自控理论
自动控制理论
首页 上页 下页 末页 结束
电气与新能源学院
2019/12/16
5
如何找我？
刘平，男
Qq: 22478844
自
动 控
电话：
，13872464572（移动）
制 理
办公地点：电气实验楼2楼201-3房间,即
论 D201-3。
时间：白天没课的时候随时都行。
首页 上页 下页 末页 结束
电气与新能源学院
第一章第一章绪论绪论第二章第二章控制系统的数学模型控制系统的数学模型第三章第三章控制系统的时域分析控制系统的时域分析第四章第四章根轨迹法根轨迹法第五章第五章频率分析法频率分析法第六章第六章控制系统的综合校正控制系统的综合校正第七章第七章pidpid控制与鲁棒控制控制与鲁棒控制第八章第八章离散控制系统离散控制系统第九章第九章状态空间分析法状态空间分析法444电气与新能源学院首页上页下页201920192019121212303030教材及参考书1自动控制理论邹伯敏主编机械出版社2自动控制原理蒋大明著华南理工大学出版社1992年版5自动控制原理梅晓榕主编科学出版社6自动控制理论文锋编著中国电力出版社1998年版555电气与新能源学院首页上页下页201920192019121212303030考核方式
动 统和状态空间分析等。
控
制
具体来说，包括以下几个章节：
理
论 第一章 绪论
第二章 控制系统的数学模型
第三章 控制系统的时域分析
第四章 根轨迹法
第五章 频率分析法
首页
上页 第六章 控制系统的综合校正
下页 第七章 PID控制与鲁棒控制
末页
结束 第八章 离散控制系统
第九章 状态空间分析法
电气与新能源学院Байду номын сангаас
自动控制理论发展简史
自动控制理论发展简史（经典部分）牛顿可能是第一个关注动态系统稳定性的人。
1687年，牛顿在他的《数学原理》中对围绕引力中心做圆周运动的质点进行了研究。
他假设引力与质点到中心距离的q 次方成正比。
牛顿发现，假设q>-3 ,则在小的扰动后，质点仍将保留在原来的圆周轨道附近运动。
而当q≤-3时，质点将会偏离初始的轨道，或者按螺旋状的轨道离开中心趋向无穷远，或者将落在引力中心上。
在牛顿引力理论建立之后，天文学家曾不断努力以图证明太阳系的稳定性。
特别地，拉格朗日和拉普拉斯在这一问题上做了相当的努力。
1773年，24岁的拉普拉斯“证明了行星到太阳的距离在一些微小的周期变化之内是不变的”。
并因此成为法国科学院副院士。
虽然他的论证今天看来并不严格，但他的工作对后来李亚普诺夫的稳定性理论有很大的影响。
直到十九世纪中期，稳定性理论仍集中在对保守系统研究上。
主要是天文学的问题。
在出现控制系统的镇定问题后，科学家们开始考虑非保守系统的稳定性问题。
James Clerk Maxwell是第一个对反馈控制系统的稳定性进行系统分析并发表论文的人。
在他1868年的论文“论调节器”(Maxwell J C.On Governors. Proc. Royal Society of London,vol.16:270-283,1868)中，导出了调节器的微分方程，并在平衡点附近进行线性化处理，指出稳定性取决于特征方程的根是否具有负的实部。
Maxwell的工作开创了控制理论研究的先河。
Maxwell是一位天才的科学家，在许多方面都有极高的造诣。
他同时还是物理学中电磁理论的创立人(见其论文“A dynamical theory of the electromagnetic field”，1864)。
目前的研究表明，Maxwell事实上在1863年9月即已基本完成了其有关稳定性方面的研究工作。
约在1875年，Maxwell担任了剑桥Adams Prize的评奖委员。
自控理论 6-3频率响应法校正
1﹑校正的作用
曲线Ⅰ 小 系统稳定 曲线Ⅰ: K小,系统稳定 具有良 系统稳定,具有良 好暂态性能,但稳态性能不满 好暂态性能 但稳态性能不满 足要求。 足要求。 曲线Ⅱ 曲线Ⅱ: K大,稳态性能满足要 大 稳态性能满足要 但闭环系统不稳定。 求,但闭环系统不稳定。 但闭环系统不稳定 曲线Ⅲ 加校正后,稳态 稳态、 曲线Ⅲ: 加校正后 稳态、暂态 性能及稳定性均满足要求。 性能及稳定性均满足要求。 2﹑频率法校正的指标： 频率法校正的指标： 开环 : γ，K g，ω c ; 闭环： ω 闭环： r，M r，ω b
二.串联滞后校正 串联滞后校正
1.滞后校正的原理 滞后校正的原理
(1)利用滞后校正装置的高 频幅值衰减特性 ↓ ωc →↑ γ (2)保持系统的暂态性能不 （γ 不变， c不 变 不变， ω ， 变），提高低频段幅值 以减小系统ess 。 ），提高低频段幅值
