控制第五章
控制工程基础：第五章 控制系统稳定性分析
时，系统闭环后稳定。
2
Nyquist 稳定性判据2
1、若开环传递函数在s右半平面无极点时，当从0变化
时，如果Nyquist曲线不包围临界点(-1, j0)，则系统稳定。
如果Nyquist曲线包围临界点(-1, j0)，则系统不稳定。
❖ 系统稳定性定义：
❖
控制系统处于某一平衡状态下受到扰动作用而偏离了 原来的平衡状态，在干扰消失后系统又能够回到原来的平衡 状态或者回到原平衡点附近，则称该系统是稳定的，否则， 该系统就是不稳定的。
❖
稳定性是系统的一种固有特性，它只取决于系统本身的 结构和参数，而与初始状态和外作用无关。
m
F
F
单摆系统稳定
p(s)
p(s) DK (s)
系统稳定的充要条件:特征方程的根全部具有负实部
（闭环极点均在s平面的左半平面）。
即系统稳定的充要条件为：F(s)的零点都位于s平面 的左半平面。
GB(s)
F(s)
Gk(s)
零点
极点
零点
极点
极点
零点
1、若开环极点均在s平面左半面，则根据米哈伊洛夫定理推论：
arg[
DK
两种特殊情况
1、劳斯阵列表某一行中的第一列元素等于零，但其余各项不 等于零或不全为零 处理方法：
用一个很小的正数 代替该行第一列的零，并据此计算出
阵列中的其余各项。然后令 0 ，按第一列系数进行
判别。
如果零上下两项的符号相同，则系统存在一对虚根，处于临 界稳定状态：如果零上下两项的符号不同，则表明有一个符 号变化，系统不稳定。
0
1
c1
1
b1
a1 b1
a3 110 (7)5 6.43
电梯控制技术第5章
3）召唤楼层指示灯 在选层按钮旁边或在操纵盘上方，装有召唤楼层指示灯。当有人按下厅外召唤 按钮，控制系统使相应召唤楼层指示灯亮，提示轿内司机。现在的电梯通常使用轿内选层指示灯同 时作为召唤楼层指示，轿内选层时指示灯常亮，而厅外召唤时指示灯闪烁。当电梯轿厢应答到达召 唤楼层时，指示灯熄灭。有的新型的自动电梯轿厢内不再设置召唤楼层指示灯。 4）开门与关门按钮 其作用是控制电梯轿门开启和关闭(轿厢所停靠层的厅门由相应的机械装置带 动随之开启和关闭)。 5）上方向与下方向启动按钮 也称方向启动按钮，电梯在有司机操纵状态下，该按钮的作用是确定 运行方向及起动运行。当司机按下欲去楼层的选层按钮后，再按下所要去的方向 (上或下) 按钮，电 梯轿厢就会关门并起动驶向欲去的搂层。在检修运行方式下，可操纵电梯慢速运行。 6）方向指示灯 显示电梯目前的运行方向或选层定向后电梯将要启动运行的方向。 7）直驶按钮(或开关) 在司机操纵状态下，按下这个按钮，电梯只按照轿内指令停层，而不响应外 呼信号。当满载时，通过轿厢超载装置，可自动地将电梯转入直驶状态，也只响应轿厢内指令。 8）警铃按钮（电话） 当电梯在运行中突然发生故障停车，而电梯司机或乘客又无法从轿厢中出 来时可以按下该按钮，通知维修人员及时援救轿厢内的电梯司机及乘客。现在的电梯更多是安装电 话。 9）召唤蜂呜器 电梯在有司机状态下，当有人按下厅外召唤按钮，操纵盘上的蜂鸣器发出声音， 提醒司机及时应答。 10）风扇开关 控制轿厢通风设备的开关。 11）照明开关 用于控制轿厢内照明设施。其电源不受电梯动力电源的控制，当电梯故障或检修停 电时，轿厢内仍有正常照明。 12）急停开关 当出现紧急状态时按下急停开关，电梯立即停止运行。
控制工程 第5章 系统的频率特性
频响函数 幅频特性 相频特性
