自动控制原理课程论文
自动控制原理论文
自动控制原理论文自动控制原理是现代控制工程的基础理论之一,它研究的是自动控制系统的设计、分析和应用。
自动控制系统是一种能够根据系统的输入和输出自动调节控制对象的状态或行为的系统,它在工业生产、交通运输、航空航天等领域都有着广泛的应用。
本文将从控制系统的基本概念、控制系统的分类、控制系统的性能指标和控制系统的设计方法等方面进行论述。
首先,控制系统是由控制器、执行器和被控对象组成的。
控制器接收输入信号,经过处理后输出控制信号,控制被控对象的状态或行为。
执行器接收控制信号,执行控制指令,改变被控对象的状态或行为。
被控对象是控制系统要控制的对象,其状态或行为受到控制器和执行器的影响。
控制系统的基本概念对于理解控制系统的工作原理和设计方法具有重要意义。
其次,控制系统根据控制对象的性质和控制方式可以分为连续控制系统和离散控制系统。
连续控制系统是指控制对象的状态或行为是连续变化的,控制器和执行器的输入和输出信号也是连续变化的。
离散控制系统是指控制对象的状态或行为是离散变化的,控制器和执行器的输入和输出信号也是离散变化的。
控制系统的分类对于选择合适的控制方法和设计控制系统具有重要意义。
再次,控制系统的性能指标包括稳定性、灵敏度、动态性能和鲁棒性等。
稳定性是指控制系统在受到干扰或参数变化时能够保持稳定的特性。
灵敏度是指控制系统对于输入信号和参数变化的敏感程度。
动态性能是指控制系统对于输入信号的响应速度和抑制能力。
鲁棒性是指控制系统对于模型不确定性和外部干扰的抵抗能力。
控制系统的性能指标对于评价控制系统的性能和改进控制系统的性能具有重要意义。
最后,控制系统的设计方法包括传统控制方法和现代控制方法。
传统控制方法是指基于数学模型和经验法则设计控制系统的方法,如PID控制器和根轨迹法则。
现代控制方法是指基于状态空间理论和优化理论设计控制系统的方法,如状态反馈控制和最优控制。
控制系统的设计方法对于实现控制系统的性能指标和满足控制要求具有重要意义。
自动控制原理课程设计论文
自动控制理论课程设计设计题目系统建模姓名李滔学号1009101058专业自动化班级1003指导教师李俊华设计时间2012年12月9日目录第一章绪论 (1)1.1 设计背景 (1)1.2 设计要求 (2)1.3 设计内容 (2)第二章具体设计方案 (3)2.1 利用根轨迹分析原系统稳定性 (3)2.2 系统校正 (4)2.3 Bode图的绘制 (6)2.4奈奎斯特图的绘制 (7)第三章用simulink对系统进行仿真 (8)3.1 原系统在simulink中建立的模型 (8)3.2 校正后系统在simulink中建立的模型 (10)3.3 分析校正器对系统性能的影响 (11)第四章总结 (12)第一章绪论1.1设计背景自动控制作为一种重要的技术手段,在工程技术和科学研究中起着极为重要的作用。
对于一个已经完成的系统,它的各个参数是确定的,稳定性也是确定的。
当某一系统不稳定或者不满足设计要求时,就需要我们来对系统进行校正以使得系统稳定或者满足设计要求。
自动控制系统是否能够很好地工作,是否能精确地保持被控制量按照预定的要求规律变化,这取决于被控对象和控制及各元器件的结构和特性参数是否设计得当。
在理想情况下,控制系统的输出量和输入量在任何时候均相等,系统完全无误差,且不受干扰影响。
然而,在实际系统中,由于各种原因,系统在受到输入信号(也包括扰动信号)的激励时,被控制量将偏离输入信号作用前的初始值,经历一段冬天过程(过度过程),则系统控制性能的好坏,可以从动态过程比较充分地表现出来。
控制精度是衡量系统技术性能指标的重要尺度。
一个高品质的系统,在整个运行过程中,被控量对给定的偏差应该是最小的。
考虑动态过程在不同阶段中的特点,工程上通常从稳、准、快三个方面来衡量自动控制系统。
对不同的控制对象,系统对稳、准、快的要求有所侧重。
统一系统中,稳、准、快是相互制约的。
提高过程的快速性,可能会加速系统振荡;改善了平稳性,控制过程又可能拖长,甚至使最终精度也变差。
自动控制原理论文
自动控制原理论文自动控制原理,也被称为控制理论,是研究和设计控制系统的一门学科。
控制系统是用来改变或维持被控对象的状态或行为的一组设备和过程。
自动控制原理通过分析系统的数学模型和反馈机制来设计和优化控制系统,以实现期望的系统行为。
首先是系统建模。
系统建模是自动控制原理的第一步,其目的是将被控对象抽象为一个数学模型。
常见的数学模型有差分方程模型、微分方程模型和传递函数模型等。
对于线性时不变系统,传递函数模型是最常用的一种表示方法。
通过建立合适的数学模型,可以更好地理解系统的动态特性,并为控制器设计提供基础。
接下来是控制器设计。
控制器是自动控制系统的核心部分,其作用是根据系统的输入和输出信号实时调整控制量,使被控对象的输出信号与期望信号尽可能接近。
常见的控制器设计方法有比例控制、比例积分控制和比例积分微分控制等。
控制器设计的目标是在满足系统稳定性和鲁棒性的前提下,使系统的响应速度快、稳定性好。
然后是性能评估。
性能评估是对控制系统在不同工况下的性能进行定量分析。
常见的性能指标有超调量、调整时间和稳态误差等。
性能评估可以帮助我们了解控制系统的优缺点,进一步提高系统的控制性能。
最后是仿真分析。
仿真分析是在计算机上建立控制系统的数学模型,并进行模拟实验。
通过仿真分析,可以评估不同控制策略的性能,进行参数调整和优化。
仿真分析还可以帮助我们理解控制系统的动态特性,预测系统的行为。
总之,自动控制原理论文需要包含系统建模、控制器设计、性能评估和仿真分析等方面的内容。
在撰写论文时,需要深入研究自动控制原理的基本理论和方法,并结合实际案例进行分析和探讨。
同时,还需要运用数学建模和计算机仿真技术来验证理论结果,并提出进一步的优化方案。
自动控制原理论文
自动控制原理论文自动控制原理是现代控制工程的基础理论之一,它主要研究自动控制系统的基本原理、方法和技术。
自动控制系统是一种能够在没有人为干预的情况下,根据给定的规律,自动地对被控对象进行控制的系统。
它在工业生产、交通运输、航空航天、军事防卫等领域都有着广泛的应用。
自动控制原理的研究对象主要包括控制系统的建模、分析、设计和实现。
其中,控制系统的建模是自动控制原理的基础,它是指根据被控对象的特性和控制要求,将被控对象和控制器之间的关系用数学模型来描述。
常见的被控对象包括机械系统、电气系统、热力系统等,而控制器则可以是PID控制器、状态空间控制器、模糊控制器等。
通过建立准确的数学模型,可以为控制系统的分析和设计提供有力的支持。
控制系统的分析是指对已建立的数学模型进行稳定性、灵敏度、性能等方面的分析。
