2013-自动控制原理知识点总结
自动控制原理知识点总结
自动控制原理知识点总结1. 控制系统基本概念：自动控制系统是通过对被控对象进行测量、比较和纠正等操作，使其输出保持在期望值附近的技术体系。
控制系统由传感器、控制器和执行器组成。
2. 反馈控制原理：反馈是指对被控对象输出进行测量，并将测量结果与期望值进行比较，通过纠正控制信号来消除误差。
反馈控制系统具有稳定性好、抗干扰能力强的特点。
3. 控制回路的结构：控制回路通常包括输入端、输出端、传感器、控制器和执行器等组成。
传感器用于将被测量的物理量转换为电信号；控制器根据测量结果和期望值进行计算，并输出控制信号；执行器根据控制信号，对被控对象进行操作。
4. 控制器的分类：控制器按照控制操作的方式可以分为比例控制器、积分控制器和微分控制器。
比例控制器根据误差的大小与一定的系数成比例地输出控制信号；积分控制器根据误差的累积值输出控制信号；微分控制器根据误差变化率的大小输出控制信号。
5. 稳定性分析：稳定性是指控制系统在无限时间内，输出能够在期望值附近波动。
常用的稳定性分析方法有判据法、频域法和根轨迹法等。
6. 控制系统的频域分析：频域分析是一种通过研究系统对不同频率的输入信号的响应特性，来分析控制系统的方法。
常用的频域分析方法有频率响应曲线、伯德图和封闭环传递函数等。
7. 根轨迹法：根轨迹法是一种用于分析和设计控制系统稳定性和性能的图形方法。
根轨迹是指系统极点随参数变化而形成的轨迹，通过分析根轨迹的形状，可以得到系统的稳定性和性能信息。
8. 灵敏度分析：灵敏度是指输出响应对于某个参数的变化的敏感程度。
灵敏度分析可以用于确定系统设计中的参数范围，以保证系统的稳定性和性能。
9. 鲁棒性分析：鲁棒性是指控制系统对于模型参数变化和外部干扰的抵抗能力。
鲁棒性分析可以用于设计具有稳定性好和抗干扰能力强的控制系统。
10. 自适应控制：自适应控制是指控制系统能够根据被控对象的变化自动调整控制策略和参数。
自适应控制通常使用系统辨识技术来识别被控对象的模型，并根据模型参数进行自动调整。
自动控制原理知识点
第一节自动控制的基本方式一、两个定义：（1）自动控制：在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使某种设备、装置或生产过程中的某些物理量或工作状态能自动地按照预定规律变化或数值运行的方法，称为自动控制。
（2）自动控制系统：由控制器(含测量元件)和被控对象组成的有机整体。
或由相互关联、相互制约、相互影响的一些元部件组成的具有自动控制功能的有机整体。
称为自动控制系统。
在控制系统中，把影响系统输出量的外界输入量称为系统的输入量。
系统的输入量，通常指两种：给定输入量和扰动输入量。
给定输入量，又常称为参考较输入量，它决定系统输出量的要求值或某种变化规律。
扰动输入量，又常称为干扰输入量，它是系统不希望但又客观存在的外部输入量，例如，电源电压的波动、环境温度的变化、电动机拖动负载的变化等，都是实际系统中存在的扰动输入量。
扰动输入量影响给定输入量对系统输出量的控制。
自动控制的基本方式二、基本控制方式(3种)1、开环控制方式(1)定义：控制系统的输出量对系统不产生作用的控制方式，称为开环控制方式。
具有这种控制方式的有机整体，称为开环控制系统。
如果从系统的结构角度看，开环控制方式也可表达为，没有系统输出量反馈的控制方式。
(2)职能方框图任何开环控制系统，从组成系统元部件的职能角度看，均可用下面的方框图表示。
2、闭环控制方式(1) 定义：系统输出量直接或间接地反馈到系统的输入端，参予了系统控制的方式，称为闭环控制方式。
如果从系统的结构看，闭环控制方式也可表达为，有系统输出量反馈的控制方式。
自动控制的基本方式工作原理开环调速结构基础上引入一台测速发电机，作为检测系统输出量即电动机转速并转换为电压。
反馈电压与给定电压比较(相减)后，产生一偏差电压，经电压和功率放大器放大后去控制电动机的转速。
当系统处于稳定运行状态时，电动机就以电位器滑动端给出的电压值所对应的希望转速运行。
当系统受到某种干扰时(例如负载变大)，电动机的转速会发生变化(下降)，测速反馈电压跟着变化(变小)，由于给定电压值未变，偏差电压值发生变化(变大)，经放大后使电动机电枢电压变化(提高)，从而电动机转速也变化(上升)，去减小或消除由于干扰引起的转速偏差。
自动控制原理知识点总结
自动控制原理知识点总结自动控制原理是一门研究自动控制系统的基本理论和方法的学科，它对于理解和设计各种控制系统具有重要意义。
下面将对自动控制原理的一些关键知识点进行总结。
一、控制系统的基本概念控制系统是由控制对象、控制器和反馈环节组成的。
控制对象是需要被控制的物理过程或设备，例如电机的转速、温度的变化等。
控制器则是根据输入的控制信号和反馈信号来产生控制作用，以实现对控制对象的期望控制。
反馈环节则将控制对象的输出信号反馈给控制器，形成闭环控制，从而提高系统的控制精度和稳定性。
在控制系统中，常用的术语包括输入量、输出量、偏差量等。
输入量是指施加到系统上的外部激励，输出量是系统的响应，而偏差量则是输入量与反馈量的差值。
二、控制系统的数学模型建立控制系统的数学模型是分析和设计控制系统的基础。
常见的数学模型有微分方程、传递函数和状态空间表达式。
微分方程描述了系统输入与输出之间的动态关系，通过对系统的物理规律进行分析和推导，可以得到微分方程形式的数学模型。
传递函数则是在零初始条件下，输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比。
它将复杂的微分方程转化为简单的代数形式，便于系统的分析和设计。
状态空间表达式则是用一组状态变量来描述系统的内部动态特性，能够更全面地反映系统的性能。
三、控制系统的性能指标为了评估控制系统的性能，需要定义一些性能指标。
常见的性能指标包括稳定性、准确性和快速性。