1 G ( j ) 1 j 0.005 1 | G ( j ) | 1 (0.005 )2 0 0.005 ( ) arctan arctan 1 1 arctan(0.005 )
可见：输入信号频率越高，稳态输出幅值衰减越大，相移越大（这正是惯性环节 的频响特性）。
18:10:18
5-1 频率特性
本例题也可以采用第 4 章介绍的求时间响应的方法获 得稳态响应，即利用传递函数求出零状态响应，然后分 解出其中的稳态响应。 而利用频响函数可直接求出稳态 响应。
21
y( t ) L [Y ( s )] 0.555e 200 t
m k f (t)/x (t) f(t)—力
A
f(t) = Asin(ωt)
A B
x(t)—位移 B
0 -A
ωt
υ
单自由度有阻尼振动 x(t) = Bsin(ωt+υ)+瞬态响应 系统力学模型 教材101页图5-2中的标注“υ”不对，应改成“υ/ω”，
18:10:18
或将横坐标标尺改成“ωt”。
5-1 频率特性
相频特性 = 正弦信号稳态响应相角 - 正弦输入信号相角
幅频特性和相频特性合起来描述了系统的频响特 性或频率特性。
18:10:18
13
5-1 频率特性
系统频率特性的获得 解析法 令输入x(t)=x0sin(t)，求解微分方程的特解（稳 态解）。可以利用拉氏变换求解；
利用频率响应函数；
实验法
输入正弦信号，测量稳态输出。
18:10:18
5-1 频率特性
利用频率响应函数求频率特性 频率响应函数的定义：对连续线性定常系统，输出 的付立叶变换 C(j) 与输入的付立叶变换 R(j) 之比 ，叫频率响应函数，简称频响函数，也称为正弦传 递函数，记作G(j) 。即
第五章 控制
鉴定偏差
纠偏措施的选择和实施过程中要注意的问题是： 1．使纠偏方案双重优化 第一重优化，即若要纠偏，应使纠偏的成本小于偏差 可能带来的损失。第二重优化是在此基础上，通过对 各种纠偏方案的比较，找出其中追加投入最少、成本 最小、解决偏差效果最好的方案来组织实施。 2．充分考虑原先计划实施的影响 3．注意消除组织成员对纠偏措施的疑虑
控制标准制定
影响组织工作目标实现的主要因素有： 1．环境特点及其发展趋势 制定计划中所依据的对经营环境的认识、把握的各种因 素应作为控制对象，列出“正常环境”的具体指标或标 准。 2．资源投入 3．组织活动 必须使企业员工的活动符合计划和预期结果的要求 必须建立员工的工作规范，明确各部门和各员工在各个 时期的阶段成果的标准，以便对他们的活动进行控制。
控制类型
输入
转换过程
输出
前馈控制 预防可能出现的问题
现场控制 及时纠正工作中出现的问题
反馈控制 纠正已经出现的问题
控制标准制定
一般来说，不能完全用计划目标来代替标准进行控制。组 织中的计划是各种各样的，而各种计划在详尽程度和复杂 程度上又各不相同。 需要制定专门的控制标准 一、确立控制对象 进行控制首先遇到的问题是“控制什么”，这是在决定控 制标准之前首先需要解决的问题组织活动的成果应是需要 控制的重点对象 对影响成果形成的各种要素进行分析，并把这些要素作为 控制的对象
衡量实际工作
3、建立信息反馈系统 衡量实际工作情况的目的是为管理者提供有用的信息，为 纠正偏差提供依据 建立有效的信息反馈网络，使反映实际工作情况的信息既能 迅速地收集上来，又能适时地传递给恰当的管理人员，并能 迅速地将纠偏指令下达给有关人员，使之能与预定标准相比 较，及时发现问题，并迅速地进行处置。 信息要符合以下三点基本要求 （1）信息的及时性 （2）信息 的可靠性 （3）信息的适用性。工作人员要对衡量工作所获 得的信息进行整理分析，并保证在管理者需要的时候提供尽 量精练而又能满足控制要求的全部信息。
