控制工程基础课程总结
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。
自动化课程总结模板控制工程基础
自动化课程总结模板控制工程基础自动化课程总结模板─ 控制工程基础一、引言自动化技术在现代工程领域中起着至关重要的作用。
而控制工程作为自动化技术的核心领域之一,在我所学习的自动化课程中占据了重要的地位。
本文将对我在控制工程基础课程学习中的心得体会进行总结,从课程内容、教学模式以及学习收获三个方面进行阐述。
二、课程内容控制工程基础课程将我们引入到了控制系统的基本概念和原理之中。
在课程学习过程中,我们深入研究了控制系统的组成结构、信号传输原理、控制器设计方法等内容。
通过学习,我对传感器、执行器、控制算法等方面的知识有了更加全面的了解,并且深入了解了控制系统的数学模型及其仿真方法。
三、教学模式在控制工程基础课程中,教学模式灵活多样,使得我们能够充分参与到实践中。
老师采用了课堂讲授、案例分析、实验操作等多种形式进行教学,使得我们既能够理论上掌握知识,又能够通过实验实际操作来加深理解。
这种教学模式让我在学习过程中感到积极性和主动性,对课程内容的学习更加深入和扎实。
四、学习收获通过学习控制工程基础课程,我不仅仅学到了理论知识,更重要的是培养了自己的实际动手能力和问题解决能力。
在实验操作过程中,我学会了使用控制系统仿真软件进行实践操作,并且能够熟练应用所学知识解决实际问题。
这种能力的培养对于我未来的工程实践具有非常重要的意义。
五、总结控制工程基础课程为我打下了自动化领域学习的基础,使我对自动化技术有了更深入的了解。
在课程学习中,我通过掌握了控制系统的基本概念和原理,提升了动手能力和问题解决能力。
这些收获将对我未来的学习和工作产生积极的影响。
六、展望自动化技术的迅速发展让我充满了对未来的期待。
希望可以在以后的学习中继续探索更深入的自动控制理论,提升自己在控制工程领域的技能水平。
相信通过持续的努力和不断的学习,我能够成为一名优秀的自动化工程师。
总结自动化课程的学习是我在大学期间至关重要的一门课程。
通过对控制工程基础课程的总结,我深刻体会到了掌握自动化技术对于未来工程领域的重要性。
控制工程基础学习方法
“控制工程基础”是一门理论性较强的课程。
作为电气信息类各专业的学科基础课,它既是基础课程向专业课程的深入,又是专业课程的理论基础,是新知识的增长点。
在该课程的学习中必须注意以下要领和环节:通过老师的讲解和学习,是我了解到了课程学习一定要注意体会其要领和细节。
1、抓住重点——掌握基本概念“控制工程基础”引入了一系列互相关联的基本概念,如稳定性、准确性、快速性,输入与输出,动态与稳态,反馈与前馈等,这些基本概念形成了本课程的知识要点,是学习理解的重点。
要掌握好基本概念,首先应该从这些抽象概念的建立过程中加深对其理解,建立概念与其反映事物间的联系,搞清概念与相关概念之间的联系和区别,然后在实际应用中加深对其的认识。
2、认真思考——提高抽象思维能力“控制工程基础”的理论性较强,抽象程度较高。
因此,要充分了解抽象的基础,认真掌握有关的概念,在应用中反复体会抽象概念的意义,如控制系统中反馈的实质,控制的基本方法等,在学习中不断提高抽象思维能力。
3、抓住主线——建立不同方法间的联系稳定性、准确性、快速性是对控制系统的基本要求,也是系统性能的重要指标。
稳、准、快贯穿了时域分析、根轨迹分析和频域分析方法的始终,也是系统综合设计要满足的性能要求。
在本课程的学习中,以稳、准、快为主线,建立各种系统分析与设计方法之间的联系,有助于对课程内容的理解和掌握。
4、提高综合分析能力“控制工程基础”既是专业基础理论课程,又是一门科学方法论。
研究的内容既有一定的复杂性,又有一定的普遍性。
因此,在学习中不仅要掌握教材中的结论,更要掌握其中体现出来的研究方法,培养系统的观念,提高综合分析问题的能力。
5、学会自学——培养阅读能力要善于在学习中提出问题,解决问题,学会探究式学习方法,广阅参考书,拓宽视野,从更多控制系统的实例分析中,提高分析问题和解决问题的能力。
6、重视掌握实验技术实验是人们认识客观世界的最重要的手段之一。