稳定性是控制系统能够正常工作的前提，如果系统不稳定，输出将无限制地增长或振荡，无法实现控制目标。
准确性通常用稳态误差来衡量，它表示系统在稳态时输出与期望输出之间的偏差。
快速性则反映了系统从初始状态到达稳态的速度，常用上升时间、调节时间等指标来描述。
四、控制系统的稳定性分析判断控制系统的稳定性是自动控制原理中的重要内容。
常用的稳定性判据有劳斯判据和赫尔维茨判据。
劳斯判据通过计算系统特征方程的系数来判断系统的稳定性，具有计算简单、直观的优点。
(完整版)自动控制原理知识点总结
@~@自动控制原理知识点总结第一章1.什么是自动控制？（填空）自动控制：是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。
2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空）开环控制和闭环控制3.开环控制和闭环控制的概念？开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差，控制精度也不高。
闭环控制：控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对被控过程的影响。
主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。
掌握典型闭环控制系统的结构。
开环控制和闭环控制各自的优缺点？（分析题：对一个实际的控制系统，能够参照下图画出其闭环控制方框图。
）4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断）（1）、稳定性：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力（2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的e来表征的（3）、准确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值ss第二章1.控制系统的数学模型有什么？（填空）微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性2.了解微分方程的建立？（1）、确定系统的输入变量和输入变量（2）、建立初始微分方程组。
即根据各环节所遵循的基本物理规律，分别列写出相应的微分方程，并建立微分方程组（3）、消除中间变量，将式子标准化。
将与输入量有关的项写在方程式等号的右边，与输出量有关的项写在等号的左边3.传递函数定义和性质？认真理解。
（填空或选择）传递函数：在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换域系统输入量的拉普拉斯变换之比5.动态结构图的等效变换与化简。
三种基本形式，尤其是式2-61。
主要掌握结构图的化简用法，参考P38习题2-9（a）、（e）、（f）。
（化简）等效变换，是指被变换部分的输入量和输出量之间的数学关系，在变换前后保持不变。
自动控制原理知识点总结
自动控制原理知识点总结自动控制原理是一门研究自动控制系统的分析与设计的学科，它对于理解和实现各种工程系统的自动化控制具有重要意义。
以下是对自动控制原理中一些关键知识点的总结。
一、控制系统的基本概念控制系统由控制对象、控制器和反馈通路组成。
控制的目的是使系统的输出按照期望的方式变化。
开环控制系统没有反馈环节，输出不受控制，精度较低；闭环控制系统通过反馈将输出与期望的输入进行比较，从而实现更精确的控制。
二、控制系统的数学模型数学模型是描述系统动态特性的工具，常见的有微分方程、传递函数和状态空间表达式。
微分方程是最直接的描述方式，但求解较为复杂。
传递函数适用于线性定常系统，将输入与输出的关系以代数形式表示，便于分析系统的稳定性和性能。
状态空间表达式则能更全面地反映系统内部状态的变化。
三、时域分析在时域中，系统的性能可以通过单位阶跃响应来评估。
重要的性能指标包括上升时间、峰值时间、调节时间和超调量。
一阶系统的响应具有简单的形式，其时间常数决定了系统的响应速度。
二阶系统的性能与阻尼比和无阻尼自然频率有关，不同的阻尼比会导致不同的响应曲线。
四、根轨迹法根轨迹是指系统开环增益变化时，闭环极点在复平面上的轨迹。
通过绘制根轨迹，可以直观地分析系统的稳定性和动态性能。
根轨迹的绘制遵循一定的规则，如根轨迹的起点和终点、实轴上的根轨迹段等。
根据根轨迹，可以确定使系统稳定的开环增益范围。
五、频域分析频域分析使用频率特性来描述系统的性能。
波特图是常用的工具，包括幅频特性和相频特性。
通过波特图，可以评估系统的稳定性、带宽和相位裕度等。
奈奎斯特稳定判据是频域中判断系统稳定性的重要方法。
六、控制系统的校正为了改善系统的性能，需要进行校正。
校正装置可以是串联校正、反馈校正或前馈校正。
常见的校正方法有超前校正、滞后校正和滞后超前校正。
校正装置的设计需要根据系统的性能要求和原系统的特性来确定。
七、采样控制系统在数字控制系统中，涉及到采样和保持、Z 变换等概念。
自动控制原理重点知识整理
自动控制原理重点知识点第一章 绪论P1 自动控制系统（由控制装置和被控对象组成）是指能够对被控制对象的工作状态进行自动控制的系统。
P5 自动控制系统分类：1、线性和非线性2、连续和离散3、自动调节和随动（跟踪） P7 控制系统的基本要求：稳定性高、响应速度快、精确度高。
第二章、 数学基础P13 拉普拉斯变换： δ（t ）→1；1（t ）→1s；21t s→.第三章、 控制系统的数学模型P25 控制系统的数学模型是描述系统内部各物理量之间的关系的数学表达式。
建立方法：分析法和实践法。
简化的数学模型通常是一个线性微分方程。
P26 建立步骤：1、 根据系统或元器件的工作原理，确定系统和各元器件的输入/输出变量。
