变成与给定信号进行比较的信号，这个信号称为反馈。
4.若前向通道甬传递函数为G(s),反馈通道的传递函数为H(s),则闭环传递函数为__________________5.函数f (t)二3幺"的拉氏变换式是_____________ 。
6.Bode图中对数相频特性图上的一180°线对应于奈奎斯特图中的_________ o7.闭环系统稳定的充要条件是所有的闭环极点均位于s平面的右半平面半平面。
8.已知传递函数为G⑸亠则其对数幅频特性L (co)在零分贝点处的频率数值为CO=4KS9.在系统开环对数频率特性曲线上，低频段部分主要由积分环节和比例决是。
10.惯性环节的传递函数丄，它的幅频特性的数学式是，它的相频特性的数学式是7\ + 1 ----------------------____ 一arctan Teo _______ 。
11.鬲乘I数的定义是对于线性定常系统，在初始条件为零的条件下,系统输出量的拉氏变换与绳入量的拉氏变换之比。
12.I舜态响应是系统受到外加作用激励后，从初始状态到最终或稳定状态的响应过程。
13.判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为负实根或负实部的复数根，即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面是系统稳定的充要条件。
14.I型系统G(s)二K在单位阶跃输入下，稳态误差为_g_，在单位加速度输入下,稳态误差为二s(s + 2)(参考教材P89)15.频率响应是系统对正弦输入稳态响应,频率特性包括幅频和相频两种特性。
(建筑工程管理)控制工程基础总复习
（建筑工程管理）控制工程基础总复习控制工程基础总复习§1-1控制系统的基本工作原理1.自动控制在没有人的直接参和下，利用控制装置使受控对象的某些物理量准确地按预期的规律运行。
2.反馈将系统输出的全部或部分返回系统的输入端，且和输入信号共同作用于系统的过程。
3.反馈控制原理基于反馈基础之上的检测偏差用以纠正偏差。
4.控制系统的组成§1-2自动控制系统的分类1.按有无反馈分2.按给定量的运动规律分3.按系统的反应特性分§1-3对控制系统的基本要求有三方面的要求：稳定性、快速性、准确性第二章物理系统的数学模型及传递函数§2-1系统的建模对于我们机械系统，主要依据达朗贝尔原理和基尔霍夫定律建立数学模型§2-2传递函数1.拉氏变换：2.传递函数：线性定常系统在零初始条件下，系统输出量拉氏变换和输入量拉氏变换之比。
3.传递函数的求法利用拉氏变换的微分定理和积分定理，即：4.传递函数的性质⑴传递函数的概念只适用于线性定常系统；⑵传递函数反映的是系统的固有特性，和输入量无关；⑶只要传递函数形式相同，就是具有类似动态特性的相似系统；⑷传递函数是壹种比值，能够有量纲也能够无量纲；⑸实际控制系统的传递函数，其分母阶数大于分子阶数。
§2-3典型环节的传递函数1.比例环节2.惯性环节3.理想微分环节4.壹阶微分环节5.积分环节6.振荡环节7.延时环节§2-4系统的方框图及其联接1.环节的基本联接方式有串联、且联和反馈联接三种方式2.闭环系统的传递函数3.闭环系统的开环传递函数闭环系统前向通道传递函数和反馈通道传递函数之积称为闭环系统的开环传递函数。
4.方框图的变换和简化⑴分支点移动前移：分支点前移，必须在另壹分支路中串联分支点前移所跨越的传递函数。
后移：分支点后移，必须在另壹分支路中串联分支点后移所跨越的传递函数的倒数。
⑵相加点移动前移：相加点前移，必须在另壹分支路中串联相加点前移所跨越的传递函数的倒数。
控制工程基础期末总结(河工大考研可用)
总结●研究对象：系统●研究内容：系统的“动态和稳态”特性●研究问题的方法：相似系统的功能模拟●解决的问题：控制系统的稳、准、快特性第一章绪论第一节概述第二节控制系统的基本概念●控制系统的基本工作原理●反馈●反馈控制原理、●反馈控制系统●输出量●输入量●闭环控制系统的基本组成：控制器（控制装置）、被控对象●按是否存在反馈分为：开环控制系统、闭环控制系统（反馈控制系统）、复合控制系统●闭环控制系统的基本组成：控制器（控制装置）、被控对象第三节控制系统的基本类型●按输入量和输出量的运动规律分类恒值控制系统程序控制系统随动系统●按系统的控制特性分类连续控制系统离散控制系统对控制系统的基本要求：稳定性要求、准确性要求、快速性要求。