认真做好实验,掌握实验技能,不仅有助于学好本课程,而且可以培养科学思维的能力和动手能力,养成良好的科学习惯。
控制工程基础(总结)
输出:
xo
(t)
1 T
t
eT
,
t0
(3)一阶系统的单位速度响应
输入信号: xi (t) t
输出:
xo
(t
)
t
T
t
Te T
,
t0
系统对输入信号导数的响应等于系统对该 输入信号响应的导数。系统对输入信号积分 的响应等于系统对该输入信号响应的积分, 其积分常数由初始条件确定。
时间常数T反映了一阶惯性环节的固有特性, 其值越小,系统惯性越小,响应越快。
控制工程基础
课程总结
《控制工程基础》课程的基本内容
控制系统 工作 控制系统 的组成 原理 的分类
PID校正
控制系统的概念 分析
滞后校正
控制系统
校正
常用校 正方式
设计
对控制系统的基本要求
超前校正
滞后—— 超前校正
稳定性 准确性 快速性
时域分析法 频域分析法
一、控制系统的概念
1. 工作原理:
首先检测输出量的实际值,将突际值与给定值(输入 量)进行比较得出偏差值,再用偏差值产生控制调节信号 去消除偏差。
试判断系统的稳定性。
2.已知开环传递函数,求系统稳定时的某参数的取值。
设某闭环控制系统如图4所示,试确定k为何值时,该系统稳定?
Xi(s)
1
_ s 1
k s(s 4)
X0(s)
3.根据Nyquist图、Bode图直接判断。
五.方框图简化
基于方框图简化法则,试求取图所示方框图对应的传递函数。
Xi(s)
校正的实质就是改变系统零、极点数目和位置。
(二)常用校正方式 1.串联校正 2. 并联校正 3. 复合校正
最新08315控制工程基础报告
08315控制工程基础报告高纲1579江苏省高等教育自学考试大纲08315控制工程基础南京理工大学编江苏省高等教育自学考试委员会办公室Ⅰ课程性质与课程目标一、课程性质和特点《控制工程基础》课程是江苏省高等教育自学考试电子工程专业本科段的必修的专业基础课,该课程是电子工程专业课程体系中的骨干课程之一。
控制工程基础知识在各个领域都有着广泛的应用,如航空航天系统、现代交通运输系统、管理决策系统、生产控制系统、机械控制系统、国防武器系统等等,是人们开发、利用信息传递以支持组织自动化生产,开发自动控制设备,是一门能极大地促进现代社会组织的变革、推进社会现代化进程、提高组织自身素质与竞争能力的科学。
随着自动控制技术不断发展,自动控制技术这支利剑必须切实瞄准各行各业的业务需求这个目标,做到有的放矢,才能真正发挥作用。
控制工程基础这门课程的任务就是利用自动控制的理论及思想,结合具体实际情况,帮助学生掌握分析控制系统的性能及设计控制器的基本方法,从而提高学生理论水平,锻炼他们进行系统开发的能力,为将来从事实际工作奠定坚实的基础。
《控制工程基础》是一门系统性很强的应用型课程,是以讲解控制系统分析、设计及提高系统性能为主要内容,引导学生利用应用数学、力学、电子工程学等知识,不断深入理解控制工程相关知识、灵活运用知识的一门科学。
课程具有较强的理论性,学生通过具体的机械及电子控制系统的专门学习,在树立清晰的系统意识的基础上,掌握控制系统性能分析与系统设计的基本方法。
通过本课程的学习,学生不仅可以增强自学能力和独立研究能力,而且提高自身的开发能力,成为具备较强的研究能力、创新能力和驾驭现代化控制技术能力的复合型人才。
二、课程目标通过本课程的学习,应达到如下要求:1.以机械运动作为主要控制对象,重点掌握数学模型及分析的基本思想和方法。
熟练掌握典型系统(特别是一阶系统、二阶系统)的时域和频域特性;2.重点掌握线性系统的性能指标的定义及意义,以及相应的求取思想和基本方法;3.重点掌握自动控制系统的稳定性的概念和常用的判定方法,能熟练应用基本的判定方法判别系统的稳定性;4.熟练掌握在典型输入信号作用下,系统的响应;5.熟练掌握控制系统建模的基本方法及模型简化的基本手段;6.掌握控制系统传递函数的概念,深刻理解传递函数性质及物理意义;7.掌握控制系统的设计思想和基本的方法;8.对基本的校正装置的作用有所了解。
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。