2. 设计步骤 (1) 据ess的要求确定 的要求确定K; (2) 绘未校正系统 绘未校正系统Bode图,求未校系统 γ0 ; 图 求未校系统
0.38 s + 1 12 ⋅ 开环传函 G ( s ) = GcG0 = 0.12 s + 1 s( s + 1)
检验 γ (ω c2 ) = 1800 + ∠G(jω c2 )
将ωc2 = 4.6代入
= 1800 + ( tg −1 0.38 × 4.6 - tg −1 0.12 × 4.6 - 90o - tg −1 4.6)
-40 19dB
ω
2 -60 -60
0.1 Gc(s)
0.55
1 -40
Gc(s)G0(s)
∠Gc(s)G0(s)
自控理论 4-6频域指标与时域指标的关系
2 −40
ω
作业
4 - A -14、 4 -B - 4 、
K s(Ts + 1)
c(t)
例：已知最小相位系统的开环对数幅频特 性曲线，试求： 性曲线，试求：
L(ω)
(1) 开环传递函数 开环传递函数G(s)； ； (2) 剪切频率 ωc ； (3) 相角裕量 γ(ωc)； (4) r(t)=(1/4)t2 时的 ess 。
6 0
−40 −20 0.5
ωc
令 G ( jω c ) = 1,
解得
ω c = ω n − 2ζ 2 + 4ζ 4 + 1
γ = 180 + ϕ (ω c ) = tg
0 −1
(4 − 30)
(4 − 31)
求γ
2ζω n
ωc
将式(4-30)代入式 代入式(4-31)得 将式 代入式 得
求γ
γ = 180 + ϕ (ω c ) = tg
2.
r(t)
25 s( s + 6)
c(t)
ωn2 =25 得 ζ =0.6 ωn=5
2ζ = 59.2 0
γ = tg
−1
− 2ζ 2 + 4ζ 4 + 1
ω c = ω n − 2ζ 2 + 4ζ 4 + 1 = 3.58
3.
Mr =
1 2ζ 1 − ζ
2
= 1.04
ω r = ω n 1 − 2ζ 2 = 2.65
结论
8 t sω c = tgγ
(4 − 36)
( 2) ω c与ζ、ω n 都有关,当ζ 一定，ω c ↑→ ω n ↑→ t s ↓ 一定，
自控理论2-4信号流图
∑P ∆
n
K
-∑L3+…+(-1)m ∑Lm
所有不同回路的增益之和; 回路的增益之和 其中: 其中 ∑L1 —— 所有不同回路的增益之和 ∑L2 — 所有两个互不接触回路增益乘积之和 所有两个互不接触回路增益乘积之和; ∑Lm — 所有 个互不接触回路增益乘积之和 所有m个互不接触回路增益乘积之和 个互不接触回路增益乘积之和.
x1 a x2
。
例
ax0 − x1 + bx 2 = 0 cx0 + dx1 − x 2 = 0
( 2 − 60)
信号流图不唯一。 信号流图不唯一。 可改写为
x1 = ax 0 + bx 2 x 2 = cx 0 + dx1 ( 2 − 61)
或 x1 = − c
1 x0 + x2 d d x = − a x + 1 x 0 1 2 b b
例 求系统的传递函数矩阵
解 ∆=1−ΣL1=1-G1G2 ∆=1− =1C1 ( s ) G1 G11 ( s) = = R1 ( s ) 1 − G1G2
C1 ( s) G4 G12 ( s ) = = R2 ( s ) 1 − G1G 2
G3 C 2 ( s) G 21 ( s ) = = R1 ( s ) 1 − G1G 2
二. 信号流图的绘制与等效变换
1.绘制方法（与方框图相似） 1.绘制方法 与方框图相似） 绘制方法（ 由物理方程，经拉氏变换成代数方程， 由物理方程，经拉氏变换成代数方程，写成因 果式，绘出局部流图，互联成系统信号流图。 果式，绘出局部流图，互联成系统信号流图。
例2-11 试将方框图化为信号流图
Φ( s ) = C ( s) G( s ) = R( s ) 1 + G ( s ) H ( s ) ( 2 − 46)
自动控制理论知识点总结
1.自控系统的基本要求：稳定性、快速性、准确性（P13）稳定性是由系统结构和参数决定的，与外界因素无关，这是因为控制系统一般含有储能元件或者惯性元件，其储能元件的能量不能突变。
因此系统收到扰动或者输入量时，控制过程不会立即完成，有一定的延缓，这就使被控量恢复期望值或有输入量有一个时间过程，称为过渡过程。
快速性对过渡过程的形式和快慢提出要求，一般称为动态性能。
准确性过渡过程结束后，被控量达到的稳态值（即平衡状态）应与期望值一致。
但由于系统结构，外作用形式及摩擦，间隙等非线性因素的影响，被控量的稳态值与期望值之间会有误差的存在，称为稳态误差。
+2.选作典型外作用的函数应具备的条件：1）这种函数在现场或试验室中容易得到2）控制系统在这种函数作用下的性能应代表在实际工作条件下的性能。