控制工程基础- 第5章 控制系统的稳定误差
控制系统的稳态误差
静态误差系数法—— r(t) 作用时 ess 的计算规律
G(s)
G (s)H(s) 1
K (1s 1) (ms 1)
sv (T1s 1) (T nv s 1)
K sv
G
0(s
)
K：开环增益 v：类别(类型)
G (s) (1s 1) (m s 1)
0
(T1s 1) (T nv s 1)
lim
s0
G 0(
s
)
1
R(s)
e(s)
E(s) R(s)
1 1 G1(s)H (s)
1
1
K
v
G0(s)
s
E(s)
G1 ( s )
C(s)
H(s)
ess
lim
s0
se (s)R(s)
lim
s0
s
R(s)
1
1
K sv
G0(s)
稳态误差 ess 与输入r(t)的形式、系统的结构参数(K，v)有关。
Kn
en (s)
E(s) N(s)
1
Tns 1 K
(Tn s
Kn s(Ts 1)
1)s(Ts 1)
K
s(Ts 1)
essn
lim
s0
sen (s)N (s)
lim
s0
s
(Tn s
Kn s(Ts 1) 1) s(Ts 1)
K
1 s2
Kn K
e ess
essr
essn
1 Kn K
控制系统的稳态误差
ess
lim
s0
自动控制原理--第五章-频率特性法
3. 频率特性随输入频率变化的原因是系统往往含有电容、电感、 弹簧等储能元件，导致输出不能立即跟踪输入，而与输入信号 的频率有关。
4.频率特性表征系统对不同频率正弦信号的跟踪能力，一般有 “低通滤波”与“相位滞后”作用。
2024年5月3日
2024年5月3日
若用一个复数G（jω）来表示，则有 G（jω）=∣G（jω）∣·ej∠G（jω）=A（ω）·ej 指数表示法
G（jω）=A(ω)∠ (ω) 幅角表示法
G（jω）就是频率特性通用的表示形式，是ω的函数。
当ω是一个特定的值时，可以 在复平面上用一个向量去表示G （jω）。向量的长度为A(ω)，向量
频率特性的数学意义
频率特性是描述系统固有特性的数学模型,与微分方程、 传递函数之间可以相互转换。
微分方程
（以t为变量）
d s
dt
传递函数
（以s为变量）
s j 频率特性
（以ω为变量）
控制系统数学模型之间的转换关系
以上三种数学模型以不同的数学形式表达系统的运 动本质，并从不同的角度揭示出系统的内在规律，是经 典控制理论中最常用的数学模型。
R() A()cos()
I () A()sin()
2024年5月3日
以上函数都是ω的函数，可以用曲线表示它 们随频率变化的规律，使用曲线表示系统的频率 特性，具有直观、简便的优点，应用广泛。
并且A(ω)与R（ω）为ω的偶函数， (ω)与I
（ω）是ω的奇函数。
2024年5月3日
三、频率特性的实验求取方法
css(t) =Kce-jωt+K-cejωt
系数Kc和K-c由留数定理确定，可以求出
控制工程基础：第五章 系统校正
PD控制的作用（特点）
L()
1. 某系统的开环频率特 性——Bode图如图所示。
2. 加相位超前校正。
系统的频率特性发生变化。
60
[20]
40
20
0
( ) 900
[20] [40]
c
[40]
c
[60]
3. 对系统性能的影响
00
(1)改善了系统的动态性能(幅 900
值穿越频率ωc 增大，过渡过程1800
X
i
(s)
(
s)
Gc (s)
U(s)
G(s)
B(s)
H (s)