宋彤过程控制工程-课程总结
➢ 扩大阀门的可调比(同向调节阀) ➢ 满足某些工艺操作的特殊要求(异向调节阀)
分程阀组流量特性改善 阀门组可调比
2)知识点
概念 阀门组合方式及应用目的 组合阀门关于信号的动作关系 分析设计
第七章 阀位控制系统(双重控制)
1)基本内容 解决控制系统的动特性(快速性,有效性)
与经济性及合理性的协调问题。 特点:
➢ 系统构成特点; ➢ 操作特点 ;
应用
2)知识点 系统由两个控制器分别控制两个调节阀 主控制器输出作为阀位控制器的测量输入信号
阀位控制回路是以主控制器控制的调节阀的开度 为被控变量的单回路控制系统,即:其给定值是 设定的阀门开度信号值
Gn1 Gn2 L GnnFn1 Fn2 L Fnn
➢ 简化解耦
人为地设定一个解耦模型的框架(通过设定解耦阵 中若干个元素为1来简化解耦阵),通过使原系统 传递关系阵与解耦阵之积为对角阵的方法求取F阵 中其余元素从而获得解耦装置模型。
➢ 解耦合设计及解耦合矩阵求取
第九章 先进控制技术
1)主要内容
基本概念、应用基础
➢ 干扰对被控变量存在显著影响,反馈控制难以克 服的场合
➢ 工艺要求按照某一给定数学模型实施控制的场合
注意:一般前馈控制不能单独应用
前馈与反馈控制的互补关系
项目 检测信号 控制依据 控制滞后 控制质量 克服干扰 回路类型
前馈控制 干扰信号 干扰大小
及时 变量不变性 仅一种干扰
开环
反馈控制 被控变量 偏差大小
操作特点
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。
控制工程基础课程总结_CH10_2014111000
迭代法优点:便于计算机计算,但无法得到数学解析式
China university of petroleum
中国石油大学机电工程学院
Hale Waihona Puke 15控制工程基础第十章 计算机控制系统
古典法:
无重根: 有重根:
通式:
China university of petroleum
k 0
(k 0) (k 0)
Z[1(kT )] 1(kT )z k 1 z 1 z 2 z k
1 z 1( z ) 1 1 z z 1
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中国石油大学机电工程学院
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中国石油大学机电工程学院
20
控制工程基础
第十章 计算机控制系统
3.典型时间序列的Z变换
单位脉冲时间序列 单位阶跃时间序列
单位斜坡时间序列
指数序列
正弦、余弦序列
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10.1.2 计算机内信号的处理和传递过程
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5
控制工程基础
第十章 计算机控制系统
1.采样
每隔一定的时间间隔T将连续信号x(t)通过 采样器抽样成离散信号x*(t)的过程。
x (t ) x (kT ) (t kT )
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《控制工程基础》实训报告[合集五篇]
《控制工程基础》实训报告[合集五篇]第一篇:《控制工程基础》实训报告《控制工程基础》实训报告实训地点:实训时间:所在院系:电子信息学院自动化系专业年级:学生姓名:学生学号:指导教师:A2-310 2013年12月2日至12月10日12电气3班实验一典型环节的模拟研究一:实验目的1、掌握典型环节仿真结构图的建立方法;2、通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性,熟悉各种典型环节的响应曲线。
3、定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。
4、初步了解MATLAB中SIMULINK 的使用方法。
二:实验步骤1.建立各典型环节(比例、积分、微分、惯性、振荡)的仿真模型。