3）这种函数的数学表达式简单，便于理论计算。
常用典型函数：阶跃函数，幅值为1的阶跃称为单位阶跃函数斜坡函数脉冲函数，其强度通常用其面积表示，面积为1的称为单位脉冲函数或δ函数正弦函数，f(t)=Asin(ωt-φ)，A角频率，ω角频率，φ初相角3.控制系统的数学模型是描述系统内部物理量（或变量）之间关系的数学表达式。
（P21）静态数学模型：在静态条件下（即变量各阶导数为零），描述变量之间关系的代数方程动态数学模型：描述变量各阶导数之间关系的微分方程建立数学模型的方法：分析法根据系统运动机理、物理规律列写运动方程实验法人为给系统施加某种测试信号，记录其输出响应，并用合适的数学模型去逼近，也称为系统辨识。
时域中的数学模型有：微分方程、差分方程、状态方程复域中的数学模型有：传递函数、结构图频域中的数学模型有：频率特性4.非线性微分方程的线性化：切线法或称为小偏差法（P27）小偏差法其实质是在一个很小的范围内，将非线性特性用一段直线来代替。
连续变化的非线性函数y=f（x），取平衡状态A为工作点，在A点处用泰勒级数展开，当增量很小时略去高次幂可得函数y=f（x）在A点附近的增量线性化方程y=Kx，其中K是函数f（x）在A 点的切线斜率。
自控理论实验实验指导书(LABVIEW)
目录一．自动控制理论实验指导1．概述 (1)2．实验一典型环节的电路模拟和软件仿真研究 (5)3．实验二典型系统动态性能和稳定性分三典型环节（或系统）的析 (12)4．实验频率特性测量 (16)5．实验四线性系统串联校正 (21)6．实验五典型非线性环节的静态特性 (26)7．实验六非线性系统相平面法 (31)8．实验七非线性系统描述函数法 (37)9．实验八极点配置全状态反馈控制 (42)10．实验九采样控制系统动态性能和稳定性分析的混合仿真研究 (49)11．实验十采样控制系统串联校正的混合仿真研究 (53)二．自动控制理论对象实验指导1．实验一直流电机转速控制实验 (57)2．实验二温度控制实验 (60)3．实验三水箱液位控制实验 (62)三．自动控制理论软件说明1．概述 (64)2．安装指南及系统要求 (67)3．功能使用说明 (69)4．使用实例 (79)概述一．实验系统功能特点1．系统可以按教学需要组合，满足“自动控制原理”课程初级和高级实验的需要。
只配备ACT-I实验箱，则实验时另需配备示波器，且只能完成部分基本实验。
要完成和软件仿真、混合仿真有关的实验必须配备上位机（包含相应软件）及USB2.0通讯线。
2．ACT-I实验箱内含有实验必要的电源、信号发生器以及非线性和高阶电模拟单元，可根据教学实验需要进行灵活组合，构成各种典型环节和系统。
此外，ACT-I实验箱内还可含有数据处理单元，用于数据采集、输出以及和上位机的通讯。
3．配备PC微机作操作台时，将高效率支持“自动控制原理”的教学实验。
系统提供界面友好、功能丰富的上位机软件。
PC微机在实验中，除了满足软件仿真需要外，又可成为测试所需的虚拟仪器、测试信号发生器以及具有很强柔性的数字控制器。
4．系统的硬件、软件设计，充分考虑了开放型、研究型实验的需要。
除了指导书所提供的10个实验外，还可自行设计实验。
二．系统构成实验系统由上位PC微机（含实验系统上位机软件）、ACT-I实验箱、USB2.0通讯线等组成。
自控原理
自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。
它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制，二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪，火炮定位系统，雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。
到战后，以形成完整的自动控制理论体系，这就是以传递函数为基础的经典控制理论，它主要研究单输入-单输出，线形定常数系统的分析和设计问题。
20世纪60年代初期，随着现代应用数学新成果的推出和电子计算机的应用，为适应宇航技术的发展，自动控制理论跨入了一个新阶段——现代控制理论。
他主要研究具有高性能，高精度的多变量变参数的最优控制问题，主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。
目前，自动控制理论还在继续发展，正向以控制论，信息论，仿生学为基础的智能控制理论深入。
为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的总体，这就是自动控制系统。