第二章控制系统的数学模型微分方程拉氏变换传递函数：1、传递函数的定义（P32）、求取方法、主要特点（零点、极点的计算）；2、典型环节的传递函数形式；3、函数方框图的等效变换：基本等效变换法则（串联法则、并联法则、反馈法则；注意比较点、引出点之间不要换位）、梅森公式；传递函数：4、反馈控制系统传递函数的求取：开环传递函数、闭环传递函数、偏差传递函数（定义、求取方法）第三章频率特性频率特性频率特性、频率响应的定义、求取方法；幅频特性、相频特性、实频特性、虚频特性；幅相频率特性图——奈奎斯特（Nyquist）图对数频率特性图——波德（Bode）图最小相位系统由Bode图确定系统的频率特性、传递函数第四章系统的稳定性分析充要条件：系统特征方程只有左根。
代数稳定性判据（劳斯-霍尔维茨）频率稳定性判据（奈奎斯特）对数频率稳定性判据（波德）控制系统的相对稳定性（幅值裕量和相位裕量计算及在两张图上的标注）第五章时间响应及稳态误差分析一阶和二阶系统的时间响应（快速性）二阶系统的性能指标分析（快速性及过渡过程品质）稳态误差（准确性）ζ—阻尼比，δ=ζωn—衰减系数。
二阶系统的时间响应的性能指标（快速性）())(lim lim 0s sE t e e s t ss →∞→==(5-59) ()0lim lim ()ss t s t s s εεε→∞→==(5-60)第六章控制系统的综合与校正按照在系统内的联接方式分：串联校正并联校正（反馈校正、顺馈校正）按照串联校正特性分相位超前校正环节相位滞后校正环节相位滞后超前校正环节按照实现校正的物理作用来分电气的、机械的、液压的、气动的等。
控制科学与工程类专业复习重点梳理与分析
控制科学与工程类专业复习重点梳理与分析控制科学与工程是一门涉及多学科的专业，涵盖了自动控制、系统工程、信号处理等领域。
在复习这门专业的过程中，理解和掌握重点概念、原理和方法是非常重要的。
本文将对控制科学与工程类专业的复习重点进行梳理和分析，帮助学生更好地备考。
1. 数学基础数学是控制科学与工程的基础，需要学生扎实的数学功底。
在复习过程中，需要重点关注以下几个方面：a. 微积分：包括极限、导数、积分、微分方程等内容；b. 线性代数：矩阵运算、线性方程组求解、特征值与特征向量等内容；c. 概率论与数理统计：概率、随机变量、矩、统计推断等内容。
2. 自动控制基础自动控制是控制科学与工程类专业的核心，需要对自动控制的基本原理和方法进行深入理解。
复习时，需要重点关注以下几个方面：a. 控制系统的基本概念：包括系统、输入输出、反馈等概念的理解；b. 控制系统的数学模型：包括传递函数、状态空间等对系统进行描述的方法；c. 控制系统的稳定性分析：包括零极点分布、稳定判据等内容；d. 控制系统的设计方法：包括根轨迹、频率响应等方法。
3. 信号处理基础信号处理在控制科学与工程中扮演着重要的角色，需要对信号的采集、处理和分析进行学习和理解。
在复习过程中，需要重点关注以下几个方面：a. 信号的基本概念：包括连续信号与离散信号、周期信号与非周期信号等；b. 信号的采集与重构：包括采样定理、量化等内容；c. 信号的变换与分析：包括傅里叶变换、拉普拉斯变换等方法；d. 信号的滤波与增强：包括滤波器设计、信号增强方法等内容。
4. 系统工程基础系统工程是控制科学与工程的交叉学科，需要对系统的建模、仿真和优化进行学习和理解。
在复习过程中，需要重点关注以下几个方面：a. 系统工程的基本概念：包括系统生命周期、系统工程管理等内容；b. 系统建模与仿真：包括系统的功能需求、性能需求的定义与建模；c. 系统优化与决策：包括多目标优化、约束条件处理等内容；d. 系统集成与测试：包括系统集成的方法、系统测试的方法等。
控制工程基础期末复习及例题
15
第2章 拉斯变换的数学方法
例：求
F(s)(s2s)2(3s1) 的原函数。
解：
F(s)(sK 121)2
K12 K2 s2 s1
K11(s2 s) 2(3s1)(s2)2s21
f (t) L1[F(s)] te2t 2e2t 2et (t 2)e2t 2et