稳定性是控制系统的基本特性之一,它决定了系统在受到干扰或参数变化时的稳定性能。
灵敏度则是指控制系统对于参数变化的敏感程度,而性能则是指控制系统在实际工作中的控制质量。
通过对控制系统的分析,可以评估系统的性能指标,为系统的设计和改进提供依据。
控制系统的设计是自动控制原理的核心内容,它主要包括控制器的设计和参数的选择。
在控制器的设计中,需要根据被控对象的特性和控制要求,选择合适的控制策略和控制器结构。
同时,还需要对控制器的参数进行合理的选择和调整,以实现系统的稳定性、快速性和抗干扰能力。
在控制系统的设计过程中,需要综合考虑系统的动态特性、稳定性要求、性能指标等因素,以实现系统的最优控制。
控制系统的实现是自动控制原理的最终目标,它是指将设计好的控制系统实现到实际工程中,并进行调试和优化。
在控制系统的实现过程中,需要考虑系统的可靠性、实时性、成本等因素,以实现系统的可行性和实用性。
同时,还需要对控制系统进行调试和优化,以保证系统在实际工作中能够达到预期的控制效果。
总的来说,自动控制原理是一门理论与实践相结合的学科,它不仅包括控制系统的基本原理和方法,还涉及到工程技术和应用领域。
自动控制理论论文关于自动控制论文
自动控制理论论文关于自动控制论文理论与实践相结合在“自动控制原理”课程中的新探索摘要:针对高校工科专业课程存在的一些教学问题,提出一些理论与实践相结合的看法和对策,以解决其中的一些矛盾。
首先,对工科的专业课程教学特点进行了总体分析,其次,提出几个主要的解决方向,并用具体的专业课程为例加以说明,给出应对的方法。
最后,对全文进行了总述。
关键词:实践教学;专业课程;自动控制原理作者简介:张敏(1980-),女,江苏扬州人,南京信息工程大学信息与控制学院,讲师,工学博士,主要研究方向:复杂系统智能自适应控制。
(江苏南京210044)高等学校的工科专业课程的教学一直力求理论与实践相结合,力求让学生掌握扎实的理论基础的同时,获得一定的实践动手能力和工程应用认识。
这是目前高等工科院校在专业教学中的共识和目标,是专业课程设置和安排的指导思想。
理论和实践应具有同等的地位,两者相互联系,密不可分,在教学中忽略任何一面都是不合理,不成功的。
但是,如何正确的看待理论和实践在教学中的地位,怎样合理安排两者的关系,并以较好的方式进行表现,以及把握和实现二者结合的难点体现在何处?这些问题是需要教师长期深入的研究,在教学过程中不断实验,积累经验,才能逐渐摸索出行之有效的解决之道。
但殊途同归,各种解决的方案必然在实质上具有同一性,具有一些共同的特征和规律。
本文以教学实践为基础,对以上问题进行了一些思考。
理论和实践在高校工科专业教学中应具有同等的地位。
古人云“格物致知”,而后“治国平天下”,“格物致知”即是说学习理论,“治国平天下”即是实践活动,掌握理论知识的目的就是为了从事生产实践,因此,如果在教学中一味的强调理论学习,而不去引导学生如何应用,让学生对专业课的认识仅止于一堆公式、定理和数学推导,却不懂得在实际中有什么作用和怎么用,这样,即使学生能够掌握这些书本上的理论,但仍不能领悟这门学科的真谛,无法真正体会学习的真正目的,甚至会产生觉得学习无用的观点,以致失去学习乐趣,不重视专业课程的学习,专业基础不扎实,造成恶性循环。
自动控制原理课程设计论文
Harbin Institute of Technology自动控制原理课程设计论文课程名称:自动控制原理课程设计设计题目:控制系统的设计与仿真院系:班级:设计者:学号:指导教师:设计时间:哈尔滨工业大学自动控制原理课程设计任务书 设计题目:控制系统的设计与仿真一 题目要求1.已知控制系统直流电机的主要参数如下:电机转动惯量=m J 1.1B.FTS^2 负载转动惯量=l J 35kg.m^2 电机转矩灵敏度=t K 6B.FT/A 反电势系数=e K 8.1v/rad/s 电机电枢电阻=a R 4 电机电枢电感=a L 0.03H2.控制系统固有传递函数(或框图)待求;3.性能指标A(1)开环放大倍数60≥K (2)剪切频率 9040≤≤C ω (3)相位裕度50≥γ (7)角速度=•θ97°/s (8)角加速度=••θ350°/s ² (9)稳态误差≤SS e 0.5° 性能指标B(1)开环放大倍数400100≤≤K (2)剪切频率 10050≤≤C ω (3)相位裕度 60≥γ (7)角速度=•θ80°/s (8)角加速度=••θ300°/s ² (9)稳态误差≤SS e 0.2°二 设计过程 2.0固有传递函数已知控制系统直流电机的主要参数如下:电机转动惯量=m J 1.1B.FTS^2 负载转动惯量=l J 35kg.m^2 电机转矩灵敏度=t K 6B.FT/A 反电势系数=e K 8.1v/rad/s 电机电枢电阻=a R 4Ω 电机电枢电感=a L 0.03H根据已知参数可以根据自动控制元件书上有关直流电动机上的内容, 结合起来求出控制系统的固有传递函数,如图2.0 其中1m=3.281ft(英尺),J=Jm+Jl图2.0经过计算,得出固有函数的方框图)1049.0)(133(725.1)(0++=s s s G2.1人工设计2.1.1分析与选择校正方法原传递函数进行标准化化简得)11049.0/1)(1133/1(12367.0)1049.0)(133(725.1)(0++=++=s s s s s G可轻易得出原传递函数无剪切频率任务要求中对开环放大倍数K 的要求为开环放大倍数60≥K原放大倍数K0=0.12367,放大环节需要增加,设定开环放大倍数增致K=150,得到G1,则Kc=1212.9)11049.0/1)(1133/1(150)(2++=s s s G2.1.2总体设计方案—基于图解法合理运用校正环节析图像可知,需要加积分环节,而且放大环节需要增加 设定开环放大倍数增致K=150,得到G2 其中Kc=150/0.12367=1212.9)11049.0/1)(1133/1(150)(2++=s s s s G计算此时剪切频率c ω以及相角裕度γ11)1049.0/1(1)133/1(150)(222=++=c c c c j j j j G ωωωω相位裕度 ︒-=192.0γ 剪切频率 97.3=c ω分析Bode 图可知,仍需要加入环节使得剪切频率增大,且相位裕度增大, 所以加入一阶微分环节5s+1,经过整理加入校正环节11)1049.0/1(1)133/1()15(150)(22=+++=c c c c c j j j j j Ge ωωωωω当前的放大倍数 K=150 相位裕度 ︒=3.62γ 剪切频率 7.69=c ω 性能指标要求A 为:(1)开环放大倍数60≥K (2)剪切频率 9040≤≤C ω(3)相位裕度50≥γ性能指标B(1)开环放大倍数400100≤≤K (2)剪切频率 10050≤≤C ω (3)相位裕度 60≥γ可知现在已经达成性能指标A 和B 的要求 此时有ss s Gc )15(9.1212)(+=2.1.3顺馈校正性能指标A 要求:角速度=•θ97°/s ,角加速度=••θ350°/s ²,稳态误差≤SS e 0.5° 性能指标B 要求:角速度=•θ80°/s ,角加速度=••θ300°/s ²,稳态误差≤SS e 0.2° 设输入信号为R (t )=ASinwt ,带入=•θAw ,=••θAw^2 稳态误差为)(w ss j E A e =加入顺馈环节可以有效减小系统稳态误差 设顺馈环节为Gb(s),有)(1)()(1)(2s G s G s G s E b +-=应有)()(2s G s G b =1时误差减小,15)(+=s ss G b2.1.4人工绘制校正前,后以及校正装置的Bode 图校正前开环传递函数)11049.0/1)(1133/1(12367.0)(0++=s s s G校正后)11049.0/1)(1133/1()15(150)(+++=s s s s s Ge校正装置ss s Gc )15(9.1212)(+=2.2计算机辅助设计2.2.1对被控对象仿真(1)被控对象开环传递函数仿真框图系统在Simulink 下的框图如图 2.1图2.1其Bode 图形如图2.2-200-150-100-50M a g n i t u d e (d B )10-310-210-110101102103104-180-135P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = Inf dB (at Inf rad/sec) , Pm = InfFrequency (rad/sec)图2.22.2.2加入放大环节后的仿真(1)加入放大环节后开环传递函数的仿真框如图2.3图2.32.2.3加入积分环节后校正系统的仿真(2)加入积分环节后开环传递函数的仿真框如图图2.4图2.4其Bode 图如图2.5-150-100-50050M a g n i t u d e (d B )10-110101102103-270-225-180-135-90P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = -1.04 dB (at 3.74 rad/sec) , Pm = -0.192 deg (at 3.97 rad/sec)Frequency (rad/sec)图2.5可以看出当前的放大倍数 K=150 相位裕度 ︒-=192.0γ 剪切频率 97.3=c ω2.2.4加入微分环节后系统的仿真(1)加入微分环节后开环传递函数的仿真框如图2.6图2.6Bode 图如图2.7-100-5050100M a g n i t u d e (d B )10-210-110101102103104-180-135-90P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = Inf dB (at Inf rad/sec) , Pm = 62.3 deg (at 69.7 rad/sec)Frequency (rad/sec)图2.7可以看出当前的放大倍数K=150;相位裕度︒=3.62γ;剪切频率7.69=c ω所以也是校正后的开环传递函数2.2.5校正环节的仿真校正环节的仿真框如图2.8图2.8对应Bode 图如图2.97580859095100105M a g n i t u d e (d B )10101010-90-45P h a s e (d e g )Bode Diagram Gm = Inf , Pm = InfFrequency (r ad/sec)图2.92.2.6校正后闭环系统的仿真(1)校正后闭环系统的仿真方框图如图2.10图2.10(2)对稳态误差的仿真输入A:26.883 Sin3.608t情况下稳态误差的仿真,如图2.11图2.11输入B:21.333 Sin3.75t情况下稳态误差的仿真,如图2.12图2.12通过读取scope观察稳态误差极小,满足条件3 校正装置电路图3.1校正装置的方框图校正环节的电路图,如图3.1TsTs K s Gc )1()(+=图3.14总结1.在这次自动控制原理课程设计中,通过已经得到了的实际的工程背景,我学会了利用Matlab 绘制Bode 图以及仿真的手段来分析以及解决实际问题的方法。
[关于,自动控制,原理,其他论文文档]关于“自动控制原理”教学改革的研究与探索
关于“自动控制原理”教学改革的研究与探索”论文摘要:文章分析了自动控制原理的特点和教学中存在的问题,提出把握知识线索、培养创新思维、丰富教学手段以及改进实验教学等一系列教学改革的具体措施。
通过教学实践表明,取得了较好的教学效果。
论文关键词:自动控制原理;教学改革;知识线索;创新“自动控制原理”是高校自动化专业的专业基础课,是电气信息类、机械类、环境工程类等专业的学科基础课。
在整个专业知识体系中占据非常重要的地位,具有承上启下的作用。
通过对控制理论知识的学习,使学生掌握分析、测试和设计自动控制系统的基本方法,培养学生对控制系统的工程实践能力和创新能力,为后续如“计算机控制技术”、“过程控制系统”、“电气控制”、“先进控制系统”等专业课程提供理论基础和分析设计方法。
该课程内容涉及数学、物理、电子、电机、机械等多学科领域,还与实际工程系统的控制密切相关,具有内容丰富、理论性强、涉及知识面广、更新发展快等特点,有一定的深度和学习难度。
学生在学习过程中容易感到枯燥乏味,产生厌学情绪。
教师在教授过程中也容易过分强调理论知识的数学推导,忽视工程应用。
为了促进教学质量的提高,对该课程进行教学改革是十分必要的。
一、优化课程内容,把握知识线索1.重点突出随着专业口径的不断扩宽,各门课程的教学内容也不断膨胀和加深,自动控制原理课程也面临着内容多和课时少的矛盾,所以要精选课程内容,突出重点。
下面将每章中的一些重点分别加以阐述:“控制系统基本概念”重点是自动控制系统的基本工作原理,自动控制系统的结构及特点、组成和基本环节,自动控制系统的性能指标,自动控制系统的类型。
“控制系统的数学模型”重点是动态微分方程的建立,传递函数求解,系统动态结构图变换。
“线性连续系统的时域分析”重点是自动控制系统的暂态过程分析,代数稳定判据,稳态误差求解,根轨迹的绘制,用根轨迹法分析系统的性能。