在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值，例如温度，压力或飞行航迹等；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。
在反馈控制系统中，控制装置对被控装置施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务，这就是反馈控制的原理。
同时自动控制原理也是现在高校自动化专业的一门主干课程，是学习后续专业课的重要基础，也是自动化专业硕士研究生入学必考的专业课。
该课不仅是自动控制专业的基础理论课，也是其他专业的基础理论课，目前信息科学与工程学院开设本课程的专业有计算机、电子信息、检测技术。
该课程不仅跟踪国际一流大学有关课程内容与体系，而且根据科研与学术的发展不断更新课程内容，从而提高自动化及相关专业的整体学术水平。
自控理论9-2状态空间表达式的建立
令 x1 = y
& x2 = y L x = y( n−2) n−1 xn = y( n−1)
& y( n) + a1 y( n−1) + L+ an−1 y + an y = bmu
& 则 x1 = x2 & & x = Ax + Bu x2 = x3 y = Cx L x = x & n−1 n xn = y( n) = −an x1 − an−1 x2 −L− a1 xn + bmu &
将上例化为能观标准型
1 0 0 A= 0 0 1 − 12 − 19 − 8
0 B = 0 1
4s + 10 W (s) = 3 s + 8s2 + 19s + 12
C = [10 4 0]
能观型
& x1 0 0 − 12 x1 10 x = 1 0 − 19 x + 4 u & 2 2 x3 0 1 − 8 x3 0 &
Y (s) bm W (s) = = n U(s) s + a1sn−1 + L+ an−1s + an
x的选择：选择输出y(t)及其各阶导数作为状态变量。 的选择：选择输出 及其各阶导数作为状态变量 及其各阶导数作为状态变量。 的选择
x的选择：选择输出y(t)及 的选择：选择输出 及 的选择 其各阶导数作为状态变量。 其各阶导数作为状态变量。
(9 − 14b)
例 将微分方程化为能控标准型 &&& + 8&& + 19 y + 12 y = 4u + 10u & & y y
埃德加自控考研笔记
埃德加自控考研笔记埃德加是一位即将参加考研的学子，为了更好地备考自控专业，他整理了一份考研笔记。
以下是他的笔记摘录，旨在帮助其他考生更好地备考。
一、自控概述自控是一门关注人类行为控制机制的学科，研究如何实现目标并控制自身行为。
自控理论涵盖了认知、情感、动机和行为等方面。
二、自控原则1. 自我目标设定：制定明确的目标，包括长期目标和短期目标，为自己的行为控制提供方向。
2. 反馈和评估：及时获得自己行为的反馈信息，评估行动的效果，根据反馈结果进行调整和改善。
3. 功能分解：将复杂的目标分解为可行的具体步骤，逐步实现目标。
4. 自我激励：学会奖励自己并保持积极的心态，提高对学习的主动性和积极性。
5. 时间管理：制定合理的学习计划，合理分配时间，高效利用时间资源。
三、自控方法1. 任务分解法：将复杂的任务分解为小目标，逐步完成每个小目标，最终完成整个任务。
2. 时间规划法：考生可以制定详细的学习计划表，并合理安排每天的学习时间，提高学习效率。
3. 奖惩机制：制定奖惩机制，对完成任务给予奖励，对未按时完成任务进行惩罚，增强学习的自觉性。
4. 记忆方法：采用归纳法、联想法、串联法等记忆方法，提高对知识点的记忆和理解。
5. 知识整理法：将学习到的知识进行整理梳理，制作思维导图或总结笔记，加深记忆。
6. 激励方式：将学习和备考过程转化成一种有趣的挑战，为自己设定小目标，并适时给自己奖励和鼓励。
四、自控实践1. 坚定信念：相信自己能够取得好成绩，并为此付出努力。
2. 制定计划：根据自身情况和考研大纲，合理安排每天的学习任务和时间。
3. 培养好习惯：建立良好的学习习惯，固定时间段学习，保持专注力。
4. 与他人交流：多与同学交流学习经验，互相鼓励、督促，共同进步。
5. 管理压力：学会放松自己，保持积极的心态，通过适当的放松活动减轻学习压力。
五、自控的意义自控不仅对考研备考有重要意义，更是人生发展的核心能力。
通过自控，可以提高学习和工作的效率，实现个人目标并不断提升自己。
《自控理论》复习题
《自控理论》复习题1设二阶控制系统的单位阶跃响应曲线如图所示，若该系统为单位反馈控制系统， 试确定其单位传递函数。