进入MATLAB编程环境,在File菜单的New子命令下,新建一个模块文件(*.model)并保存;进入simulink仿真环境,在模块库中找到所需的模块,用鼠标按住该模块并拖至模块文件中,然后再放开鼠标;根据信号流向,用信号线连接各模块。
2.根据实验要求,对每一个模块,选取合适的模块参数;3.在模块文件的simulation菜单下,单击Simulation/paramater子命令,将仿真时间(Stop Time)设置为10秒;4.在模块文件的simulation菜单下,单击Start子命令,开始仿真过程。
5.利用PrintScreen命令,将仿真模型和仿真图形拷贝到WORD文档中。
三:实验内容①惯性环节(仿真结构图、阶跃响应曲线、分析结果);②积分环节(仿真结构图、阶跃响应曲线、分析结果);③比例环节(仿真结构图、阶跃响应曲线、分析结果);④振荡环节(仿真结构图、阶跃响应曲线、分析结果);⑤实际微分(仿真结构图、阶跃响应曲线、分析结果); 1.比例环节连接系统, 如图所示: 22.参数设置: 用鼠标双击阶跃信号输入模块,设置信号的初值和终值,采样时间sample time 和阶跃时间step time3.在simulation/paramater中将仿真时间(Stop Time)设置为10秒,4.仿真:simulation/start,仿真结果如图1-1所示改变Kd,观察仿真结果如下图所示(2)积分环节——放大倍数K不同时的波形(3):微分环节——改变Td、Kd,观察仿真结果(4):惯性环节--改变其放大倍数K及时间常数T 5(5)振荡环节——改变ξω的值的波形四:实训小结积分环节的传递函数为G=1/Ts(T为积分时间常数),惯性环节的传递函数为G=1/(Ts+1)(T为惯性环节时间常数)。
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。
机械控制工程基础总结(20210124105606)
《机粧枠匸程慕础》课程习題集-:填空题1.什么叫反馈,反馈控制?将系统的输出全部或部分地返送回系统的输入端,并与输入信号共同作用于系统的过程,称为反馈或信息反馈。
所谓的反馈控制就是利用反馈信号对系统进行控制。
2.经典控制系统需要做什么?三、机械工程控制论的研究对象机城工程控制论实质上是研究机械工程屮广义系统的动力学问题O具体地说,它研究的是机械.匚程广义系统在一定的外界作川(输入或激励.包括外加控制与外界干扰厂卜,从系统的一定初始状态出发,所经力的山更内部的固有特性(即山系统的结构与参数所决定的特性)所决定的粧个动态历程(输出或蹦应〉;即硏究系统及具输入.输出三呂之问的动态关系。
四、机械工程控制论的研究任务从系统、输入、输出三者之间的关系出发,根拥已知条件与求解问题的不同,机械工程控制论的任务可以分为以卜五种;⑴ 已知系统和输入.求系统的输出.即系统分析问题;(2)已知系统和系统的埋想输出.没计愉入,即垠优控制问址护(3)L1知输入和理想倫岀时.设计条统,即最优设计河題;、(4)输出已知.确定系统,以识别输入或输入中的有关信息,此即滤波与预测问也⑸已知系统的输入籾输出.求系统的结构与参数,U卩系统辨识问题。
本书需要是以经典控制理由来研究问题1,即通过已知系统与输入求输出,来进行系统分析方而的问题研究。
3.控制系统的目标和要求是什么?目标:所谓控制系统,是指系统的输出能按照要求的参考输入或控制输入进行调节的系统。
反馈控制是实现自动控制最基本的方法。
基本要求:稳泄性,准确性,快速性4.在闭环反馈系统中什么是偏差和误差?发生在什么部位?偏差:系统的输入量与反馈量之差,即比较环节的输入。
误差信号:它是指输岀虽的实际差与希望值之差,通常希望值是系统的输入量,这里需要注意,误差和偏差是不相同的概念,只有在单位反馈系统,即反馈信号等于输出信号的情况下,误差才等于偏差。
发生在什么部位?5.什么是传递函数?传递函数是线性左常系统在零初始条件下,输出量的拉式变换与输入量的拉式变换之比。
控制工程基础课
控制工程基础课
刚接触这门课的时候,你可能会觉得它像一团乱麻。