“线性连续系统的频域分析”重点是频率特性的绘制,频率特性与系统时域指标之间的关系,频域指标,Nyquist判据。
自动控制理论论文15篇(基于控制系统分析的自动控制理论课程建设及实践)
自动控制理论论文15篇基于控制系统分析的自动控制理论课程建设及实践自动控制理论论文摘要:在多年自动控制理论教学实践中,笔者对“控制理论”学以致用,在充分分析课程特点、考察教学过程的基础上,利用控制理论基本思想,发挥专业优势,分别针对目标制定、反馈设置、干扰抑制、控制手段等方面找到教学活动的对应环节,摸索出适合电类、机电类专业学生学习的教学方法。
同时,对其他课程体系建设具有一定的借鉴作用。
关键词自动控制理论自动论文自动自动控制理论论文:基于控制系统分析的自动控制理论课程建设及实践[摘要]自动控制理论课是电类专业的基础课程,在课程设置和学生培养中占有重要地位。
利用控制理论基本思想,指导该课程的建设过程,分析了教学过程的系统构成特性、制约因素及相应的解决方法。
通过多年的教学实践,取得了较好的教学效果。
[关键词]自动控制理论;系统分析;反馈;课程建设0 引言深化教学改革,提高教学质量,强化素质教育是当前高等学校教改的重要主题,而更重要的是教育思维模式的更新与变革。
所谓“教有法无定法”,但每位肩负“传道、授业、解惑”职责的教师都希望收到事半功倍的效果。
在专业课自动控制理论多年的教学工作中,笔者也在不断理解社会发展变革对其的新要求,调整具体的授课思路与方法,摸索新的教学策略。
本文将控制理论恰当地应用到自动控制理论教学之中,采取反馈控制手段,在教学实践中,有效地提高教学质量。
1 课程特点及控制系统结构自动控制理论课程是电气类、机电类专业的一门理论性很强的专业基础课,在学生培养过程中占有重要的地位,一般都在大学三年级第一学期或第二学期开设。
这门课有其自身的特点,如知识系统连接较为紧密、计算性强、作图方法多;课程中知识点多且抽象,而且对数学基础要求较高,涉及到的数学知识包括高等数学、线性代数、积分变换、复变函数等;与工程实际联系较为紧密。
在教学中必须要遵循由浅入深、从易到难的规律,对先修课程应有一定程度的理解,并在此基础上以系统的、整体的观念实施教学。
自动控制原理论文六篇
自动控制原理论文六篇自动掌握原理论文范文11.1授课理论性较强授课理论性强不利于培育理论联系实际的科学观点,不利于提升同学对专业的学习爱好。
为保证掌握理论的完整性和透彻性,若老师在授课过程中把过多时间和精力集中于原理讲解和公式推导上,就很难有充分的时间将理论学问与系统应用实例相结合,造成许多同学误认为该课程是一门应用数学课程,简单产生畏难心理。
另外,定单班的同学面临毕业即就业,没有升学再深造的压力,他们所关怀的是所学学问是否会用到将来的工作岗位中。
因此,课堂上讲授过多或过深的理论学问不利于提升同学对专业的学习爱好。
1.2缺少煤矿电气背景的相关实例通过与工作后的毕业生沟通,发觉有一条信息特别突出:大部分毕业生很难将自动掌握原理中所学的分析与设计方法应用到工程实践中。
这主要是由于所学课程大部分实例与同学所学专业相关性不强,多数同学对案例中涉及的专业背景不熟识,导致同学对学习课程的必要性、重要性和有用性熟悉模糊,学习爱好不高,学习“自动掌握原理”死搬硬套,应付考试的现象严峻,缺少敏捷运用和开拓创新的思路。
上述这些问题直接弱化了“自动掌握原理”作为专业基础课程的作用。
2“自动掌握原理”授课内容调整为顺应煤炭电气化进展需求和人才培育定位,突出煤矿电气特色教学目标,从课程教学内容、教学实例等方面进行讨论和探究,对课程的基础理论与实践教学进行优化。
2.1优化授课的内容体系、深度和广度讨论各章节基本内容的联系,调整课程授课体系,以系统建模、分析和综合设计为主,突出煤炭行业背景,注意基础学问的敏捷运用。
“自动掌握原理”在传统教学上始终沿用自动化专业的授课体系,造成“自动化类”和“非自动化类”的界限模糊。
对于定单班该课程学时数少的状况,若按“自动化类”体系授课,只能加大课时信息量,造成同学对教学内容难以准时有效消化,影响教学效果。
讨论如何在有限学时内让同学娴熟把握掌握原理的基本理论,并突出煤炭电气工程实践力量培育,成为构建定单班授课体系的关键。
自动控制原理论文
自动控制原理论文研究背景和目的自动控制原理是一种重要的控制理论和技术,广泛应用于工业自动化、交通运输、机械设备、航空航天等领域。
本论文旨在深入研究自动控制原理,总结其基本原理和应用,探讨其在实际工程中的作用和优势。
自动控制原理的基本原理自动控制原理基于系统控制的理论和方法,通过对系统的建模和分析,以实现对系统状态的精确控制和调节。
其中,控制器、传感器和执行器是自动控制系统中的三个主要组成部分。
控制器根据传感器采集到的系统状态反馈信息,通过计算和比较,生成合适的控制信号,然后通过执行器对系统进行控制。
自动控制原理的应用自动控制原理在各个领域都有广泛的应用。
在工业自动化领域,自动控制原理可以实现对生产过程的自动化控制,提高生产效率和质量。
在交通运输领域,自动控制原理可以应用于交通信号灯控制、智能交通系统等,提高交通流量和交通效率。
在机械设备领域,自动控制原理可以实现对机器人的自主控制,提高生产效率和工作精度。
在航空航天领域,自动控制原理可以应用于飞行控制系统,提高飞行安全和飞行效率。
自动控制原理的优势和挑战自动控制原理具有以下优势:准确性高、响应速度快、适应性强、稳定性好等。
然而,自动控制原理也面临一些挑战,比如系统建模的精确性、参数调节的复杂性、控制器设计的难度等。
为了克服这些挑战,研究人员不断探索新的理论和方法,并结合实际工程应用进行优化和改进。
结论自动控制原理是一种重要的控制理论和技术,在各个领域都有广泛的应用。
通过深入研究和总结,可以更好地理解自动控制原理的基本原理和应用,并为实际工程应用提供指导和支持。
未来,研究人员可以进一步优化和改进自动控制原理,以适应不断发展的工程需求。
自动控制原理论文
中南民族大学自动控制原理与系统论文题目自动控制原理的发展概况及原理学院机电工程学院专业电气自动化班级 3班姓名王鹏龙学号 *********任课教师张琦2012 年 5 月焦作大学 2010 — 2011 学年第 1 学期课程作业题课程名称:自动化(专业)概论作业类型:科技论文考查形式:开卷笔试适用范围:计算机科学学院 2010年级自动化专业本科姓名王鹏龙学号100101314 总分评卷通过本课程的学习,结合《自动化专业人才培养方案(2009版)》,写一篇关于自动化专业某一课程的文章,要求:1.从《培养方案》的“学科基础课程”或“专业课程”中选择一门课程;2.你认为该课程最符合自己将来的研究或工作方向;3.总结该课程内容的历史渊源及未来发展趋势;4.归纳该课程所讲述的内容,总结最主要的思想;5.尝试分析该课程内容的基础和实质;6.尝试分析该课程的应用及其应用领域。