X 0 (s)
若按控制器与系统 的组成关系，此控制 方式为串联校正。
xi (t)
比例
积分
微分
测量变送
被控对象
x0 (t)
PID控制器是一种线 性控制器。它将偏差的比
例、积分和微分通过线性
组合构成控制量，对被控
对象进行控制。
一、PID控制规律
TD s)
40 20
(1
1 Ti s
TDs)
Ti
s
1 TiTDs2 Ti s
0
1
( )
Ti
1 TD
k(1s 1)( 2s 1) 900
Ti s
00
iD
即：由比例、积分、一阶微 900
分 (2个)环节组成。
由此可见：在低频段，PID控制器主要起积分控制作用， 改善系统的稳态性能；在高频段主要起微分控制作用，提高 系统的动态性能。
§5.1 概述
例如：在车削螺纹时，要求主轴与刀架有严格的运动关系。
主轴转1转→刀架移动一定距离
自动控制原理第五章
•表5-1 RC网络的幅频特性和相频特性数据
A( )
( )
0 1 0
1 0.707
45
2 0.45
5 0.196
0
63.4 78.69 90
图5-2 RC网络的幅频和相频特性
图5-3 RC网络频率特性的幅相曲线
对数频率特性图又称伯德图（Bode图），包 括对数幅频特性和对数相频特性两条曲线， 其中，幅频特性曲线可以表示一个线性系 统或环节对不同频率正弦输入信号的稳态 增益；而相频特性曲线则可以表示一个线 性系统或环节对不同频率正弦输入信号的 相位差。对数频率特性图通常绘制在半对 数坐标纸上，也称单对数坐标纸。
图5-20控制系统结构图
将系统的开环频率特性函数按典型环节划分， 可以分解为： ( j 1) ( ( j ) 2 ( j ) 1) k
m1 m2
G ( j ) H ( j )
k
2 l
2
l l
( j )
0
k 1 n1
( i s 1) ( 2 ( j ) 2 2 j j ( j ) 1) j
图5-19 Ⅱ型三阶系统幅相频率特性图
讨论更一般的情况，对于如图5-20所示的闭 环控制系统结构图，其开环传递函数为 G( s) H ( s) ，可以把系统的开环频率特性写作如 下的极坐标形式或直角坐标形式：
G( j)H ( j) G( j)H ( j) e j () P() jQ()
•图5-6积分环节频率特性的极坐标图
在伯德图上，积分环节的对数频率特性为
L( ) lg A( ) lg G( j ) lg ( ) 2
图5-7积分环节的伯德图
第5章 卫生控制
具体措施： 1.针对传染源的措施
（1）对病人的措施 （2）对病原携带者的措施 （3）对接触者的措施 （4）对动物传染源的措施 （5）严格卫生检疫 （6）疫区检疫
2.针对传播途径的措施
根据传播途径不同采取不同的措施
3.针对易感人群的措施
预防接种 预防服药 预防措施
（二）食物中毒控制方案内容
三、《国际卫生条例》对卫生控制的规定
2.长期建议：系指世界卫生组织根据第十六条 提出的有关适宜卫生措施的非约束性建议，建 议系针对现有的特定公共卫生危害、为防止或 减少疾病的国际传播和尽量减少对国际交通的 干扰而需要常规或定期采取的措施。 长期建议是关于常规或定期采取适宜卫生措施 的长期建议，缔约国可针对正发生的特定公共 卫生危害对人员、行李、货物、集装箱、交通 工具、物品和（或）邮包采取以上措施，以防 止或减少疾病的国际传播和避免对国际交通的 不必要干扰。
（一）传染病控制方案内容