那些个概念啊,什么反馈、控制系统的组成之类的,就像一群调皮的小精灵在你脑袋里跑来跑去,让你摸不着头脑。
比如说反馈,简单理解呢,就像是你在照镜子。
你做个动作,镜子里就会反馈出你的动作影像,控制系统里也是这么个理儿。
系统根据输出的情况给输入一个反馈信号,然后调整自己的行为,就像你根据镜子里自己的样子调整姿势一样有趣。
再说说控制系统的组成部分,就好比是一个超级英雄团队。
控制器就像是团队里的大脑,指挥着一切。
传感器呢,就像超级英雄的小助手,负责到处搜集信息,比如温度、速度啥的。
执行器则是行动派,大脑下了命令,它就撸起袖子加油干,让系统按照既定的目标运行。
这几个部分相互配合,缺了谁都不行。
在这门课里,数学就像是无处不在的魔法咒语。
那些复杂的公式,像拉普拉斯变换之类的,虽然看起来很吓人,但其实是我们理解控制系统的得力工具。
就好像魔法师拿着魔杖,只要掌握了这些公式的使用方法,就能把那些看似杂乱无章的控制系统分析得明明白白。
这课的实验也特别有意思。
你可以亲自摆弄那些实验设备,看着自己搭建的小控制系统按照预想的方式工作,那种感觉就像自己创造了一个小世界一样。
不过有时候也会状况百出,你觉得自己设计得天衣无缝,结果系统却像个叛逆的小孩,完全不按套路出牌。
这时候就得像个侦探一样,一点点排查问题,可能是某个线路没接好,或者是参数设置得不对,当你最终找到问题并解决的时候,那种成就感简直爆棚。
课程总结-浙江大学-控制科学与工程学院
数字PID增量式:
T T u (k ) K c e(k ) e(k 1) s e( k ) d e( k ) 2e( k 1) e( k 2) Ti Ts u (k ) u (k 1) u (k )
微分先行的数字PID增量式
锅炉控制
锅炉控制问题与系统分解,汽包水位控制方 案,空燃比逻辑比值控制
精馏过程控制
精馏控制目标与系统分解,被控变量的选择, 常用控制问题与对应的常规控制方案,精馏 过程的节能控制方案
其它过程设备的控制
换热器出口温度控制方案,加热炉常用控制 问题与方案,化学反应器的控制问题与方案
常规的数字PID增量式:
Ts Td u (k ) K c e(k ) e(k 1) e(k ) e(k ) 2e(k 1) e(k 2) Ti Ts
微分先行PID增量式:
Ts Td u (k ) K c e(k ) e(k 1) e( k ) y f ( k ) 2 y f ( k 1) y f ( k 2) , Ti Ts u (k ) u (k 1) u (k )
“过程控制工程”课程总结
戴连奎 浙江大学控制学院 2017/06/15
第一部分:基本PID控制
过程动态特性分析
基于过程机理与基于过程数据的动态建模方法,过 程特性参数描述
单回路PID控制
控制阀的气开/气关选择、控制器正反作用的意义与 选择、PID控制器结构与参数整定,单回路PID控制 器的积分饱和现象及其防止
对象纯滞后补偿
Smith纯滞后补偿器,内模控制结构
控制工程基础-总结(4)
s2
n2 2ns n2
s2
1130 24.2s 1130
23
第4章 系统的时域分析
控制工程基础总结
➢ 稳态误差
R(s)
E(s)
C(s)
G(s)
E(s) R(s) H (s) C(s) B(s) H (s)
ess
lim e(t)
t
lim
s0
sE(s)
lim s0 1
sR(s) G(s)H (s)
惯性环节: 1
Ts 1
延迟环节: e s
12
第3章 系统的数学模型
第3章控系制统工的程数基学础模总型结
例:试求如图所示机械系统的传递函数。其中,F(t)为系统的 输入外力,y(t)为系统的输出位移,M1和M2为质量块,K1和K2 为弹簧的弹性系数,B为阻尼器的阻尼系数。(忽略质量块重力 作用)(共10分)
2)选定Bode图坐标系所需频率范围,一般最低频率为系统 最低转折频率的1/10左右,而最高频率为最高转折频率的10 倍左右;确定坐标比例尺;确定各环节的转折频率,并将转折 频率由低到高依次标注到对数坐标纸上。
31
第5章 系统的频域分析
控制工程基础总结
3)计算20lgK,在w=1rad/s处找到纵坐标等于20lgK的点,过
注意:对数幅频特性曲线上要标明斜率!