解：由图知，该系统为欠阻尼二阶系统，从图中直接得出%30%=σ s t p 1.0=根据公式3.0%21==--ζπζσe解得 358.0)(ln )(ln 222=+=σπσζ 1.012=-=ζωπn p t 1265.331-=-=s t p n ζπω于是开环传递函数为)1.24(3.1132)2()(2+=+=s s s s s G n ζωω2设电子心率起搏器系统如图所示，其中模仿心脏的传递函数相当于一纯积分器。
要求： 若5.0=ζ对于最佳响应，问起搏器的增益K 应为多大？解：系统的开环传递函数为：)105.0()(+=s s Ks G所以闭环传递函数 Ks s KK s s K s 202020)105.0()(2++=++=φ5.0,202,202===ζζωωn n K解之得：K=20 20=n ω3已知反馈系统的开环传递函数为)110)(15(10)()(++=s s s H s G 试用奈氏判据判断系统的闭环稳定性。
解 系统开环频率特性为1800)()(010)0()0()110)(15(10)()(-∠=∞∞∠=++=j H j G j H j G j j j H j G ωωωω由于Im[)()(ωωj H j G ]<0 ω∀，故幅相曲线与负实轴没有交点，)(ωϕ从 0递减至 180-。
作幅相曲线。
开环系统的所有极点都在s 的左半面，P=0。
而由开环幅相曲线可知，开环幅相曲线逆时针包围（-1，j0）点的圈熟数N=0。
根据奈氏判据，闭环极点位于s 的右半面的个数Z=P-2N=0系统闭环稳定。
上述结果推广到一般情况)1)(1()()(11++=s T s T Ks H s G 对于所有的K ，1T ，2T ，其幅相曲线和图4设反馈控制系统中，1)(,)5)(2(*)(2=++=s H s s s K s G 要求：（1）概略绘制系统根轨迹图，判断系统的稳定性。
自动控制理论概述
8.1 传感器的选用
• 8.1.2 传感器选择的一般步骤 选择传感器总的原则是：在满足对传感器所有要求的情况
下，力求成本低、工作可靠且便于维修的原则，即性能价格 比要高的原则。一般可按下列步骤进行： 1 ．借助于传感器分类表。即按被测量的性质，从典型应用中可 以初步确定几种可供选用的传感器的类别。 2 ．借助于常用传感器比较表。即按测量的范围、测量精度及环 境要求等进一步确定传感器的类别。 3 ．借助于传感器的产品目录。根据所选的传感器的类别，借助 产品目录，选出传感器的规格、型号、性能和尺寸。
图1-3 直流电动机转速闭环控制方框图
闭环控制特点
循环控制， 路径闭合
系统精度高， 抗干扰能力强
结构复杂，元 件和参数配置 要求较高
第一章 自动控制的基本概念
1.4 自动控制系统的分类
定值、随动和程序控制系统
定值控制系统 系统给定值（参考输入）为恒定常数，这种控制系统称为定值控制
系统，这种系统可通过反馈控制使系统的被控参数（输出）保持恒定、 希望的数值。
返回
8.1 传感器的选用
由于传感器精度的高低、性能的好坏直接影响到检测的 结果，影响到自动检测系统的品质和整个系统的运行状态 ，因此，选择合适的传感器是一个很重要环节。
• 8.1.1 传感器的选择要求 传感器的选择要求是全面的、严格的，是选用传感器的依
据。具体要求主要有以下几点： 1)技术指标要求。
如绝缘电阻、耐压等级及接地保护等。
上一页 下一页 返回
8.1 传感器的选用
5）可靠性要求 如抗干扰、使用寿命、无故障工作时间等。
6）维修及管理要求 如结构简单、模块化、有自诊断能力、有故障显示等。 上述要求又可分为两大类：一类是共同的要求，如线性度
自控理论 2-3系统方框图
例2-7 绘制例2-6速度控制系统的方框图 绘制例2 解 由式(2-36) ～式(2-41)列方程 由式(2(2-41)列方程
N ( s) = N 1 ( s) + N 2 ( s) − K m (Ta s + 1) Ku N1 ( s) = M c ( s ), N 2 ( s ) = U a ( s) 2 2 TmTa s + Tm s + 1 TmTa s + Tm s + 1
4．绘制
先绘各部分的方框图，再按信号传递关系连 先绘各部分的方框图， 接成整个系统的方框图。对复杂系统。 接成整个系统的方框图。对复杂系统。可按下列 顺序整理方程组。 顺序整理方程组。 (1) 以输出量作为第一个方程左边的量; 以输出量作为第一个方程左边的量; (2) 从第二个方程开始,每个方程左边的量是上一方 从第二个方程开始, 程右边的中间变量; 程右边的中间变量; (3) 输入量至少要在一个方程的右边出现。 输入量至少要在一个方程的右边出现。
I(s)
1 R2
I2
1 U0(s) C2s
1 [U i ( s ) − U ( s )] I 1 ( s) = R1
(3)绘方框图 (3)绘方框图