2、 从输入端开始，按信号的传递顺序，依照各变量所遵循的物理或化学定律，按技术要求忽略一些次要因素，并考虑相邻器件的彼此影响，列出微分方程式或微分方程组。
3、 消去中间变量，求得描述输入量与输出量得微分方程式。
4、 标准化，即将与输入变量有关的各项放在等号右侧，将与输出变量有关的各项放在等号左侧，并按降幂顺序排列。
P29 线性定常系统的传递函数定义为：在零初始条件下，输出量与输入量的拉普拉斯变换之比。
P31 传递函数的几点说明：1、 传递函数只适用于线性定常系统。
2、传递函数是真分式函数。
3、与外作用形式无关。
4、对于MIMO 系统没有统一的传递函数。
5、传递函数不能反映非零初始条件下系统的全部运动规律。
6、一定的传递函数有一定的零极点分布图与之对应。
7、传递函数的几种表示形式。
（略） P32典型环节及其传递函数： 1、比例环节（放大环节）：c （t ）=Kr （t ）； G （s ）=K 2、惯性环节：Td c d t()()c t r t +=； G （s ）=11T s +3、积分环节：c （t ）=()r t dt ⎰； G （s ）=1s4、振荡环节： ()()2222d c dc TTc t r t dtdtξ++=；()222221212nn nG s T s Ts s s ωξξωω==++++5、 微分环节：理想、一阶、二阶分别是()()()()()()()()222,,2dr t dr t dr t d r c t c t r t c t r t dtdtdtdtττξτ==+=++()()()22,1,21G s s G s s G s s s ττξτ==+=++P35结构图：1、 并联、串联。
完整版)自动控制原理知识点汇总
完整版)自动控制原理知识点汇总自动控制原理总结第一章绪论在自动控制中，被控对象是要求实现自动控制的机器、设备或生产过程，而被控量则是表征被控对象工作状态的物理参量或状态参量，如转速、压力、温度、电压、位移等。
控制器是由控制元件组成的调节器或控制装置，它接受指令信号，并输出控制作用信号于被控对象。
给定值或指令信号r(t)是要求控制系统按一定规律变化的信号，是系统的输入信号。
干扰信号n(t)又称扰动值，是一种对系统的被控量起破坏作用的信号。
反馈信号b(t)是指被控量经测量元件检测后回馈送到系统输入端的信号。
偏差信号e(t)是指给定值与被控量的差值，或指令信号与反馈信号的差值。
闭环控制的主要优点是控制精度高，抗干扰能力强。
但是使用的元件多，线路复杂，系统的分析和设计都比较麻烦。
对控制系统的性能要求包括稳定性、快速性和准确性。
稳定性和快速性反映了系统的过渡过程的性能，而准确性则是衡量系统稳态精度的指标，反映了动态过程后期的性能。
第二章控制系统的数学模型拉氏变换是一种将时间域函数转换为复频域函数的数学工具。
单位阶跃函数1(t)、单位斜坡函数、等加速函数、指数函数e-at、正弦函数sinωt、余弦函数cosωt和单位脉冲函数(δ函数)都有其典型的拉氏变换。
拉氏变换的基本法则包括线性法则、微分法则、积分法则、终值定理和位移定理。
传递函数是线性定常系统在零初始条件下，输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比，称为系统或元部件的传递函数。
动态结构图及其等效变换包括串联变换法则、并联变换法则、反馈变换法则、比较点前移“加倒数”和比较点后移“加本身”，以及引出点前移“加本身”和引出点后移“加倒数”。
梅森公式是一种求解传递函数的方法，典型环节的传递函数包括比例(放大)环节、积分环节、惯性环节、一阶微分环节、振荡环节和二阶微分环节。
第三章时域分析法时域分析法是一种分析控制系统时域特性的方法。
其中，时域响应包括零状态响应和零输入响应。
自动控制原理2013第二章第二讲
G1 ( s )
-
G2 ( s )
-
G3 ( s ) 1 G2 ( s )G3 ( s ) H 2 ( s )
H 3 ( s)
G4 ( s )
C(s)
H1 ( s)
R(s)
1
3
G1 ( s )G2 ( s )
-
G3 ( s )G4 ( s ) 1 G2 ( s )G3 ( s ) H 2 ( s )
结构图等效变换小结
1 三种典型结构可直接用公式
2 相邻相加点可互换位置
3 相邻分支点可互换位置
注意事项：
1 不是典型结构不可直接用公式,尤其是 有交叉的情况更不能直接用公式。
2 分支点相加点相邻，不可互换位置
例1：无交错的多回路系统
系统传递函数
例2：试简化系统结构图，并求系统传递函数。
H 1(s)
第2章 控制系统的数学模型
第3讲
扰动 给定信号
误差
控制量
被控量
控制装置 －
反馈信号
被控对象
检测环节 典型反馈控制系统的方框图
2.4 系统的动态结构图
系统动态结构图是将系统中所有的环节用方框图 表示，图中标明其传递函数，并且按照在系统中 各环节之间的联系，将各方框图连接起来。
动态结构图是一种图形化的数学模型，采用它将
R(s) U(s) C(s)
G1(s)
G2(s)
R(s)
G1(s) • G2(s)
C(s)
等效变换过程
并联
C1 ( s) G1 ( s) R( s)
G1(s) C ( s ) [G1 ( s ) G2C(s) R( s ) ( s )]
自动控制原理知识点总结(通用4篇)
自动控制原理知识点总结第1篇频率特性分为两种，分别是A(ω) 幅频特性和 φ(ω) 相频特性。
对于一个一阶线性定常系统对正弦输入信号 Asinωt 的稳态输出 Ysin(ωt +ψ) ，仍是一个正弦信号，其特点：①频率与输入信号相同；②振幅 Y为输入振幅A的 |G(jω)| 倍；③相移为 ψ = ∠G(jω)。
振幅 Y 和相移 ψ都是输入信号频率 ω 的函数，对于确定的 ω 值来说，振幅Y和相移 ψ 都将是常量。