5) 在对数相频特性图上,分别画出各典型环节的对数相频特性 曲线,将各典型环节的对数相频特性曲线沿纵轴方向叠加,便可得
到系统的对数相频特性曲线。也可求出()的表达式,逐点描绘。
32
第5章 系统的频域分析
控制工程基础总结
例:
41 j0.5
G( j)
j 1 j2 1 j0.05 ( j0.125)2
机械工程控制基础课程报告
机械工程控制基础课程报告一、课程初印象哎呀,刚接触这机械工程控制基础课程的时候,那感觉就像是闯进了一个神秘的机械世界。
各种理论知识就像一群小怪兽在我眼前晃悠,啥传递函数啊,系统稳定性啊,把我弄得晕头转向的。
就好像在一个大雾天里,到处摸索却找不到方向。
不过呢,这课程又特别吸引我,感觉像是掌握了就能成为机械世界的大魔法师一样。
二、课程中的乐趣与挑战1. 理论学习的乐趣那些专业术语虽然复杂,但是当你一点点去理解的时候,就像解开一道道谜题。
比如说学习控制系统的数学模型,从最开始看到那些公式的头疼,到后来自己能推导出来,那成就感就像游戏里打通关了一样。
我就会和同学们打趣说:“看,咱现在也是能摆弄机械大脑的人啦!”2. 实践中的挑战做实验的时候可就没那么轻松咯。
那些仪器设备就像一个个小脾气的家伙,得小心翼翼地伺候着。
有一次在调试一个控制系统的参数,怎么调都达不到理想效果,当时就特别沮丧,感觉自己像是个笨手笨脚的小工匠。
不过在老师的指导下,不断尝试新的方法,最后成功的时候,那种喜悦就像在沙漠里找到了绿洲。
三、课程知识的实际应用1. 在机械制造中的应用机械工程控制基础在机械制造里那可是相当重要的。
就像给机械装上了一个智慧的大脑。
比如说在自动化生产线上,控制系统能精准地控制每个机械部件的运动,让生产效率大大提高。
这就好比一个乐队指挥,让每个乐器都在合适的时间发出合适的声音,这样整个生产线才能和谐高效地运转。
2. 在机械设计中的体现在机械设计方面,这个课程的知识也不可或缺。
设计一个机械系统的时候,得考虑它的稳定性、响应速度等控制特性。
要是不掌握这些知识,设计出来的机械可能就会像个调皮捣蛋的孩子,不听话,容易出故障。
四、课程学习的收获与感悟通过学习这门课程,我感觉自己看机械的眼光都不一样了。
以前只看到那些硬邦邦的零件和机器,现在能看到背后的控制逻辑,就像能看穿机械的灵魂一样。
而且在学习过程中,我也明白了坚持和不断尝试的重要性。
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经典控制理论
自动控制理论 现代控制理论
以状态空间法为基础,研究多 输入,多输出、时变参数、随 机参数、非线性等控制系统的 分析和设计问题。
一、控制系统的概念
1. 工作原理:
首先检测输出量的实际值,将突际值与给定值(输 入量)进行比较得出偏差值,再用偏差值产生控制调节 信号去消除偏差。
2 . 闭环控制系统的组成: 闭环控制系统一般由给定元件、检测元件、比较 元件、放大元件、执行元件及被控对象等组成。 3 .反馈的概念
(2)拉氏变换定理
常用的典型输入信号及其拉氏变换
拉氏变换的主要定理
叠加定理
齐次性:L[af(t)]=aL[f(t)],a为常数;
叠加性:L[af1(t)+bf2(t)]=aL[f1(t)]+bL[f2(t)] a,b为常数; 微分定理
df (t ) L sF ( s) f (0), dt f (0) f (t ) t 0
xo(t)
2 n ( s) 2 2 s 2 n s n
上升时间: r 峰值时间: p 调整时间:
t t
允许误差=0.05或0.02
Mp
快速性
1
ts
最大超调量:M p平稳性
0
tr tp
ts
t