Ui(s)
1 I1 R1
有三个相互交叉的闭环
1 U I C1 s
1 R2
I2
1 U0(s) C2s
(4)化简 (4)化简 注意: 相加点移到相加点上 分支点移到 注意: 相加点移到相加点上,分支点移到分支点 移到相加点 移到分支点 相加点与分支点不能交叉移 不能交叉移。 上; 且相加点与分支点不能交叉移。
C(s)
G1 G 2 G 3 C ( s) = R( s ) 1 + G 2 G 3 (G 4 + G 5 ) + G1G 2 G 3 G 6
自控理论4-2极坐标图市公开课一等奖省赛课微课金奖PPT课件
17) )
令 Im[G( jw )] 0 得 w1 0, w2 17 与实轴交点：Re[G( jw1 )] 100, Re[G( jw2 )] 8
令 Re[G( jw )] 0 得 w 1.2
与虚轴交点：
Im[G( jw )] w1.2 56.8
w 17 -8
Im
w=∞ w1.2 -j56.8
令 Re G(jw )H (jw ) 0 求得w代入Im G(jw )H (jw )中，即得与虚轴的交点
再取几个w点计算A(w )和j (w )，即可得
Nyquist图的大致形状。
第15页
例 绘制开环系统极坐标图。
G(s)
1000
(s 1)(s 2)(s 5)
解 此系统 ν= 0，n - m = 3, G(j 0)=100∠0 0 ； G(j∞)=0∠(n-m)(-900)= 0∠-270 0
wn
wr
第5页
Im
振荡步骤 G( jw )
G(s)
w
2 n
s2
2wn s
w
2 n
A: w r w n
1 2 2
1
B:
A(w n )
1
2
M r 2 1 2
j (w n ) 90o
0
1
Re
A
B
第6页
7. 二阶微分步骤
G( jw )
(1
w
2T
2
)2
(2wT
)2
tg
1
1
2wT w 2T
第18页
G( jw )H ( jw )
10
jw(1 j0.2w )(1 j0.05w )
中频段:
自我控制理论的研究综述
自我控制理论的研究综述摘要：近二三十年以来，自我控制一直是心理学研究的热点问题。
自我控制就是以自我为主体，根据情景需要和主体意图对自己的心理活动及其发展施加影响，并制定某种标准或规范，从而对行为做出执行或停止。
无论是对自我控制的心理机制的探索还是对在生活中如何培养自我控制能力对我们都有着重大的意义。
因此，本文将对自我控制心理机制研究的理论进展、自我控制的毕生发展、自我控制的影响因素、自我控制的资源模型及其自我控制的培养几个方面进行介绍。
关键词：自我控制儿童情绪系统注意抚养方式1自我控制概念的界定人们对自我控制的思考起源较早，但有关自我控制的概念，国内外学者至今还没有达成统一的看法，甚至于还没有一个统一的用词。
1．1国外学者的界定(1) 不仅指服从权威及接受他人施加的行为标准，而且指根据自我选择的信念和目标行事(Savage，1991) [1]；(2) 对年幼儿童来说，自我控制能力主要表现在对成人要求的顺从，并且做出积极适当的行为；(3) 指对违反社会道德标准的冲动的抑制。
就这一定义来说与自我控制相反的特征就是攻击性。
(4) 指克制一个优势反应而执行一个劣势反应的能力。
1．2国内学者的界定(1)对优势反应的控制，对劣势反应的唤起(桑标，陈伟民，2002) [2]；(2)指人适时地调整自己的行动、情绪以及其它各种活动，以符合完成某种活动目标的需要(肖晓滢1991) [3]；(3)是指在意志行动中能够自觉、灵活地控制自己的情绪，约束自己的动作和言语方面的品质。
(叶奕乾，1997)[4]；(4)以自我为主体，根据情景需要和主体意图对自己的心理活动及其发展施加影响，并制定某种标准或规范，从而对行为做出执行或停止[5]；2自我控制心理机制研究的理论进展2．1A．Gifford关于自我控制心理机制的论述Gifford将个体自我控制行为还原为一种选择行为，并提出了以生理因素为基础的自我控制模型[6]。
Gifford认为自我控制本质上是个体在具有不同价值的行为中进行选择的过程。
第五次课自动控制理论讲解
2
G( jw)
K
1
w
j
w2
2
jw
1
j
w w1
1
j
w w3
它在wc处得相角为
(wc )
90
2 arctan
wc w1
2 arctan
wc w2
arctan
wc w3
90 (144 ~ 180) 144 18 108 ~ 144
即相位裕量 在 72 ~ 36 之间
★
三、闭环系统得性能分析 5、6-7 ★
w0 (jw)0 KG0 ( jw) 1 K
当v = 1时,闭环幅频 特性得零频值为
M (0) lim w0
KG0 ( jw) (jw)1 KG0 ( jw)
1