|G(jω)| = Y / A 正弦输出对正弦输入的幅值比—幅频特性∠G(jω) = ψ正弦输出对正弦输入的相移—相频特性理论上可将频率特性的概念推广的不稳定系统，但是，系统不稳定时，瞬态分量不可能消失，它和稳态分量始终同时存在，所以，不稳定系统的频率特性是观察不到的。
（1）幅相曲线：对于一个确定的频率，必有一个幅频特性的幅值和一个幅频特性的相角与之对应，幅值与相角在复平面上代表一个向量。
当频率ω从零变化到无穷时，相应向量的矢端就描绘出一条曲线。
这条曲线就是幅相频率特性曲线，简称幅相曲线。
（2）幅频特性曲线：对数幅频特性曲线又称为伯德图（曲线）。
对数频率特性曲线的横坐标是频率 ω ，并按对数分度，单位是[rad/s] .对数幅频曲线的纵坐标表示对数幅频特性的函数值，线性分度，单位是[dB]，此坐标系称为半对数坐标系。
对数相频特性曲线的纵坐标表示相频特性的函数值，线性分度 , 单位是 (0) 或（弧度），频率特性G(jω) 的对数幅频特性定义如下 L（ω） = 20lg |G(jω)| 对数分度优点：扩大频带、化幅值乘除为加减、易作近似幅频特性曲线图。
（3）对数幅相曲线（又称尼柯尔斯曲线）：其特点是纵、横坐标都线性分度，对数幅相图的横坐标表示对数相频特性的相角，纵坐标表示对数幅频特性的幅值的分贝数。
自动控制原理知识点总结第2篇一阶系统的数学模型（1）单位阶跃响应——输入 r(t) = 1(t)，输出 h(t) = 1 - e-t/T， t >0 特点：●可以用时间常数去度量系统的输出量的数值。
自动控制原理知识点总结
自动控制原理知识点总结第一章1.什么是自动控制？2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么？3.开环控制和闭环控制的概念？掌握典型闭环控制系统的结构。
开环控制和闭环控制各自的优缺点？4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？第二章1.控制系统的数学模型有什么？2.如何建立微分方程？注意其标准形式。
3.传递函数定义和性质？认真理解。
4.7个典型环节的传递函数（必须掌握）。
了解其特点。
5.动态结构图的等效变换与化简。
三种基本形式，尤其是式2-61。
主要掌握结构图的化简用法，参考P38习题2-9（a）、（e）、（f）。
6.系统的开环传递函数、闭环传递函数（重点是给定作用下）、误差传递函数（重点是给定作用下）：式2-63、2-64、2-66第三章1.P42系统的时域性能指标。
各自的定义，各自衡量了什么性能？2.一阶系统的单位阶跃响应。
3.二阶系统：（1）传递函数、两个参数各自的含义；（2）单位阶跃响应的分类，不同阻尼比时响应的大致情况（图3-10）；（3）欠阻尼情况的单位阶跃响应：掌握式3-21、3-23~3-27；参考P51例3-4的欠阻尼情况、P72习题3-6。
4.系统稳定的充要条件？劳斯判据的简单应用：参考P55例3-5、3-6。
5. 用误差系数法求解给定作用下的稳态误差。
参考P72习题3-13。
第四章1.幅频特性、相频特性和频率特性的概念。
2.7个典型环节的频率特性（必须掌握）。
了解其伯德图的形状。
3.绘制伯德图的步骤（主要是L(ω)）4.根据伯德图求传递函数：参考P110习题4-4。
5.奈氏判据的用法：参考P111习题4-6。
6.相位裕量和幅值裕量的概念、意义及工程中对二者的要求。
7. 开环频率特性与时域指标的关系中低频段、中频段、高频段各自影响什么性能？注意相位裕量和穿越频率各自影响什么性能？第五章1.常用的校正方案有什么？2.PID控制：（1）时域表达式P122式5-18（2）P、PI、PD、PID控制各自的优缺点？。
自动控制原理知识点总结
自动控制原理知识点总结一、自动控制系统的基本概念自动控制，简单来说，就是在没有人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象按照预定的规律运行。
一个典型的自动控制系统通常由控制对象、控制器、测量元件和执行机构等部分组成。
控制对象就是我们要控制的那个东西，比如一个电机、一个温度场或者一个生产过程。
控制器则是根据输入的偏差信号，按照一定的控制规律产生控制作用，去驱动执行机构。
测量元件负责测量被控量，并将其转化为电信号反馈给控制器。
执行机构接受控制器的控制信号，对控制对象施加作用。
自动控制系统按照有无反馈可以分为开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统的输出量对系统的控制作用没有影响，结构相对简单，但控制精度较低。
闭环控制系统则将输出量反馈回来与给定值进行比较，形成偏差，然后根据偏差来调整控制作用，因此控制精度高，但系统相对复杂，可能会出现稳定性问题。
二、控制系统的数学模型要对一个控制系统进行分析和设计，首先要建立它的数学模型。
数学模型就是用数学语言来描述系统的输入、输出和内部状态之间的关系。
常见的数学模型有微分方程、传递函数和状态空间表达式。
微分方程是最基本的描述形式，但求解比较复杂。
传递函数则是在零初始条件下，输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比。
它可以方便地分析系统的频率特性和稳定性。
状态空间表达式则能更全面地描述系统的内部状态和动态特性。
建立数学模型的方法有分析法和实验法。
分析法是根据系统的物理规律和结构，推导出数学方程。
实验法则是通过对系统施加输入信号，测量输出响应，然后用系统辨识的方法得到数学模型。
三、控制系统的时域分析时域分析是直接在时间域上研究系统的性能。
主要的性能指标有稳态误差、上升时间、峰值时间、调节时间和超调量。
稳态误差反映了系统的准确性，它与系统的类型和输入信号的形式有关。
对于单位阶跃输入， 0 型系统有稳态误差，1 型及以上系统稳态误差为零。
上升时间、峰值时间和调节时间反映了系统的快速性。
自动控制原理复习资料
（3）若遵循前一个环节的输出为下一个环节的输入， 则容易画图。