5.稳态误差 (1)稳态误差的概念 输出实际值与期望值之差。稳态误差 ess 是系统误差信号e(t ) e 的稳态值,即: ss lim e(t )
t s 0
求解拉氏反变换的部分分式法
系统的传递函数
输入、输出的初始条件为零,线性定常系统(环节或元件) 的输出 x 0 t 的Laplace变换 X 0 s 与输入 x i t 的Laplace变换 X i s 之比,称为该系统(环节或元件)的传递函数G(S)。
3 .方框图简化
Xi(s) Xo(s) G1 ( s )G2 ( s )G3 ( s ) 1 G1 ( s )G2 ( s ) H1 ( s ) G2 ( s )G3 ( s ) H 2 ( s ) G1 ( s )G2 ( s )G3 ( s ) H 3 ( s )
(二)时域分析法 1.何谓时间响应? 2.一阶系统的时间响应 (1)一阶系统的单位阶跃响应 输入信号: xi (t ) 1
控制工程基础
课程总结
《控制工程基础》课程的基本内容
控制系统 工作 原理 的组成 建立的 方法 控制系统 的分类 PID校正
控制系统的概念
滞后校正
超前校正
数学模型
传递函 数
控制系统
校正
常用校 正方式
框图化 简
对控制系统的基本要求
稳定性 准确性 快速性
滞后—— 超前校正
时域分析法 频域分析法
以传递函数为基础,研究单输入, 单输出线性时不变系统的分析和设 计问题。
Q(s)
Q(s) G(s)
C ( s) R( s)G ( s) Q( s) [ R( s) Q( s ) ]G ( s) G ( s)
C ( s) [ R( s) Q( s)]G ( s) R( s)G ( s) Q( s)G ( s)
比较点移动示意图
R(s)
G(s)
t
稳态误差取决于G(s)H(s)—系统的结构与参数及输入信号X i (s)
(2)稳态误差的计算 一般方法
ess lim s
s 0
1 1 X i (s) H ( s) 1 G ( s) H ( s)
系统 类型 0型 I型 II型
单位阶跃输入 单位速度输入 单位加速度输入
1 1 K
积分定理
F ( s ) f ( 1) (0) L f (t )dt , f ( 1) (0) f (t )dt t0 s s
初值定理
t 0
lim f (t ) f (0 ) lim sF ( s)
s
终值定理
lim f (t ) f ( ) lim sF ( s )
5.稳定性裕量
在系统设计中,不仅要求系统稳定,而且还希望系统具 备适当的的稳定性储备——即裕量。习惯上用相位裕量和幅 值裕量来表征开环幅相曲线接近临界点的程度,作为系统稳
定程度的度量。
• • 相位裕量 幅值裕量
三、控制系统的综合校正
(一)校正的概念及校正的实质 所谓校正,就是改变系统的动态特性,使系统满足特定的 技术要求。通过改变系统结构或在系统中加入一些参数可调的 装置,以改善系统的稳态、动态性能,使系统满足给定的性能
输出量通过检测装置将信号返回输入端,并与输入 量进行比较的过程。
4 .控制系统的分类
(1)按系统有无反馈分——开环控制系统、闭环控制系统、 半闭环控制系统 (2)按系统输入量的特征分——恒值控制系统、随动控制 系统、过程控制系统
(3)按系统中传递信号的性质分——连续控制系统、离散
控制系统
工作原理: 浮子检测实际水位, 反馈到控制器并与希望 水位比较得偏差,根据 偏差大小控制电动阀门 从而控制水箱的水位, 纠正偏差。
Xi(s)
H2(s)
B
G1(s)
+
H1(s)
G2(s)
G3(s)
A
Xo(s)
H3(s)
解:1、A点前移;
Xi(s)
H2(s)G3(s)
+
G1(s)
H1(s)
Xo(s) G2(s) G3(s)
H3(s)
2、消去H2(s)G3(s)反馈回路