说明:0型与I型及以上系统零频值M(0)得差异,反映了它们跟随阶跃输
入时稳态误差得不同,前者有稳态误差,后者没有稳态误差。
2、频带宽度
即相位裕量 在 18 ~ 18 之间
[说明]:条件只就是必要而非充分得。
作业 pp、218-219: 5-13
第五章 频率响应法
• 5、1 频率特性 • 5、2 对数坐标图 • 5、3 极坐标图 • 5、4 用频率法辨识线性定常系统得数学模
型 • 5、5 奈奎斯特稳定判据 •• 55、、67 相频对域稳性定能性指分标析与时域性能指标之间得 • 5关、系7 频域性能指标与时域性能指标之间得
K
s(1 0.2s)(1 0.05s)
试求:K = 1时得 Kg 与 解 基于在wg处开环频率特性得相角为
(wg ) 90 arctan 0.2wg arctan 0.05wg 180
自控知识点整理
自控1、自动控制：无人直接参与、控制装置（控制器）、控制对象、被控量、预定规律。
2、自动控制理论的研究对象：自动控制系统。
3、自动控制系统组成：控制器（控制装置，又分检测装置、执行装置和校正装置）、被控对象。
（给定装置；比较、放大装置；执行装置；测量与变送装置；校正装置；被控对象）4、发展：经典（二战后），现代（20世纪60年代初）、大系统和智能控制（近年）。
5、自动控制比人工控制：利用控制器代替人完成控制。
6、开环：无被控量反馈，没有闭合，给定信号。
7、闭环：有被控量反馈，有闭合，偏差信号。
8、按给定信号特征，有恒值（给定量一经设定维持不变）；随动（又称伺服，给定量变化且变化规律未知）；程序（按事先设定规律变化）。
9、按系统中元件特征，有线性（全部，线性微分方程）；非线性（一个或多个）。
10、按系统中信号形式，有连续（微分方程）；数字（差分方程）。
11、自动控制系统的基本控制要求：稳、快、准。
12、数学模型：描述系统或元件输入量、输出量以及内部各变量之间关系的数学表达式。
动态模型：描述各变量动态关系的数学表达式。
13、微分方程：电阻R ；电容Cs 1；电感Ls ；积分s1；微分s 。
14、拉氏变换：15、传递函数：线性定常系统，输出拉氏变换比输入拉氏变换。
两种表示方法，零极点分布图16、典型环节传函： （1）比例K s G =)( （2）积分Tss G 1)(=（3）微分Ts s G =)( （4）惯性11)(+=Ts s G （5）振荡222222121)(nn n s Ts s T s G ωζωωζ++=++= （6）延迟s e s G τ-=)(17、结构图：信号线、综合点（比较点或运算点）、引出点和方框。
化简：并联；串联；反馈。
18、信号流图、梅逊公式 19、几种常用传递函数： （1）给定量传函：)()(s R s C r r =Φ；干扰量传函：)()(s N s C n n =Φ )()()()()(s N s s R s s C n r Φ+Φ= （2）给定量误差出传函：)()(s R s E r e =Φ；干扰量误差传函：)()(s N s E n en =Φ )()()()()(s N s s R s s E en e Φ+Φ=20、典型输入信号：阶跃（常值信号）；斜坡（等速信号）；抛物线；单位脉冲；正弦。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
经变换得：
fd(ty )m d2 y(t)k(ty )F (t)（2-3） dt d2t
式中，f为阻尼系数；k为弹簧的弹性系数。
拉氏变换
设f(t)是变量t的函数，如果积分：
f(t)estdtF(s) 0
存在，则我们称F（s）是f（t）的拉氏变换。其 中，s为复变函数，F（s）一般为复变函数。
用解析法推演系统数学模型的前提是对系统的作 用原理和系统中各元件的物理属性有着深入的了 解。
列写系统微分方程式的一般方法
用解析法建立系统数学微分方程式的一般步骤是：
1）根据基本的物理、化学等定律，列写出系统 中的输入与输出的微分方程式。
2）确定系统的输入与输出量，消去其中多余 的中间变量，从而求得系统输出与输入间的微 分方程式。
控制系统的数学模型
数学模型
系统的数学模型就是描述系统输入、输出变量 以及内部其它变量之间关系的数学表达式。
实际存在的系统的动态性能都可以通过数学模 型来描述（例如微分方程、传递函数等。）
建立合理的控制系统数学模型是控制系统分 析中最重要的内容，与系统性能密切相关。
控制系统的数学模型
建立系统数学模型的方法有解析法和实验法两种。
拉氏变换
1、求单位阶跃函数f(t)的拉氏变换。
0, t 0 f (t) 1, t 0
L[f(t)]01esd t t 1s
estd(st)
0
1 s
e
st
t 0
1 s
拉氏变换