说明:(1)此为本课程考查的课后作业,占总成绩70%;(2)自拟文章标题;内容原创、真实;需要广泛收集并阅读材料;(3)科技论文形式;不少于5000字;格式参见“论文格式及写作指南”;(4)装订成册,并将本页装订在论文首页;(5)第16周周五17:00前,各小班收齐后统一交到9404。
评语:自动控制原理的发展概况及前景姓名:王鹏龙班级:电气3班摘要:论述了自动控制原理从无到有、各个发展时期的特点;指出了自动控制原理今后的发展方向。
关键词:自动控制原理、自动化、负反馈调节系统引言:在现代科学技术的众多领域中,自动控制技术起着越来越重要的作用。
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(即被控制量)自动地按照预定的规律运行。
1.自动控制简史(History of Automatic Control)⑴:公元前300年左右,李冰设计和建造的都江堰水利工程,运用了反馈原理⑵:公元前300年至公元前1年,古希腊出现的浮球调节装置。
自动控制原理论文
自动控制原理论文自动控制学科是近几十年来了发展起来的一门很重要的学科。
它的发展很迅速,特别是计算机的快速发展,更加快了它的发展,尤其是工业自动化技术近年来的发展。
自动化学科研究的范围也是很广泛的,对实现我国工业、农业、国防和科学技术现代化、对迅速提升我国综合国力具有重要和积极作用。
自动控制(automatic control)是指在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置,使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。
自动控制是相对人工控制概念而言的。
指的是在没人参与的情况下,利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运行。
自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。
自动控制是工程科学的一个分支。
它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响,以使得输出值接近我们想要的值。
从方法的角度看,它以数学的系统理论为基础。
我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支。
基础的结论是由诺伯特·维纳,鲁道夫·卡尔曼提出的。
举例:室内温度的调节室内温度的调节是一个简明易懂的例子。
目的是把室内温度保持在一个定值θ,尽管开窗等因素使得室内热量散发出室外(干扰d)。
为了达到这个目的,加热必须被适当的影响。
通过阀门的调节,温度就会保持恒定。
除此之外,在人们有感觉之前,暖器热水的温度也会受外界温度的干扰。
其余的例子还有三油桶系统。
自动控制领域的发展过程150多年前第一代过程控制体系是基于5-13psi的气动信号标准(气动控制系统PCS,Pneumatic Control System)。
简单的就地操作模式,控制理论初步形成,尚未有控制室的概念。
第二代过程控制体系(模拟式或ACS,Analog Control System)是基于0-10mA或4-20mA的电流模拟信号,这一明显的进步,在整整25年内牢牢地统治了整个自动控制领域。
自动控制原理论文
自动控制原理论文自动控制原理是现代工程技术中的重要基础学科,它是研究自动控制系统的基本原理、方法和技术,是控制科学与工程技术的一个重要分支。
自动控制系统是指能够自动地对被控对象进行控制的系统,其基本组成包括被控对象、控制器和执行机构。
自动控制原理的研究对象是自动控制系统的设计、分析、综合、优化、仿真等问题,其研究内容包括控制系统的数学模型、控制系统的性能分析与设计、控制系统的稳定性、鲁棒性、性能指标、控制系统的设计方法和技术等。
自动控制原理的研究内容非常丰富,主要包括控制系统的数学模型、控制系统的性能分析与设计、控制系统的稳定性、鲁棒性、性能指标、控制系统的设计方法和技术等。
其中,控制系统的数学模型是自动控制原理研究的基础,它是通过对被控对象和控制器进行建模,得到控制系统的数学描述,为控制系统的分析与设计提供了基础。
控制系统的性能分析与设计是自动控制原理研究的核心内容,它是通过对控制系统的数学模型进行分析,得到控制系统的性能指标,然后设计控制器,使得控制系统满足性能指标要求。
控制系统的稳定性、鲁棒性是自动控制原理研究的重点内容,它是研究控制系统在不同工况下的稳定性和鲁棒性,以及对控制系统的稳定性和鲁棒性进行设计。
自动控制原理的研究方法主要包括数学分析、仿真实验、实际应用等。
数学分析是自动控制原理研究的基本方法,通过对控制系统的数学模型进行分析,得到控制系统的性能指标,然后设计控制器,使得控制系统满足性能指标要求。
仿真实验是自动控制原理研究的重要方法,通过对控制系统的数学模型进行仿真实验,得到控制系统的性能指标,然后设计控制器,使得控制系统满足性能指标要求。
实际应用是自动控制原理研究的最终目的,通过对控制系统的实际应用,验证控制系统的性能指标,进而改进控制系统的设计方法和技术。
自动控制原理的研究领域非常广泛,涉及到工程技术、信息技术、生物医学、环境保护等领域。
在工程技术领域,自动控制原理主要应用于机械工程、电气工程、航空航天、交通运输等领域,用于控制机械设备、电气设备、航空器、交通工具等系统。
自动控制原理论文
文档可能无法思考全面,请浏览后下载!自动控制原理课程设计专业:测控技术与仪器设计题目:控制系统的综合设计超前校正班级:学生姓名:学号: 10号指导教师:分院院长:教研室主任:电气工程学院目录第一章课程设计内容与要求分析 (1)1.1 设计内容 (1)1.2 课程设计要求 (1)1.3 课程设计报告要求 (2)第二章超前校正理论与计算 (4)2.1 采用超前校正的一般步骤 (4)2.2 理论计算过程 (4)第三章 Matlab程序设计 (7)3.1 关于MATLAB (7)3.2 MATLAB程序的功能特点 (7)3.3 MATLAB仿真设计 (8)3.4 绘制原系统对数频率特性 (8)3.5 绘制校正装置对数频率特性 (9)3.6 绘制校正后系统对数频率特性 (10)第四章 Simulink仿真设计 (12)4.1 Simulink仿真设计 (12)4.2 原系统单位阶跃响应 (13)4.3 校正后系统单位阶跃响应 (14)4.4 校正前、后系统单位阶跃响应 (15)4.5 校正前、后系统阶跃响应曲线比较 (16)第五章硬件电路设计及参数R、C值 (17)5.1 硬件电路 (17)5.2 参数R、C的值 (18)总结 (19)参考文献 (20)附录 (21)第一章 课程设计内容与要求分析1.1设计内容针对二阶系统)1()(+=s s Ks W ,利用有源串联超前校正网络(如图所示)进行系统校正。