1.传染病预防控制指挥部的组成和相关部门的 职责； 2.传染病的监测、信息收集、分析、报告、通 报制度； 3.疾病预防控制机构、医疗机构在发生传染病 疫情时的任务和职责； 4.传染病暴发、流行情况的分级以及相应的应 急工作方案； 5.传染病预防、疫点疫区现场控制； 6.应急设施、设备、救治药物和医疗器械以及 其他物资和技术的储备和调用。
职业中毒控制具体措施： 1.报告
①特大和重大事故，应当立即向同级人民政府、 省级卫生行政部门和卫生部报告。 ②一般事故，应当于6小时内向同级人们政府 和上级卫生行政部门报告。 ③接收遭受急性职业中毒劳动者的首诊医疗卫 生机构，应当及时向所在地县级卫生行政部门 报告。 ④职业病危害事故报告的内容应当包括事故发 生的地点、时间、发病情况、死亡人数、可能 发生原因、已采取措施和发展趋势等。
现代控制理论第五章
定理 5.3.2 设 x(k 1) Gx(k )
x Rn , G Rnn , G1
则系统在原点为渐近稳定的充分必要条件是方程
GT PG P Q,
Q 0
存在唯一正定对称解 P 0 如果 V x(k ) V x(k 1) V x(k ) xT Qx 沿任一解 的序列不恒等于零，则 Q 可取半正定的。
定理5.2.4 如果 V ( x, t ) 0 V ( x, t ) 0则原点不稳定
例5.2.2
已知系统
x1 x2 x1 ( x12 x2 2 ) x2 x1 x2 ( x12 x2 2 )
试用李雅普诺夫第二方法判断其稳定性。
解: 显然，原点 xe 0 是唯一平衡点， 取 V ( x) x12 x22 0 ，则
5.2.3 几点说明
1）对于一给定系统，李雅普诺夫函数不是唯一的。 2）对于非线性系统能给出在大范围内稳定性的信息。 3）关于稳定性的条件是充分的，而不是必要的。 4）若不能找到合适的李雅普诺夫函数就不能得出该
系统稳定性方面的任何结论。
5）李雅普诺夫函数只能判断其定义域内平衡状态的稳 定性。 6）如果系统的原点是稳定的或渐近稳定的，那么具有
定义5.1.8 不稳定: 对于某个实数
内始终存在状态
和
，在超球域
，使得从该状态开始的
受扰运动要突破超球域 定义5.1.9 正定函数：
1）
时， 则称
存在 2）
3）当
是正定的（正半定的）。
如果条件3）中不等式的符号反向，则称 是负定的（负半定的）。
例5.1.1
1）
2）
正定的
半正定的
3）
控制工程基础第五章——校正
三 系统常用校正方法（2）
前馈校正 （复合控制）
对输入的
对扰动的
系统校正的基本思路
系统的设计问题通常归结为适当地设计串 联或反馈校正装置。究竟是选择串联校正还是 反馈校正，这取决于系统中信号的性质、系统 中各点功率的大小、可供采用的元件、设计者 的经验以及经济条件等等。
一般来说，串联校正可能比反馈校正简单， 但是串联校正常需要附加放大器和（或）提供隔离。 串联校正装置通常安装在前向通道中能量最低的地方。 反馈校正需要的元件数目比串联校正少，因为反馈校 正时，信号是从能量较高的点传向能量较低的点，不 需要附加放大器。
显然不满足要求。
令 20lgG(j0)0 或 G0(j0) 1 可求得ω0，再求得γ。
☆ 超前校正设计的伯德图
☆ 超前校正设计⑵
☆ 超前校正设计⑶
⒊确定超前校正装置的最大超前相位角
m4 52 75 23
⒋确定校正装置的传递函数
①确定参数α ②确定ωm
1 1 s sii n n m m1 1 s sii2 2n n 3 32.28
PID 传递 函数
G c(s)U E ((s s))K PK I1 sK D s
Gc(s)KP(1T1IsTDs)
KP——比例系数；TI——积分时间常数； TD——微分时间常数