Xi(s)
+
G1(s)
G2 ( s) 1 G2 ( s)G3 ( s) H 2 ( s)
(1)串联连接 (2)并联连接 (3)反馈连接
方框图的等效变换法则 求和点的移动 引出点的移动
注意:分支点和相加点之间不能相互移动。
R(s)
G(s) 比较点前移
+
C(s) Q(s)
R(s) G(s)
+
C(s) 比较点后移 Q(s)
R(s) G(s)
+
C(s)
R(s) G(s)
+
C(s)
4)根据实频、虚频表达式, a.确定曲线所在象限。 b.与坐标轴的交点。 c.曲线的渐近线。 d .若 Re[G ]、 G ]不是w的单调函数, Im[ 尚需判断曲线的弯曲方向。
绘制开环对数曲线的步骤如下: 1、把传递函数化为标准式,即化为典型环节的传递函数乘积; 2、求出各典型环节的转折频率; 3、将转折频率按由小到大顺序在选定的坐标图上沿频率轴标出 4、画出对数幅频特性的低频渐近线,斜率为 20dB/ dec 在 1 处, L( ) 20 lg K 5、在每个转折频率处改变渐近线的斜率; 1 1 1 因子的转折频率 ,当 时,
C(s) C(s)
R(s)
G(s)
分支点(引出点)后移
分支点(引出点)前移
R(s)
R(s) G(s) G(s) C(s) C(s)
G(s) R(s)
C(s) R(s)
R( s ) R( s)G ( s) 1 R( s) G(s)
C ( s) R( s)G( s)
分支点移动示意图
例:
Xo(s) G3(s)
H1(s) H3(s)
3、消去H1(s) 反馈回路
Xi(s)
G1 ( s )G2 ( s )G3 ( s ) 1 G1 ( s )G2 ( s ) H1 ( s ) G2 ( s )G3 ( s ) H 2 ( s )
Xo(s)
H3(s)
4、消去H3(s) 反馈回路
(三)频域分析法
1. 频率响应及频率特性 稳定的系统对正弦输入的稳态响应,称为频率响应。 线性稳定系统在正弦信号作用下,当频率从零变化到无 穷时,稳态输出与输入的幅值比、相位差随频率变化的特性, 称为频率特性。 (包括幅频特性、相频特性)
2. 频率特性的求取方法 已知系统的传递函数,令s=jω,可得系统的频率特性。
1 jT1
分段直线斜率的变化量为 20dB/ dec
1 T2
T1
T1
1 jT2 因子的转折频率
,当
1 T2
时,
20dB/ dec 2 分段直线斜率的变化量为 n j 2 2 n j n2 因子的转折频率 n ,当 n 时,
分段直线斜率的变化量为 40dB/ dec
指标。为了满足性能指标而加进系统的装置,称为校正装置。
校正的实质就是改变系统零、极点数目和位置。 (二)常用校正方式 1.串联校正 2. 反馈校正 3. 顺馈校正
(三)PID控制 P控制 u (t ) K p e(t )
1 t PI控制 u (t ) K p [e(t ) T 0 e(t )dt] I d u (t ) K p [e(t ) TD e(t )] PD控制 dt
高频渐近线,其斜率为 20(n m)dB / dec
n为极点数,m为零点数
4. 频域稳定性判据 如果系统开环传递函数 Gk (s) 有 P 0 个右极点,且
Gk ( j ) G ( j ) H ( j ) 的半叶奈氏曲线以逆时针方向包围 P 那么,系统闭环一定是稳定的; (1, j 0) 点的圈数为 N = , 2
稳定性就是指动态过程的振荡倾向和系统能够恢复平衡状 态的能力。
(2)系统稳定的充分必要条件 不论系统特征方程的特征根为何种形式,线性系统稳定 的充要条件为:所有特征根均为负数或具有负的实数部分; 即:所有特征根均在复数平面——[s]平面的左半平面。