当开关S 接通时为超前校正装置,其传递函数11)(++-=Ts Ts K s W c c α,其中132R R R K c +=,1)(132432>++=αR R R R R ,C R T 4=,“-”号表示反向输入端。
若K c =1,且开关S 断开,该装置相当于一个放大系数为1的放大器(对原系统没有校正作用)。
图1-1超前校正电路1.2 课程设计要求1.引入该校正装置后,单位斜坡输入信号作用时稳态误差1.0)(≤∞e ,开环截止频率c’≥4.4弧度/秒,相位裕量γ’≥45°。
自动控制原理论文(DOC)
自动控制原理结课论文论文题目:时域分析的Matlab实现时域分析的Matlab实现摘要分析和设计系统的首要工作是确定系统的数学模型。
一旦建立了合理的、便于分析的数学模型,就可以对已组成的控制系统进行分析,从而得出系统性能的改进方法。
经典控制理论中,常用时域分析法、根轨迹法或频率分析法来分析控制系统的性能。
本文采用MA TLAB 语言编程实现了高阶系统时域分析,分析了其稳定性、快速性、准确性,并应用实例验证了其有效性。
[关键词] 时域分析高阶系统MATLAB 实现目录一、引言 (3)二、时域分析基础理论 (3)(一)典型输入信号和时域性能指标 (3)1、典型输入信号 (3)2、时域性能指标 (4)(二)一阶系统的时域分析 (5)1、单位阶跃响应 (5)2、单位斜坡响应 (6)3、单位脉冲响应 (7)(三)高阶系统的时域分析 (7)三、基于MATLAB实现高阶系统的时域分析 (8)四、高阶系统时域分析的MATLAB 实现 (9)(一)应用经典法求解 (10)(二)MATLAB实现 (10)1、系统稳定性分析 (10)2、系统的快速性分析 (12)3、系统的准确性分析 (13)(三)应用MATLAB分析系统的动态特性 (13)五、结论 (14)参考文献 (15)时域分析的Matlab 实现一、引言信号与系统的分析在自动控制领域有十分重要的作用。
进行分析时,一般先抽象为数学模型,然后讨论系统本身的初始状态以及不同激励时的响应。
对于高阶的微分方程,由于计算量庞大,人工计算难于实现。
经典控制理论对高阶系统进行时域分析通常采用拉氏反变换的方法求系统响应,系统阶次越高,进行拉氏反变换的困难就越大,因此,用经典法对高阶系统进行时域分析是一件较困难的事。
本文采用MA TLAB 语言编程,设计了对高阶系统进行时域性能辅助分析程序,充分发挥了MATLAB 人机交互性好、函数调用方便、数学运算与绘图功能强大的优势,使分析效率和准确性大为提高。
自动控制毕业论文
自动控制毕业论文随着自动化技术的飞速发展,自动控制作为自动化技术的重要领域,已经成为现代工业生产中不可或缺的一部分。
自动控制技术在生产工艺自动化、安全控制、环保治理、智能交通等领域中都得到了广泛应用。
本文将探讨自动化控制技术在现代工业中的应用。
一、自动控制技术的概述自动控制技术是指利用一定的方法和手段,对被控制对象进行检测、分析、处理和调节,使其达到既定的控制目标的技术。
自动控制技术的主要任务是将非自动化、半自动化的生产过程变成全自动化的,从而提高生产效率、降低成本、增强产品质量和安全性。
自动控制技术是由传感器、控制器和执行器组成的系统。
其中,传感器负责采集被控制对象的信息,控制器对信息进行处理并产生控制指令,执行器则负责将控制指令转换为动力信号,控制被控制对象的运动。
自动化控制技术的发展历程一般可以分为三个阶段:(1)传统控制阶段在这个阶段,主要采用经典的PID控制算法进行控制。
这种控制方法简单易行,但其精度较低,适用范围有限。
(2)现代控制阶段现代控制阶段兴起于20世纪60年代,这个阶段开始采用先进的控制算法,如模糊控制和神经网络控制等。
这些控制方法在控制精度和速度方面大大超过了传统的PID控制方法。
(3)智能控制阶段随着现代计算机技术和人工智能技术的不断发展,机器学习、模式识别、专家系统等技术被广泛应用于自动控制领域,形成了智能控制阶段。
在这个阶段中,通过对大量数据的学习和分析,系统可以自主决策,并对环境变化做出相应的调整。
二、自动控制技术的应用1、生产过程自动化自动控制技术在工业生产中的应用主要在于生产过程的自动化。
自动化生产系统除了提高生产效率外,还可以实现生产线的自我监控和自我诊断,从而避免生产线出现故障从而导致生产线停工的情况。
2、安全控制自动安全控制是现代工业生产中的常见需求。
它采用传感器和控制器等设备对周围环境进行监测,当环境出现危险信号时,控制系统可以在最短时间内发出指令,采取相应的措施进行安全控制。
自动控制原理课程论文(DOC)
《自动控制原理(下)》课程论文1011自动化XX2010XXXX2013.4非线性控制系统摘要:非线性控制系统是用非线性方程来描述的非线性控制系统。
系统中包含有非线性元件或环节。
状态变量和输出变量相对于输入变量的运动特性不能用线性关系描述的控制系统。
状态变量和输出变量相对于输入变量的运动特性不能用线性关系描述的控制系统。
线性因果关系的基本属性是满足叠加原理。
在非线性控制系统中必定存在非线性元件,但逆命题不一定成立。
描述非线性系统的数学模型,按变量是连续的或是离散的,分别为非线性微分方程组或非线性差分方程组。
非线性控制系统的形成基于两类原因,一是被控系统中包含有不能忽略的非线性因素,二是为提高控制性能或简化控制系统结构而人为地采用非线性元件。
关键字:非线性系统相平面法描述函数法正文:一、非线性特性典型非线性特性(1)非线性系统的特点①叠加原理无法应用于非线性微分方程中。
②非线性系统的稳定性不仅与系统的结构和参数有关,而且与系统的输入信号和初始条件有关。
③线性系统的零输入响应形式与系统的初始状态无关,而非线性系统的零输入响应形式与系统的初始状态却有关。
④有些非线性系统,在初始状态的激励下,可以产生固定振幅和固定频率的自激振荡或极限环。
(2)典型非线性特性二、非线性控制系统的应用条件非线性系统的分析远比线性系统为复杂,缺乏能统一处理的有效数学工具。
在许多工程应用中,由于难以求解出系统的精确输出过程,通常只限于考虑:①系统是否稳定。
②系统是否产生自激振荡(见非线性振动)及其振幅和频率的测算方法。
③如何限制自激振荡的幅值以至消除它。