2、求 f (t) eat拉氏变换。
L[f(t)] eae t stdt 0
e d (sa)t t
0
s0
[ts2est] t01 s 0 2testdt
2 testdt s0
2 s
•
1 s2
2 s3
拉氏变换
5、求 f(t)si n0t 拉氏变换。
L [f ( ts )]s i00 n tse i s n0 tt te s0 dt ts 2 0 e s s isnc 0tte o s0 tt t s t 0 0 s0 s0 2 0 2 cL [o0s st e0 sitdt]nt
0
[s 1ae(sa)t]t 0
1 sa
拉氏变换
3、求f(t)=t的拉氏变换。
L[f(t)] testdt 1 td(est)
0
s0
[s test] t01 s 0 estdt
1 estdt
s0
1 s2
拉氏变换
4、求 f (t) t2 拉氏变换。
L[f(t)] t2estdt1 t2d(est)
L ddf(tt) 0 ddf(tt)estdt
Lddf(tt)sF (s)f(0)
令f(0)=0,则得
Lddf(tt) sF(s)
拉氏变换
积分的拉氏变换
f 1 ( t ) f ( t ) d t t f ( t ) d t f ( t ) dt
0
t 0
求导得 两边作拉氏变换
解析法:根据系统及元件各变量之间所遵循的基本 物理、化学等定律，列写出每一个元件的输入-输 出的关系式，然后消去中间变量，从而求得系统 输出与输入的数学表达式。
实验法：即根据对系统的观察，通过测量所得到 的输入、输出数据，推断出系统的数学模型。
列写系统微分方程式的一般方法
研究一个自动控制系统单是分析系统的作用原理 及其大致的运动过程是不够的、必须同时进行数 量上的分析，才能做到深入的研究并将其有效地 应用到实际工程中去。
消去中间变量，则得
LC dd2u 2 tcRC ddu ctucur
（2-1）
例2-2 已知R-C网络如图2-2所示，试写出该网络 输入与输出间的微分方程。
解 对于图2-2所示的电路，由基尔 霍夫定律写出下列方程组
1 (i1i2)d ti1R1ur
C1
1 i2d ti2R 21 (i1i2)dt
d[f1(t)] f(t) dt s[L f 1 (t) ]f 1 (0 ) F (s )
设初始条件为零
L[f 1(t)]F(s) s
拉氏变换
G (s)b a00 ssm n b a11ssm n 1 1 a bm n 1 1ss a bn m
Q (s) a 0 sn a 1 sn 1 a n 1 s a n
二、机械位移系统
例2-3 设弹 簧-质量-阻 尼器系统， 如图2-3所 示。试求外 力与质量块 位移之间的 微分方程式。
ky(t)
m d 2y (t ) dt 2
f dy (t ) dt
二、机械位移系统
根据牛顿第二定律，该系统在外力的作用下，当 抵消了弹簧拉力和阻尼器的阻力后，使质量块 (质量为m)产生加速度，于是得
1 s22 0 L[s i0 nt](ssin0ts 20co0st)estt 0
L[sin0t]s2002
拉氏变换
微分的拉氏变换
f (t)estdt 0
1 sf(t)est t01 s0 dd(ft)tesd t t
1f(0)1d(ft)estdt
s
s0 dt
拉氏变换
F(s) f(t)estdt 0
b 0 ( x a ) .x . b . ) ( ( x 2 p q ) x .x .2 . r ( s x )
G (s)(x A 1 a)(x A a 2) 1.. .x A a
(x B 1 b)(x B b 2)1.
. . B xb
(x M 2 1 x p N q x 1 ) (x 2 M 2 p x N q x 2 ) 1 . .x M .2 x p N q x
一、电气网络系统
例2-1 图2-1为一R-L-C电路，其输入电压为Ur， 输出电压为Uc。 试写出Ur与Uc之间的微分方程式。
iR
L di dt
图2-1 R-L-C电路
1 c
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱidt
一、电气网络系统
解 根据电路理论中的基尔 霍夫定律，写出下列方程式
iRLd iuc ur dt
uc
1 c
idt
图2-1 R-L-C电路
C 2
C 1
1 i2dt uc
C2
图2-2 R-C滤波网络
消去中间变量 i1 ，i 2 ，得
R 1 R 2 C 1 C 2 d d 2 t u 2 c ( R 1 C 1 R 2 C 2 R 1 C 2 )d d c u t u c u r （2-2）
由式2-2可知，该电路的数学模型是一个二阶常系数非齐 次微分方程。