二 PID控制器各环节的作用
比例环节 积分环节 微分环节
即时成比例地反映控制系统的偏差 信号，偏差一旦产生，控制器立即产 生控制作用，以减少偏差。
为了充分利用超前装置的最大超前相位角，一般取校正后系统的
开环截止频率为 0 m 。故有 Lc(m)L(0 ' )0d B
于是可求得校正装置在ωm处的幅值为
2 lG 0 g c (jm ) 1 l0 g 1 l2 0 g .2 3 8 .5 d8 B最后得校正装置
自动控制原理第5章
8
二、图形表示法
1.极坐标图（幅相频率特性图；奈奎斯特图） 1.极坐标图（幅相频率特性图；奈奎斯特图） 极坐标图 随着频率的变化，频率特性的矢量长度和幅角也改变。 随着频率的变化，频率特性的矢量长度和幅角也改变。 当频率ω 变化到无穷大时， 当频率ω从0变化到无穷大时，矢量的端点便在平面上画出一 条曲线，这条曲线反映出ω为参变量、模与幅角之间的关系。 条曲线，这条曲线反映出ω为参变量、模与幅角之间的关系。 通常称这条曲线叫做幅相频率特性曲线或奈奎斯特曲线。 通常称这条曲线叫做幅相频率特性曲线或奈奎斯特曲线。画 有这种曲线的图形称为极坐标图。 有这种曲线的图形称为极坐标图。
− j arctan 2 ζT ω 1−T 2ω 2
幅频特性 相频特性
A(ω ) =
ϕ (ω ) = − arctan
23
典型环节的频率特性
9
2.博德图（对数频率特性图） 博德图（对数频率特性图） 博德图 两张图构成 一张是对数幅频图 一张是对数相频图 构成： 对数幅频图， 对数相频图。 由两张图构成：一张是对数幅频图，一张是对数相频图。 两张图的横坐标都是采用了半对数坐标。 两张图的横坐标都是采用了半对数坐标。
10
对数幅频特性图的纵坐标是频率特性幅值的对数值乘20， 对数幅频特性图的纵坐标是频率特性幅值的对数值乘20， 是频率特性幅值的对数值乘20 即 L(ω ) = 20 lg A(ω ) 表示，均匀分度，单位为db。 表示，均匀分度，单位为db db。 对数相频特性图的纵坐标是相移角φ(ω)，均匀分度，单 对数相频特性图的纵坐标是相移角φ 是相移角 均匀分度， 位为“ 位为“度”。 对数幅频特性图绘的是对数幅频特性曲线， 对数幅频特性图绘的是对数幅频特性曲线， 对数相频特性图绘的是对数相频特性曲线。 对数相频特性图绘的是对数相频特性曲线。
自动控制理论第五章
kg K 2K s (0.5s 1) s ( s 2) s ( s 2)
k g 2K
开环有两个极点： p1= 0， p2=－2 开环没有零点。 闭环特征方程为： D(s) = s2 +2s + kg = 0 s 解得闭环特征根（亦即闭环极点） s1 1 1 k g ；2 1 1 k g 可见，当kg 变化，两个闭环极点也随之连续变化。 当kg 从0→∞变化时，直接描点作出两个闭环极点的变化轨迹
（1）当 kg = 0时，s1 = 0、s2 = －2，此时闭环极点 就是开环极点。 （2）当0＜kg＜1时，s1、s2均为负实数，且位于负 实轴的（－2，0） 一段上。 （3）当kg = 1时，s1 = s2 = －1，两个负实数闭环极 点重合在一起。 （4）当1＜kg＜∞时，s1，2 =－1± j k g 1 ，两个闭 环极点变为一对共轭复数极点。s1、s2的实部不随kg 变化，其位于过（－1，0）点且平行于虚袖的直线 上。 （5）当kg＝∞时， s1 = －1+ j∞、s2 = －1－j∞， 此时s1、s2将趋于无限远处。
例：求上例中根轨迹上
s2 (0.5, j1)