例如一个频率是ω的自激振荡可被另一个频率是ω1的振荡抑制下去,这种异步抑制现象已被用来抑制某些重型设备的伺服系统中由于齿隙引起的自振荡。
三、非线性系统的奇特现象非线性系统中会出现一些在线性系统中不可能发生的奇特现象,归纳起来有如下几点:①线性系统的稳定性和输出特性只决定于系统本身的结构和参数。
自动控制论文15篇(浅谈自动控制理论实验教学研究)
自动控制论文15篇浅谈自动控制理论实验教学研究自动控制论文摘要:自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。
自动控制是工程科学的一个分支。
它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响,以使得输出值接近我们想要的值。
从方法的角度看,它以数学的系统理论为基础。
我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支。
基础的结论是由诺伯特·维纳,鲁道夫·卡尔曼提出的。
关键词自动控制论文自动控制自动化自动控制论文:浅谈自动控制理论实验教学研究论文关键词:自动控制理论;实验教学;创新能力论文摘要:对当前自动控制理论实验教学方法与实验仪器进行分析,提出教学方法和教学仪器的改革措施。
通过开设新的实验内容和研制新的教学仪器,使学生更好地完成自动控制理论实验的学习任务,提高学生的综合能力和创新能力。
“自动控制理论”课程是研究自动控制系统的共同规律,为自动控制系统的分析和综合提供基本理论和基本方法的一门专业基础课[1]。
该课程是一门重要的测控类专业的基础课,具有较强的理论性,与前续课程联系紧密,知识面广,学生不易理解掌握[2-3]。
学好这门课程不仅可以为后续专业课的掌握打下良好的理论基础,而且能在今后从事专业工作时,直接运用它去分析和解决实际技术问题。
对于工程实践具有重要的指导作用,受到人们的广泛重视。
在本课程的教学中,实验教学对理论知识的理解、掌握、巩固具有重要的作用。
1 当前实验教学的不足长期以来,传统的实验教学被一种固定的模式所束缚,教学内容陈旧,教学方法呆板,在一定程度上限制了学生的主动性和积极性,难以激发他们独立分析问题、解决问题的兴趣和激情,没有体验过从失败中自己寻找成功之路的经历,抑制了学生个性的发展,这样不利于对学生创新能力的培养[4]。
1.1 实验内容固定传统的实验主要是按章节进行验证性实验,实验仪器功能固定,实验只能按照实验指导书设计好的步骤进行, 学生被束缚在验证性实验中,对出现的相关问题缺少系统、多角度的分析,不利于学生创新能力的培养。
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《自动控制原理(下)》课程论文1011自动化XX2010XXXX2013.4非线性控制系统摘要:非线性控制系统是用非线性方程来描述的非线性控制系统。
系统中包含有非线性元件或环节。
状态变量和输出变量相对于输入变量的运动特性不能用线性关系描述的控制系统。
状态变量和输出变量相对于输入变量的运动特性不能用线性关系描述的控制系统。
线性因果关系的基本属性是满足叠加原理。
在非线性控制系统中必定存在非线性元件,但逆命题不一定成立。
描述非线性系统的数学模型,按变量是连续的或是离散的,分别为非线性微分方程组或非线性差分方程组。
非线性控制系统的形成基于两类原因,一是被控系统中包含有不能忽略的非线性因素,二是为提高控制性能或简化控制系统结构而人为地采用非线性元件。
关键字:非线性系统相平面法描述函数法正文:一、非线性特性典型非线性特性(1)非线性系统的特点①叠加原理无法应用于非线性微分方程中。
②非线性系统的稳定性不仅与系统的结构和参数有关,而且与系统的输入信号和初始条件有关。
③线性系统的零输入响应形式与系统的初始状态无关,而非线性系统的零输入响应形式与系统的初始状态却有关。
④有些非线性系统,在初始状态的激励下,可以产生固定振幅和固定频率的自激振荡或极限环。
(2)典型非线性特性二、非线性控制系统的应用条件非线性系统的分析远比线性系统为复杂,缺乏能统一处理的有效数学工具。
在许多工程应用中,由于难以求解出系统的精确输出过程,通常只限于考虑:①系统是否稳定。
②系统是否产生自激振荡(见非线性振动)及其振幅和频率的测算方法。
③如何限制自激振荡的幅值以至消除它。
例如一个频率是ω的自激振荡可被另一个频率是ω1的振荡抑制下去,这种异步抑制现象已被用来抑制某些重型设备的伺服系统中由于齿隙引起的自振荡。
三、非线性系统的奇特现象非线性系统中会出现一些在线性系统中不可能发生的奇特现象,归纳起来有如下几点:①线性系统的稳定性和输出特性只决定于系统本身的结构和参数。
而非线性系统的稳定性和输出动态过程,不仅与系统的结构和参数有关,而且还与系统的初始条件和输入信号大小有关。
例如,在幅值大的初始条件下系统的运动是收敛的(稳定的),而在幅值小的初始条件下系统的运动却是发散的(不稳定的),或者情况相反。
②非线性系统的平衡运动状态,除平衡点外还可能有周期解。
周期解有稳定和不稳定两类,前者观察不到,后者是实际可观察到的。
因此在某些非线性系统中,即使没有外部输入作用也会产生有一定振幅和频率的振荡,称为自激振荡,相应的相轨线为极限环。
改变系统的参数可以改变自激振荡的振幅和频率。
这个特性可应用于实际工程问题,以达到某种技术目的。
例如,根据所测温度来影响自激振荡的条件,使之振荡或消振,可以构成双位式温度调节器。
③线性系统的输入为正弦函数时,其输出的稳态过程也是同频率的正弦函数,两者仅在相位和幅值上不同。
但非线性系统的输入为正弦函数时,其输出则是包含有高次谐波的非正弦周期函数,即输出会产生倍频、分频、频率侵占等现象。
④复杂的非线性系统在一定条件下还会产生突变、分岔、混沌等现象。
四、非线性系统的分析方法(1)相平面法1.相平面:以横坐标表示X,以纵坐标x•构成一个直角坐标系,则该坐标平面成为相平面系统某一时刻的状态可以用相平面上的一个点来描述。
2.相轨迹:相平面上的点随时间变化描绘出来的曲线称为相轨迹。
如果把系统在各种出始条件下的相轨迹都画出来,则可在相平面上的到一个想轨迹曲线簇,(描述系统各种可能的运动)。
3.相平面图:相平面和想轨迹曲线簇构成相平面图。
清楚的表示系统在各种初始条件下的运动过程。
4相平面法:用相图表示非线性二阶系统过程的方法成相平面法,可分析系统的动态过程。
5与描述函数法不同指数函数法实质是令系统线性部分不动,而将其非线性部分线性化。
想平面法是令系统非线性部分原封不动,而将高阶系统线性部分简化为二阶。
所以上述两种方法各有侧重,互补长短,若同时用两种方法分析一个系统,则分析结果更加全面。