例题 系统的微分方程为：
x1 (t ) r (t ) c (t ) dx2 (t ) T1 K1 x1 (t ) x2 (t ) dt x3 (t ) x2 (t ) K 3c (t ) dc (t ) T2 c (t ) K 2 x3 (t ) dt
R1 ( s)
R1(S)
R1(S)
+ -
G1(S) G3(S)
C1(S)
+
G1(S)
C1(S)
G4(S)
G3(S) G2(S) -1 G4(S)
R2(S)
G2(S)
C2(S)
+
C1 ( s) G1 ( s) G( s) R1 (s) 1 G1 ( s)G2 ( s)G3 ( s)G4 ( s)
注意
负反馈取＋ 正反馈取－
2-7. 求闭环传递函数。
R1(S)
+ -
G1(S) G3(S) G4(S)
C1(S)
R2(S)
G2(S)
C2(S)
+
方法要点： 一个输入作用，另一个输入为0； 关注一个输出时，与另外一个输出没有关系； 化简时碰到比较器处的“负号”时，一定要用-1代替。
（1）求 C1 (s) ，令R2(s)=0
ui
1 SC1
C1
R2
C2
1 SC2
I (s)
R1 +
U i ( s)
uo
U o ( s)
1 R1 C1s U i (s) I (s) 2 1 U ( s ) C C R R s (C2 R2 C1R1 )s 1 o 1 2 1 2 R1 G( s ) C1s U i ( s) C2 R1s 1 U o ( s) ( R2 ) I ( s) sC2
自动控制原理知识点笔记(一)
自动控制原理知识点笔记(一)自动控制原理知识点基本概念•自动控制系统的定义•控制过程、被控对象、控制器、执行机构等基本元件的介绍•控制系统的闭环结构和开环结构的区别信号与系统•信号的分类和性质•时域和频域的概念•采样定理、傅里叶变换、拉普拉斯变换的定义和计算方法控制系统的数学模型•传递函数、状态方程、框图的概念•不同域的模型之间如何互相转换控制系统稳定性•稳定性的概念和判断方法•入门级的稳定性分析法控制器设计及应用•PID控制器的基本概念和设计方法•优化控制方法的原理和应用•典型的控制器应用案例分析算法和计算机实现•控制算法的种类和原理•基于计算机的实现方式•控制系统仿真的意义和方法典型例题解析•具体的实际控制问题分析和解决思路•相关理论的应用实例解析以上是自动控制原理相关的知识点，需要在学习中注重理解基础概念和理论，掌握相关计算方法，结合实际案例深入理解应用场景，从多维度角度逐渐提升对控制系统的掌控能力。
重要工具•Matlab在控制系统中的应用•Simulink建模和仿真的实现过程系统鲁棒性•系统鲁棒性的概念和应用•参数不确定性、扰动和噪声对系统的影响•鲁棒控制方法的基本原理和应用思路线性系统理论•线性系统的定义和性质•线性正则系统和广义系统的概念•线性系统的稳定性、可控性和可观性等分析方法非线性系统理论•非线性动力学系统的基本概念•多项式、解析和混杂型非线性系统的特征分析•常见的稳定和控制方法在非线性系统中的应用即时控制技术•实时控制技术的基础知识•示波器、逻辑分析仪等工具的使用方法•实时控制系统应用案例分析以上是自动控制原理相关的知识点，需要在学习中注重理解基础概念和理论，掌握相关计算方法，结合实际案例深入理解应用场景，从多维度角度逐渐提升对控制系统的掌控能力。
同时需要关注最新的自动控制技术发展和应用情况，不断地学习和实践，提高对自动控制领域的专业素养和技能水平。
自动控制原理知识点总结
@~@自动控制原理知识点总结第一章1.什么是自动控制？（填空）自动控制：是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。
2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空）开环控制和闭环控制3.开环控制和闭环控制的概念？开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差，控制精度也不高。
闭环控制：控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对被控过程的影响。
主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。
掌握典型闭环控制系统的结构。
开环控制和闭环控制各自的优缺点？（分析题：对一个实际的控制系统，能够参照下图画出其闭环控制方框图。
）4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断）（1）、稳定性：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力（2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的e来表征的（3）、准确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值ss第二章1.控制系统的数学模型有什么？（填空）微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性2.了解微分方程的建立？（1）、确定系统的输入变量和输入变量（2）、建立初始微分方程组。
即根据各环节所遵循的基本物理规律，分别列写出相应的微分方程，并建立微分方程组（3）、消除中间变量，将式子标准化。
将与输入量有关的项写在方程式等号的右边，与输出量有关的项写在等号的左边3.传递函数定义和性质？认真理解。
（填空或选择）传递函数：在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换域系统输入量的拉普拉斯变换之比5.动态结构图的等效变换与化简。
三种基本形式，尤其是式2-61。
主要掌握结构图的化简用法，参考P38习题2-9（a）、（e）、（f）。