K 12 d ds (s2 s) 2(3 s1)(s2)2 s22
29
第4章 系统的时域分析
稳态误差
R(s)
E(s)
C(s)
G(s)
E (s) R (s) H (s)C (s) B(s) H(s)
sR (s) esslt im e(t)lsi m 0sE (s)lsi m 01G (s)H (s)
ess
limsE(s)lims
s0
s0
1 m
K (is1)
R(s)lsi m0 Ks1s
综合成绩：平时20% + 实验10%+末考70%
2
3
4
5
6
7
控制工程基础课程结构
控制系统 工作 控制系统 的组成 原理 的分类
PID校正
分析
控制系统的概念
控制系统
设计 对控制系统的基本要求
滞后校正 超前校正
校正
常用校
正方式 滞后——
超前校正
稳定性 准确性 快速性
8
时域分析法 频域分析法
第1章 绪论
9
第1章 绪论
4.控制论的本质
是通过信息的传递、加工处理并加以反馈来进行控制， 控制理论是信息学科的重要组成方面。
5.机械工程控制论
是以机械工程技术为对象的控制论问题，是研究这一工
控制工程基础复习-1
时域响应以及典型输入信号
• 时域响应
– 稳态（静态）响应 – 动态响应（过渡过程）
• • • • •
阶跃函数 斜坡函数 加速度函数 脉冲函数 正弦函数
一阶系统的瞬态响应
• 一阶典型系统：一阶惯性环节
x0 (t ) 1 e
1 t T
X 0 ( s) 1 X i ( s ) Ts 1
实际物理系统的函数方块图绘制
• 例25－转动惯量－弹簧－阻尼系统：P36
– 环节微分方程－拉氏变换－环节方块图－系统方块图
• 例26－无源滤波网络的方块图：P37
– 负载效应
• 例27－机床进给传动链的系统方块图：P39
习题1－1
1. 求拉氏变换（P42） 利用简单函数的拉氏变换和拉氏变换的性质 4. 17. 求图示曲线的拉氏变换（P43） 求拉氏变换（P45）
习题2－4
• • • • • • 22.比较系统的单位阶跃响应（P72） 23.系统稳定性判断（P72） 24.高阶系统的阶跃响应（P72） 28.初值定理（P73） 30.求系统的传递函数（P73） 32.求系统的脉冲响应函数（P73）
2002.11.29
x0 (t )
n (e
e
( 2 1 ) n t
)
2 2 1
x0 (t ) sin n t
二阶系统的瞬态响应（5）
• 二阶系统的单位斜坡响应：欠阻尼/临界阻尼/过阻尼
2 e nt
x0 (t ) t
n
n 1 2
x0 (t ) t
习题2－1
• 1.一阶惯性系统的单位阶跃响应（P69）
• 3.画一阶惯性系统的输出响应曲线（P70）
控制工程基础要点总复习
总复习一
课程体系统结构
绪论
建模 分析 稳定性分析
苈斯 判据
奈奎斯 特判据
基本述语 数学模型 时域分析
动态响 应分析 稳态响 应分析
基本组成、分类、评价
微分方程模型、传递函数 模型、动态结构图模型。
频域分析
奈奎斯 特图 伯德图 表示
综合
系统设计与校正
根据指标设计 指标验证 串联、顺馈、反馈校正
校正方法
X i ( s)
Gc (s)
H (s)
Go (s)
X o ( s)
根据校正环节 Gc (s) 在系统中的联结方法有： 串联校正、反馈校正和顺馈校正。 (1)串联校正 按频率特性可分为： 增益调整、相位超前校正、 相位滞后校正、相位超前—滞后校正、PID校正。
控制工程基础
(2)反馈校正
反馈校正是指校正环节与被控对象构成局部 反馈。
控制工程基础
第四章 控制系统的频域分析方法
一、要求掌握基本知识
1、频率响应的概念
2、频率特性的概念
3、频率特性的求取方法
4、频率特性的极标图表示及绘制方法
控制工程基础
5、频率特性的对数坐标图表示及绘制方法 6、开环与闭环频率特性几何关系 7、最小相位与非最小相位系统的概念
二、本章重点掌握
1、利用频率特性求系统的稳态响应 2、控制系统频率特性极标图绘制 4、控制系统频率特性对数坐标图绘制
控制工程基础
第一章 绪 论
一、基本概念
1、自动控制：指在没有人直接参与的情况下，利
用控制装置，使机器、设备或生产过程的某个工作
状态或参数，自动的按照预定的规律运行。