6.相平面发局限性在于只适用在定常系统,系统输入只适限于阶跃和斜坡。
7.相平面法归结为两个问题(1)绘制相平面。
(2)由相轨迹线来理解系统过程。
8.相轨迹绘制基本方法:解析法图解法实验法应用相平面法分析非线性系统的前提就是要绘制相轨迹。
Ⅰ.解析法:1.解析法就是用求解微分方程的方法找出x•(t)和x(t)的关系,从而在相平面撒谎能够绘制相轨迹。
2.应用场合:当描述系统运动的微分方程比较简单,或者可以分段线性化时,应用分析法比较方便。
3.具体方法:消去变量 t法直接积分法消去参变量,即直接解方程x∙∙=f(x,x∙) 求出x(t) ,通求导得到x∙(t) ,在x(t) 和 x•(t) 的表达式中消去参变量t ,就得到直接积分法。
因为x∙∙=dx∙/dt= dx∙/dx* dx/dt=x∙dx∙/dx则二阶系统微分方程的一般式x∙∙=f(x,x∙)可以写成 x∙dx∙/dx=f(x,x∙)若该式可以分解为g(x∙)*dx∙=h(x)dx则由∫g(x∙)dx∙=∫h(x)dx可直接找出x∙--x的关系。
Xo•,Xo为出始条件。
Ⅱ、图解法1.图解法是一种不必求出微分方程的解,而是通过各种逐步作图的方法,直接在相平面上画出相轨迹的方法。
2.适用场合3.当微分方程用解析法求解比较复杂,困难甚至不可能时,对于非线性系统,图解法尤为重要。
基本思想:光绘出相轨迹的切线方向场,然后从初始条件出发,沿方向场绘制相轨迹.二阶时不变系统一般可用常微分方程描述x``+f(x,x`)=0f(x,x`)是x`,x的解析式函数,可以是线形也可以是非线形的.可写为x`=dx`/dx*dx/dt=x`dx`/dx dx`/dx=-f(x,x`)/x` 该方程的解:x`=g(x)此方程中包含着初始条件.对于不同初始条件,它确定了不同的相轨迹.由相轨迹方程dy/dx=-f(x,y)/y给出在相轨迹在点(x,y)即(x,x`)上的切线的斜率 dy/dx=α(相轨迹上某一点斜率)把相轨迹上具备有等斜率点的连线称为等倾线.-f(x,y)/y=α等倾线方程.若在相平面里作出足够多的等倾线,并在每跟等倾线上用短线标明和相轨迹通过该线的方向(切线方向)称方向场.按方向场从起点到终点,则可绘出相轨迹.令α为不同常数在相平面上根据等倾线方可绘出若干等倾Ⅲ特殊点一.奇点1.定义:相轨迹方程dx`/dx为不定值的点2. 含义x`=0即状态变化率=0,表明系统不再运动,处于平衡状态线形系统奇点唯一非线形系统多个奇点3.计算dy/dx=0/04.奇点类型1) 稳定焦点XX2) 不稳定焦点(-1<ζ<0) 相轨迹从原点向外发散,自由运动不收敛平衡点,是周期性增幅振荡 3)稳定节点4) 不稳定节点5)鞍点6)中心点 ζ=0二. 极限环分类相平面上孤点的闭和曲线称为极限环 极限环包括 1) 稳定极限环都渐进趋向于这个极限环,后,最后人回到环上 2) 不稳定极限环3) 半稳定极限环不能产生自振荡,环内 相轨迹发散原理极限 环外相轨迹收拢极限环(2)、描述函数法xt1、描述函数的基本概念设非线性环节的输入信号为正弦信号t A t x ωsin )(=其输出)(t y 一般为非周期正弦信号,可以展开为傅氏级数∑∞=++=10)sin cos ()(n nnt n Bt n A A t y ωω若非线性环节的输入输出部分的静态特性曲线是奇对称的,即)()(x y x y --=,于是输出中将不会出现直流分量,从而00=A 。
式中:⎰=πωωπ20)(cos )(1t td n t y A n ,⎰=πωωπ20)(sin )(1t td n t y B n同时,若线性部分的)(s G 具有低通滤波器的特性,从而非线性输出中的高频分量部分被线性部分大大削弱,可以近似认为非线性环节的稳态输出中只包含有基波分量,即)sin(sin cos )(1111ϕωωω+=+=t Y t n B t n A t y式中:⎰=πωωπ201)(cos )(1t td t y A ,⎰=πωωπ201)(sin )(1t td t y B ,21211B A Y +=,111B A arctg=ϕ 2、描述函数的定义类似于线性系统中的频率特性定义:非线性元件稳态输出的基波分量与输入正弦信号的复数之比称为非线性环节的描述函数,用)(A N 来表示。
11212111)(B A arctgAB A e AYA N j ∠+==ϕ 显然,01≠ϕ时,)(A N 为复数。
3、描述函数的应用条件①非线性系统的结构图可以简化为只有一个非线性环节N 和一个线性环节)(s G 串联的闭环结构。
②非线性特性的静态输入输出关系是奇对称的,即)()(x y x y --=,以保证非线性环节在正弦信号作用下的输出中不包含直流分量。
③系统的线性部分)(s G 具有良好的低通滤波特性,以保证非线性环节在正弦输入作用下的输出中的高频分量被大大削弱。
4、描述函数的求法描述函数求解的一般步骤是:①首先由非线性特性曲线,画出正弦信号输入下的输出波形,并写出输出波形的)(ty的数学表达式。
②利用傅氏级数求出)(ty的基波分量。
③将基波分量代入描述函数定义,即可求得相应的描述函数)(AN。
以继电器非线性特性为例,说明描述函数的求解方法。
由于非线性为双位继电器,即在输入大于零时,输出等于定值M,而输入小于零时,输出为定值M-,故而,在正弦输入信号的作用下,非线性部分的输出波形为方波周期信号,且周期同输入的正弦信号π2。
其波形如下图所示。
n∑∞=++=++++=12)12sin(4)7sin715sin513sin31(sin4)(nntnMttttMtyωπωωωωπ取输出的基波分量,即tMtyωπsin4)(1=于是,继电器非线性特性的描述函数为AMAYANπϕ4)(11=∠=显然,)(AN的相位角为零度,其幅值是输入正弦信号幅值A的函数。
常见非线性特性的描述函数:①继电器非线性描述函数AMAYANπϕ4)(11=∠=②饱和非线性特性的描述函数)()(1arcsin 2)(21a A A a A a A a k A B A N ≥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+==π5、组合非线性特性的描述函数简单非线性基本连接形式有串联、并联。
(1)非线性特性的并联计算总的描述函数为)()()(21A N A N A N +=由此可见,若干个非线性环节并联后总的描述函数,等于个并联环节描述函数之和。
(2)非线性环节的串联 两个非线性环节相串联,串联后总的非线性特性的描述函数并不等于个串联环节描述函数的乘积。
而是应该先求出这两个串联非线性特性的等效非线性特性,然后再求这个等效非线性特性的描述函数。