（化简）等效变换，是指被变换部分的输入量和输出量之间的数学关系，在变换前后保持不变。
自动控制原理知识点
第一章自动控制的一般概念1.1 自动控制的基本原理与方式1、自动控制、系统、自动控制系统◎自动控制：是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律（给定值）运行。
◎系统：是指按照某些规律结合在一起的物体（元部件）的组合，它们相互作用、相互依存，并能完成一定的任务。
◎自动控制系统：能够实现自动控制的系统就可称为自动控制系统，一般由控制装置和被控对象组成。
除被控对象外的其余部分统称为控制装置，它必须具备以下三种职能部件。
•测量元件：用以测量被控量或干扰量。
•比较元件：将被控量与给定值进行比较。
•执行元件：根据比较后的偏差，产生执行作用，去操纵被控对象。
参与控制的信号来自三条通道，即给定值、干扰量、被控量。
2、自动控制原理及其要解决的基本问题◎自动控制原理：是研究自动控制共同规律的技术科学。
而不是对某一过程或对象的具体控制实现（正如微积分是一种数学工具一样）。
◎解决的基本问题：•建模：建立系统数学模型（实际问题抽象，数学描述）•分析：分析控制系统的性能（稳定性、动/稳态性能）•综合：控制系统的综合与校正——控制器设计（方案选择、设计）3、自动控制原理研究的主要内容4、室温控制系统5、控制系统的基本组成◎被控对象：在自动化领域，被控制的装置、物理系统或过程称为被控对象（室内空气）。
◎控制装置：对控制对象产生控制作用的装置，也称为控制器、控制元件、调节器等（放大器）。
◎执行元件：直接改变被控变量的元件称为执行元件（空调器）。
◎测量元件：能够将一种物理量检测出来并转化成另一种容易处理和使用的物理量的装置称为传感器或测量元件（热敏电阻）。
◎比较元件：将测量元件和给定元件给出的被控量实际值与参据量进行比较并得到偏差的元件。
◎放大元件：放大偏差信号的元件。
◎校正元件（补偿元件）：结构参数便于调整的元件，用于改善系统性能。
自动控制原理各章知识精选全文完整版
(s), (t) E(s), e(t) cdesired (t) c(t)
E(s) 1 (s)
H
G (s)
1
H
H
⑵ e(t) ets (t) ess (t)
暂态 稳态
单位负反馈系统开环传函
r(t)
1 2
t2
时稳态误差
Ts 1 E(s) Ts 1 s3
e(t)
T
2. 运动方程式
确定输入量、输出量 列写各元件运动方程 消除中间变量 化为标准形式
RL
u1
C u2
Fi
K
m
f
y
L
C
u1
u2
R
R1
u1
C
R2 u2
LC
d 2u2 dt 2
RC
du2 dt
u2
u1
m
d2y dt 2
f
dy dt
Ky
Fi
LC
d 2u2 dt 2
RC
du2 dt
u2
RC
du1 dt
tg1 1 2 cos1
p e 1 2 100 %
d. c(t) c() c() t ts
2%或5%
4 ts n
2%
3 ts n
5%
d. N : 振荡次数
N ts Td
Td
2 d
d n 1 2
tr , t p 评价响应速度
p , N 评价阻尼程度
ts
以分析，并将分析结果应用于工程系统的综合和自然界 系统的改善。 自动控制
毋需人直接参与，而是被控制量自动的按预定规律变 化的控制过程。
4. 开环控制、闭环控制、反馈控制原理
自动控制原理总经典总结
自动控制原理总经典总结《自动控制原理》总复习控制线性非线连续离散描述函相平面建模－时域法串联(频率法)建模－求稳定性负倒描述函数曲线自振点振幅、频绘制相求奇点和极限环求运动校正第一章 自动控制的基本概念一、学习要点1. 自动控制基本术语：自动控制、系统、自动控制系统、被控量、输入量、干扰量、受控对象、控制器、反馈、负反馈控制原理等。
2. 控制系统的基本方式：①开环控制系统；②闭环控制系统；③复合控制系统。
3. 自动控制系统的组成：由受控对象和控制器组成。
4. 自动控制系统的类型：从不同的角度可以有不同的分法，常有：恒值系统与随动系统；线性系统与非线性系统；连续系统与离散系统；定常系统与时变系统等。
5. 对自动控制系统的基本要求：稳、快、准。
6. 典型输入信号：脉冲、阶跃、斜坡、抛物线、正弦。
二、基本要求1. 对反馈控制系统的基本控制和方法有一个全面的、整体的了解。
2. 掌握自动控制系统的基本概念、术语，了解自动控制系统的组成、分类，理解对自动控制系统稳、准、快三方面的基本要求。
3. 了解控制系统的典型输入信号。
4. 掌握由系统工作原理图画方框图的方法。
三、内容结构图自动控制的由系统工作原对控制系统常用术语、基本控反馈控制系控制系控制系四、知识结构图第二章 控制系统的数学模型一、学习要点1．数学模型的数学表达式形式（1）物理系统的微分方程描述；（2）数学工具—拉氏变换及反变换； （3）传递函数及典型环节的传递函数；（4）脉冲响应函数及应用。
2．数学模型的图形表示（1）结构图及其等效变换，梅逊公式的应用；（2）信号流图及梅逊公式的应用。
二、基本要求1、正确理解数学模型的特点，对系统的相似性、简化性、动态模型、静态模型、输入变 量、输出变量、中间变量等概念，要准确掌握。
2、了解动态微分方程建立的一般方法及小偏差线性化的方法。
3、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法，并对解的结构、运动模态与特征根的关系、零输入 响应、零状态响应等概念有清楚的理解。
自动控制原理知识点总结
自动控制原理知识点总结一、数学模型与传递函数1.系统的数学模型：数学模型是通过建立系统的数学方程来描述系统的物理特性和行为规律。
2.传递函数：传递函数是描述系统的输入和输出之间关系的函数，它是系统的拉普拉斯变换的比值。
二、系统的稳定性1.稳定性的概念：系统的稳定性是指系统在给定条件下的输出是否能够始终收敛到一个有限的范围内。