点对应的kg 。
k 解 ：g s2 p1 s2 p2 0.5 j 0 0.5 j 1 1.118 1.118 1.25 s2 p1 、 s2 p2 也可以用直尺测量向量的长度。
5．2 绘制根轨迹的基本规则
不符合相角条件， s1不在根轨迹上。
满足相角条件， s2在根轨迹上。
2. 用幅植条件确定kg的值 幅值条件：
n
kg
s p
j 1 m i 1
j
s zi
自动控制原理第五章
第五章 频域分析法目的：①直观，对高频干扰的抑制能力。
对快(高频)、慢(低频)信号的跟踪能力。
②便于系统的分析与设计。
③易于用实验法定传函。
§5.1 频率特性一. 定义)()()()(1n p s p s s s G +⋅⋅⋅+=θ在系统输入端加一个正弦信号：t R t r m ωsin )(⋅=))(()(22ωωωωωj s j s R s R s R m m -+⋅=+⋅=↔ 系统输出：))(()()()()(1ωωωθj s j s R p s p s s s Y m n-+⋅⋅+⋅⋅⋅+=t j t j e A e A t y t y ωω⋅+⋅+=↔-瞬态响应)()(1若系统稳定，即)(s G 的极点全位于s 左半平面，则 0)(l i m 1=∞→t y t稳态响应为：tj tj ss eA eA t y ωω⋅+⋅=-)(而)(21)()(22ωωωωωj G R jj s s R s G A m j s m -⋅-=+⋅+⋅⋅=-=)(21)()(22ωωωωωj G R jj s s R s G A m j s m ⋅=-⋅+⋅⋅== ∴t j m tj m ss e j G R je j G R j t y ωωωω⋅⋅+⋅-⋅-=-)(21)(21)( =])()([21t j t j m e j G e j G R jωωωω-⋅--⋅⋅ 又)(s G 为s 的有理函数，故)()(*ωωj G j G -=，即φωωj e j G j G )()(= φωωj e j G j G -=-)()(∴][)(21)()()(φωφωω+-+--⋅=t j t j mss e e j G R jt y =)sin()(φωω+⋅⋅t j G R m =)sin(φω+⋅t Y m可见：对稳定的线性定常系统，加入一个正弦信号，其稳态响应也是一个同频率的正弦信号。
其幅值是输入正弦信号幅值的)(ωj G 倍，其相移为)(ωφj G ∠=。
自动控制原理第五章PPT课件
s (1 0 .1 s)
s1 0 .1 s
比例环节
一阶微分环节
积分环节
惯性环节
.
23
非最小相位环节 ：开环零点、极点位于S平面右 半部分
➢ 比例环节：-K
➢ 惯性环节：1/(-Ts+1)，式中. T>0
24
最小相位系统与非最小相位系统
除比例环节外，非最小相位环节和与之对应的最小相位环节的区别在于开环零极点的 位置，非最小相位环节对应于s右半平面开环零点或极点，而最小相位环节对应于s左半 平面开环零点或极点。
• 对于不稳定系统则不可以通过试验方法来确定，因 为输出响应稳态分量中含有由系统传递函数的不稳
定极点产生的发散或震荡分量。
.
8
线性定常系统的传递函数为零初始条件下，输出与输入的拉氏变换之比
其反变换为
G(s)= C(s) R(s)
g(t) 1 jG(s)estds
2 j j 式中位于G(s)的收敛域。若系统稳定，则可取零，如果r(t)的傅氏变换 存在，可令s=j,则有
d () 是 关 于 的 奇 函 数 。
.
5
.
