控制工程基础复习大纲及试题汇总精品PPT课件

输出量 被控对象
主反馈
局部反馈
反馈
补偿元件
测量元件
09.10.2020
图1－4反馈控制系统基本组成
控制工程基础讲义
第二章 控制系统的数学模型
09.10.2020
控制工程基础讲义
本章主要内容
1. 时域数学模型——微分方程 的建立与求解（掌握） 2. 频域数学模型——传递函数（掌握） 3. 控制系统的结构图-等效变换 （掌握） 4. 控制系统的信号流图与梅逊公式 （掌握） 5. 脉冲响应（了解）
控制工程基础讲义
反馈控制系统的方框图
系统方框图
为了清楚地表示控制系统的组成及各组成部分之间信号的传输关系，画出
的控制系统元件作用图称为系统方框图。共有四种图例：
（1）装置用方框表示 （2）信号用带箭号的线段表示
（3）信号引出点
（4）信号相加点（比较点）
为改善系统性能
输入量
串联 补偿元件
放大元件
执行元件
09.10.2020
控制工程基础讲义
历年试题2
【题】在下列RLC电路图中，输入量是电压u(t)，输出量是 电容C上的电压uc(t)。
• 1、 试根据电路的基本原理，建立描述电路输入量与输出 量间运动关系的微分方程。
2、利用Laplace变换，求出该电路系统的传递函数模型。
L
i(t)
输入
u(t)
C R
结构图-等效变换
• 结构图的概念和绘制方法； （掌握） • 结构图的等效变换（环节的合并和分支点、相加
点的移动）； （掌握） • 闭环系统的传递函数（给定作用和扰动作用共同
下）； （掌握） • 特征表达式（特征方程） （掌握）
09.10.2020
控制工程基础讲义
信号流图与梅逊公式
• 信号流图的组成；术语； （掌握） • 信号流图的绘制和等效变换； （掌握） • 梅逊公式及其应用（掌握） • 信号流图和结构图之间的关系 （掌握）
09.10.2020
控制工程基础讲义
闭环与开环控制系统的比较
• 闭环控制系统的特点
偏差控制，可以抑制内、外扰动对被控制量产生的影响。精度高、结构复 杂，设计、分析麻烦。
• 开环控制系统的特点
顺向作用，没有反向的联系，没有修正偏差能力，抗扰动性较差。结构简 单、调整方便、成本低。
09.10.2020
控制工程基础讲义
历年试题2续
【题】下图电路中，输入量是电压v(t)，输出量为电
容电压uc(t) 。试推导出描述电路的输入量与输出 量之间关系的微分方程，并求出系统的传递函数。
v(t) R
09.10.2020
• 智能控制技术
90年代开始发展 专家系统 、 模糊控制、神经网络
• 正在发展的各个领域
自适应控制、 大系统理论、 H∞鲁棒控制、 非线性控制 （微分几何，混沌，变结构）
09.10.2020
控制工程基础讲义
2. 术语
• 自动控制 • 对象 • 过程 • 系统 • 扰动 • 反馈控制 • 反馈控制系统 • 随动系统 • 自动调整系统 • 过程控制系统
输出
uc(t)
09.10
（1） 电路输入量与输出量间运动关系的微分方程：
LCR
d 2uc dt 2
L duc dt
Ru c
L du dt
Ru
（2） 电路系统的输入输出传递函数模型：
G(s) uc (s)
Ls R
u(s) LCRs 2 sL R
09.10.2020
09.10.2020
控制工程基础讲义
反馈控制系统的基本组成
• 被控对象
• 控制装置 (由具有一定职能的各种基本元件组成 )
- 测量元件：其职能是测量被控制的物理量; - 给定元件：其职能是给出与期望的被控量相对应的系统输入量 （即参考量）。 - 比较元件：把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的参 考量进行比较，求出它们之间的偏差。 - 放大元件：将比较元件给出的偏差进行放大，用来推动执行元件 去控制被控对象。 - 执行元件：直接推动被控对象，使其被控量发生变化。 - 校正元件：亦称补偿元件，它是结构或参数便于调整的元件，用 串联或反馈的方式连接在系统中，以改善系统性能。
• 反馈控制系统
能对输入量与被反馈量进行比较，并且将它们的偏差作为控制手段，以保持
两者之间预定关系的系统，称为反馈控制系统。由于引入了被反馈量的反馈 信息，整个控制过程成为闭合的，因此反馈控制也称为闭环控制。
• 闭环控制
凡是系统输出信号对控制作用有直接影响的系统，都称为闭环系统。输入信
号和反馈信号（反馈信号可以是输出信号本身，也可以是输出信号的函数或 导数）之差，称为误差信号，误差信号加到控制器上，以减小系统的误差， 并使系统的输出量趋于所希望的值，换句话说，“闭环”这个术语的涵义， 就是应用反馈作用来减小系统的误差。
自动控制原理复习大纲
09.10.2020
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控制工程基础讲义
第一章 自动控制系统的一般概念
09.10.2020
控制工程基础讲义
本章主要内容
1. 基本概念（掌握） 2. 反馈控制的基本原理（掌握） 3. 控制系统的构成（掌握）及分类（了解） 4. 控制系统的研究内容（掌握）
09.10.2020
控制工程基础讲义
微分方程 的建立与求解
• 系统微分方程的列写；（掌握） • 线性方程的求解（用拉氏变换法）；（了解）
09.10.2020
控制工程基础讲义
传递函数
• 传递函数的基本概念；（掌握） • 传递函数的列写（由微分方程和系统原理图出
发）；（掌握）
09.10.2020
控制工程基础讲义
09.10.2020
控制工程基础讲义
4.闭环控制与开环控制
• 反馈控制系统 • 开环控制系统 • 闭环与开环控制系统的比较
09.10.2020
控制工程基础讲义
反馈控制系统
• 反馈
把取出的输出量送回输入端，并与输入信号相比较产生偏差信号的过程，称 为反馈。若反馈的信号与输入信号相减，则称为负反馈；反之，则称为正反 馈。
09.10.2020
控制工程基础讲义
1.自动控制发展历史
控制理论的发展:
• 经典控制理论
五十年代末形成完整的体系，以传递函数为基础研究单输入、输出系统（SISO）的反馈 控制系统。采用的方法主要有：时域分析法、根轨迹法和频率法。
• 现代控制理论
以状态空间法为基础研究多输出输入(MIMO)系统，变参数、非线性、高精度等系统。采 用的方法主要有：状态空间分析法 。