2.稳定性判据：稳定性可以通过判断系统的极点位置来确定，例如极点都位于左半平面时系统是稳定的。
3. 稳定性分析方法：常用的稳定性分析方法有根轨迹法、Nyquist稳定判据和Bode稳定判据。
三、系统的时间响应1.系统的单位冲击响应：单位冲击响应是系统对冲激信号的输出响应，它可以通过拉普拉斯变换和反变换求得。
2.系统的单位阶跃响应：单位阶跃响应是系统对阶跃信号的输出响应，它可以通过拉普拉斯变换和反变换求得。
3.响应特性参数：常用的响应特性参数有时间常数、峰值时间、峰值幅值、上升时间、超调量和稳态误差等。
四、控制系统的单一闭环反馈1.开环系统与闭环系统：开环系统是指没有反馈路径的系统，闭环系统是指存在反馈路径的系统。
2.单位负反馈控制系统：单位负反馈控制系统是指闭环系统中反馈信号与输入信号的比例为-1的系统。
3.闭环系统的稳态误差：稳态误差是指系统在达到稳定状态后，输出与期望输出之间的偏差。
4.稳态误差的计算和减小方法：可以通过增大控制增益、引入积分环节或者采用预估控制来减小稳态误差。
五、PID控制器1.PID控制器的结构和原理：PID控制器是由比例环节、积分环节和微分环节组成的控制器。
比例环节根据当前误差来调节输出，积分环节根据累积误差来调节输出，微分环节根据误差变化率来调节输出。
2.PID调节器参数整定方法：常用的整定方法有经验整定法、频域法和模拟优化等。
六、根轨迹法1.根轨迹的概念和性质：根轨迹是描述系统极点运动规律的图形,它是由系统的传递函数特征方程的根随一个参数的改变轨迹而形成的。
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自动控制原理知识点总结第一章1•什么是自动控制？（填空）自动控制：是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。
2. 自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空）开环控制和闭环控制3. 开环控制和闭环控制的概念？开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差，控制精度也不高。
闭环控制：控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对被控过程的影响。
主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。
掌握典型闭环控制系统的结构。
开环控制和闭环控制各自的优缺点？（分析题：对一个实际的控制系统，能够参照下图画出其闭环控制方框图。
）给定偵反馈星典型团环控制系统方框图4. 控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断）（1）、稳定性：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力（2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的（3）、准确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值e ss来表征的第二章1. 控制系统的数学模型有什么？（填空）微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性2. 了解微分方程的建立？（1）、确定系统的输入变量和输入变量（2）、建立初始微分方程组。
即根据各环节所遵循的基本物理规律，分别列写出相应的微分方程，并建立微分方程组（3）、消除中间变量，将式子标准化。
将与输入量有关的项写在方程式等号的右边，与输出量有关的项写在等号的左边3. 传递函数定义和性质？认真理解。
（填空或选择）传递函数：在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换域系统输入量的拉普拉斯变换之比三种基本形式，尤其是式2-61参考P38 习题2-9（a）、（e）、（f）。
（化简）等效变换，是指被变换部分的输入量和输出量之间的数学关系，在变换前后保持不变。
串联，并联，反馈连接，综合点和引出点的移动（P27）6.系统的开环传递函数、闭环传递函数（重点是给定作用下）、误差传递函数（重点是给定作用下）：式2-63、2-64、2-66系统的反馈量B（s）与误差信号E（s）的比值，称为闭环系统的开环传递函数系统的闭环传递函数分为给定信号R（s）作用下的闭环传递函数和扰动信号D（s）作用下的闭环传递函数.122（1 ）、上升时间t rC t re 乙1 --------- 2sind tr由此式可得t r其中t V 1arctan -1. P42系统的时域性能指标。
各自的定义，各自衡量了什么性能？（填空或选择）（1） 、上升时间t rt r 指系统响应从零开始，第一次上升到稳态值所需的时间（2） 、峰值时间t pt p 指系统响应从零开始，第一次到达峰值所需的时间（3） 、超调量 % （平稳性）指系统响应超出稳态值的最大偏离量占稳态值的百分比 （4） 、调节时间t s （快速性）t s 指系统响应应从零开始，达到并保持在稳态值的5% （或 2%）误差范围内，即响应进入并保持在 5% （或 2%）误差带之内所需的时间（5） 、稳态误差e ss稳态误差指系统期望值与实际输出的最终稳态值之间的差值。
这是一个稳态性能指标2. 一阶系统的单位阶跃响应。
（填空或选择）从输入信号看，单位斜坡信号的导数为单位阶跃信号，而单位阶跃信号的导数为单位脉冲信号。
相应的，从输出信号来看，单位斜坡响应的导数为单位阶跃响应，而单位阶跃响应的导数是单位脉 冲响应。
由此得出线性定常系统的一个重要性质；某输入信号的输出响应，就等于该输出响应的导 数；同理，某输入信号积分的输出响应，就等于该输入信号输出响应的积分。