2、反馈：将系统的输出部分或全部地返回到系统
控制工程基础-复习重点纲要
6、 拉氏变换的主要定理
（1）、叠加定理 √ （2）、微分定理（√记到两阶） （3）、积分定理（ √只记一阶） （4）、延迟定理 （5）、位移定理 √ （6）、初值定理 √ （7）、终值定理 √ （8）、相似定理（时间比例尺的改变）
7、 部分分式展开法
（√1） F(s)的极点为各不相同的实数时的拉氏反变换
(2) 并联连接
多个方框具有同一个输入，而以各方框单元输出的代数 和作为总输出。方框并联后总的传递函数，等于所有并 联方框单元传递函数之和
(3) 反馈连接接
一个方框的输出，输入到另一个方框，得到的输出再返回 作用于前一个方框的输入端，这种结构称为反馈连接。方 框反馈连接后，其闭环传递函数等于前向通道的传递函数 除以1加（或减）前向通道与反馈通道传递函数的乘积。
1、系统数学模型的形式
多种形式，取决于变量和坐标系统的选择，主要有： 时间域：微分方程 复数域：传递函数 频率域：频率特性
2、建立系统数学模型方法 解析法建摸 、实验法建摸。
4、控制系统微分方程的列写
√机械系统 √电气系统 流体系统
机械系统：任何机械系统的数学模型都可以应用牛顿定律 来建立。机械系统中以各种形式出现的物理现象，都可以使用 质量、弹性和阻尼三个要素来描述。
1、开环控制系统 2、闭环控制系统 3、半闭环控制系统
1 开环控制系统
定义： 如果系统只是根据输入量和干扰量进行控制， 而输出端和输入端之间不存在反馈回路，输出 量在整个控制过程中对系统的控制不产生任何 影响，这样的系统称为开环控制系统。
开环系统的优点：结构简单，系统稳定性好， 成本低；
开环系统的缺点：当控制过程受到各种扰动因 素影响时，将会直接影响输出量，而系统不能自 动进行补偿。
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控制工程基础复习提纲
【附上老师的一段原话】
《控制工程基础》考试时间：15年1月21日（周三）上午。
请同学们按照复习提纲认真复习，把相关作业和例题搞懂。
一定要认真对待考试，务必带上带学生证和必要的文具（包括铅笔、橡皮、直尺等），计算不会很复杂，手算即可，不可以用手机。
最好不要带手机。
本周三（14日）我会在八教三楼实验室311，需要答疑的同学可以来找我，平时QQ联系亦可。
祝同学们考试顺利！万一有同学没有考过的，假期务必认真复习，把不会做的搞懂，补考也是差不多的题型。
请一定要认真对待考试，这门课不做题目，想随便混过去是不可能的啊！
必须掌握基本的解题方法和步骤，并且能比较熟练地应用。
不搞懂光记例题没用的。
1. 求机械、电气系统的微分方程，并求传递函数。
如：p72 2-1。
2. 记住几种典型环节的传递函数形式，p35。
3. 方框图的简化。
如：p75 2-11。
4. 控制系统的传递函数。
如：p75 2-14。
5. 记住一阶惯性环节的单位阶跃响应曲线图，与参数T的关系。
记住二阶系统的特征方程，单位阶跃响应曲线图，与参数ξ的关系。
6. 稳态误差系数、稳态误差的计算。
如：p124 3-11, 3-12。
7. 根据劳斯判据判断系统的稳定性，并说明特征根在复平面上的分布。
如：p125 3-15。
8. 尼奎斯特图的定义和作图方法，典型环节的尼奎斯特图，稳定性判据等。
如: p183 4-10,4-14。
1) 请写出系统的幅、相频率特性和实频、虚频特性；
2) 画出系统的尼奎斯特图；
3) 试用尼奎斯特判据判断闭环系统的稳定性。
9. 博德图的定义和作图方法，典型环节的博德图（一阶惯性环节、一阶微分环节、二阶振荡环节的对数幅频特性渐近线在转折频率处斜率发生改变；相频特性关于转折频率斜对称），稳定性判据，幅、相穿越频率，幅、相裕量等。
如p160例4.11。
1) 请写出系统的对数幅、相频率特性；
2) 画出系统的伯德图；
3) 在图上标出幅值穿越频率、相位穿越频率、幅值裕量和相位裕量；
4) 根据幅值裕量和相位裕量判断闭环系统的稳定性。
10. 根据最小相位系统的对数幅频特性求传递函数。
如：p148图4.27。
第二章
4-10
4-12、画伯德图
控制工程基础（第二版）主编：王积伟吴振顺。