3. 二阶系统：（1）传递函数、两个参数各自的含义； （填空）阻尼比，值越大，系统的平稳性越好，超调越小；值越小，系统响应振荡越强，振荡频率越高。
当 为0时，系统输出为等幅振荡，不能正常工作，属不稳定。
n 为无阻尼振荡频率（2） 单位阶跃响应的分类，不同阻尼比时响应的大致情况（图（3） 欠阻尼情况的单位阶跃响应：掌握式P72 习题 3-6。
欠阻尼二阶系统的性能指标：3-10）；（填空）P （47）3-21、3-23~3-27 ；参考P51例3-4的欠阻尼情况、(2)、峰值时间t p根据t p 的定义，可采用求极值的方法来求取它，得在系统稳定的前提下，主要分析系统的动态性能和稳态性能。
动态性能包括平稳性和快速性， 稳态性能是指准确性。
(1) 、平稳性 主要有 决定，%平稳性越好。
当 =0时，系统等幅振荡，不能稳定工作。
-定时，n d ，系统平稳性变差。
(d n-.12)(2) 、快速性当con 一定时，若 较小，则 t s ，而当 >0.7之后又有 t s 。
即太大或太小，快速性均变差。
般，在控制工程中，是由对超调量的要求来确定的 .。
一定时，n t s由此分析可知，要想获得较好的快速性，阻尼比 不能太大或是太小，而 n 可尽量选大。
-般将 =0.707称为最佳阻尼比，此时系统不仅响应速度快，而且超调量小。
(3)、准确性的增加和 n 的减小虽然对于系统的平稳性有利，但将使得系统跟踪斜坡信号的稳态误差增加4. 系统稳定的充要条件？系统的所有特征根的实部小于零，其特征方程的根部都在 S 左半平面劳斯判据的简单应用：参考 P55例3-5、3-6。
(分析题)劳斯稳定判据若特征方程式的各项系数都大于零(必要条件)，且劳斯表中第一列元素均为正值，则所有的特(3)、 超调量% e / 1 2 100%(4)、 调节时间 t s0.685%误差带t s0.762%误差带当大于上述值时，可采用近似公式计算t s-6.451.7n(5)、稳态误差e ss2e ssn征根均位于s 左半平面，相应的系统是稳定的；否则系统不稳定，且第一列元素符号改变的次数等 于该特征方程的正实部根的个数。
系统的稳态误差既与系统的结构参数有关，也与输入有关，设系统的输入的一般表达式为式中N 为输入的阶次mKi1 G s H s—nJ v ---------------------n ms vT j 1j 1式中，K 为系统的开环增益，即开环传递函数中各因式的常数项为间常数；v 为积分环节的个数，由它表征系统的类型，或称其为系统的无差度。
系统型号阶跃信号输入R s■Ro s速度信号输入R s-2s加速度信号输入R s-a 0 s稳态误差e 亠 1 K pev o□ssrK vea 0□ssrK a静态位置误差系数 K p静态速度误差系数K v 静态加速度误差系数 K aKK P 1 叫 S vK K v lim v1 s 0sK K a lim v2 s 0SR o 1 K poo ooI 0V o K voona 0K a稳态误差是衡量系统控制精度的性能指标。
稳态误差可分为，由给定信号引起的误差以及由扰 动信号引起的误差两种。
稳态误差也可以用误差系数来表述。
系统的稳态误差主要是由积分环节的 个数和开环增益来确定的。
为了提高精度等级，可增加积分环节的数目；为了减少有限误差，可增 加开环增益。
但这样一来都会使系统的稳定性变差。
而采用补偿的方法，则可保证稳定性的前提下 减小稳态误差。
5.用误差系数法求解给定作用下的稳态误差。
参考 P72习题3-13。
(计算题)P(60)系统的稳态误差可表示为lim s令系统的开环传递函数一般表达式为1时的总比例系数；j 、T j 为时第四章1•幅频特性、相频特性和频率特性的概念。
（）=|G（j）|系统的幅频特性：A系统的相频特性：=G（j）系统的频率特性（又称幅相特性）：G（j）= A（）e j（）=|G（j）|e j G（j）Array比例环节、积分环节、惯性环节、微分环节、一阶微分环节、振荡环节、（时滞环节、）非最小相位环节3.绘制伯德图的步骤（主要是L（3 ）（1）、将开环传递函数标准化(2) 、找出各环节的转折频率，且按大小顺序在坐标中标出来。
(3)、过«=1, L( 3)20lgk 这点，作斜率为-20vdB/dec 的低频渐近线。
(4) 、从低频渐近线开始，每到某一环节的转折频率处，就根据该环节的特性改变一次渐进线 的斜率，从而画出对数幅特性的近似曲线。
(5) 、根据系统的开环对数相频特性的表达式，画出对数相频特性的近似曲线。
4. 根据伯德图求传递函数：参考P110习题4-4。
(分析题)P900【K5. 奈氏判据的用法：参考 P111习题4-6。
(分析题)P946. 相位裕量和幅值裕量的概念、意义及工程中对二者的要求。
(填空或判断)对应于| G j H j |=1时的频率 c 称为穿越频率，或称剪切频率，也截止频率 相位裕量：G j H j曲线上，模值为1处对应的矢量与负实周之间的夹角，其算式为:=(c ) +180 A c1c幅值裕量K g :开环频率特性的相角g180时，在对应的频率 g 处，开环频率特性的幅值 |G j g H j g |,其算式为：K g1 1|G jgH j g| A g一般，K g 值越大，说明系统的相对稳定性越好；反之，当 K g <1时，对应的闭环系统不稳定。
7. 开环频率特性与时域指标的关系中低频段、中频段、高频段各自影响什么性能？稳态性能、动态性能、抗干扰能力注意相位裕量和穿越频率各自影响什么性能？(填空或判断) 相位裕量： 一般相对裕量越大， 系统的相对稳定性越好。
在工程中，通常要求 在30到60之间穿越频率：c 来反映系统的快速性第五章1. 常用的校正方案有什么？(填空) 串联矫正和反馈校正2. PID 控制:(1)时域表达式 P122式5-18(2) P 、PI 、PD 、PID 控制各自的优缺点？(简答题)u tK P e ttK 1 eK D —etdt。