6
因而
1
G (j) c b 2 2 ( () ) d a 2 2 ( () ) 2 ,
G (j) a r c ta n b ()c () a ()d () a ()c () d ()b ()
G ( j )c a (( )) jjd b ( ( ) )G (j )ej G (j)
Tddut0u0ui
TRC
uo t
取拉氏变换并带入初始条件uo0
1
1 A
U o ( s ) T s 1 [ U i( s ) T u o 0 ] T s 1 [ s 2 2 T u o 0 ]
第五章 控制
制定控制标准的方法：
统计计算法 经验估计法 工程法
①统计计算法（统计标准）。 • 根据企业的历史数字记录或是对比同类企业的水平，运用 统计学方法确定企业经营各方面工作的标准。 • 利用统计方法来确定预期结果。数据可能来自本企业和其 他企业。 • 用历史性统计资料作为某项工作确定标准具有简便易行的 好处，但是据此制定的工作标准可能低于同行业的卓越水 平，甚至是平均水平； • 因此在根据历史性统计数据制定未来工作标准时，应考虑 到行业的平均水平，并研究竞争企业的经验。
7
2）现场控制（同步或同期控制）：
– 工作进行中所实施的控制（如管理者亲临现场），主 要有监督和指导两项职能： • ①监督： 按预定标准检查工作； • ②指导： 针对工作中出现的问题，根据自己经验指导下属改 进工作，或与下属共同商讨矫正偏差的措施。 – 优点： • 有指导职能，有助于提高工作人员的工作能力及 自我控制能力； – 缺点： • ①受管理者时间、精力、业务水平的制约； • ②现场控制的应用范围较窄； 8 • ③容易在控制者和被控制者之间形成对立情绪。
30
三、知识点小结
– 1）企业员工的工作质量和数量是决定经营成果的 重要因素，因此，必须使企业员工的活动符合计划 和预期的结果的要求。为此，必须建立员工的工作 规范，以便对他们的活动进行控制。
第五章
控
制
课程内容精讲
控制目标与类型 制定控制标准 衡量实际工作 鉴定偏差并采取矫正措施
1
1. 控制的含义：
– 是监视组织各方面的活动，保证组织计划和实际运行状 况动态适应的管理职能。
– 计划和控制密不可分，计划越是明确、全面和完 整，控制的效果越好； – 控制工作越是科学、有效，计划越容易得到实施。 狭义的控制：按照计划标准衡量计划完成情况， 针对出现的偏差采取纠正措施。 – 广义的控制：还包括在必要时修改计划标准，以 使计划更适合于实际情况。
第五章 控制系统的稳定性分析(含习题答案)
f1 g1
劳斯阵列
注意：如果劳斯阵列第一列元素的符号不全 相同，则该列元素符号变化的次数，就是特 征方程所含实部为正的根的数目。
劳斯判据使用说明： （ 1）用一个正数去乘或除劳斯阵的某一整行，不会改变稳定性的结论。
4 3 2 例5-1 设控制系统的特征方程式为：D s s 8s 17 s 16s 5 0
Bl e
l 1
sin l t l Dr t r e r t sin r t r
r 0
n4 1
n2重实根
s pk
n3对不同的共轭复数根 s l jl
结论：控制系统稳定的充分必要条件：系统特征方程式的根全部具 有负实部。
5. 2 系统稳定的充要条件
s3, 4 2 j
系统特征方程具有两对共轭虚根，系统处于临界稳定。（不稳定，对应的 暂态分量为等幅振荡。)
劳斯判据使用说明：
例 5-3 ： 已知单位反馈控制系统的开环传递函数为：G s 试应用劳斯判据判断预使系统稳定的K的取值范围。 解：根据题意，可得系统的闭环传递函数为：
K s s 2 s 1 s 2
大范围稳定：系统稳定与否，与初始偏差的大小无关。 小偏差稳定：初始偏差不超过一定范围的情况下，系统是稳定的。
5. 2 系统稳定的充要条件
一、系统稳定条件分析
系统扰动输入到输出之间的传递函数：
Xo s G2 s b0 s m b1s m 1 bm 1s bm M s N s 1 G1 s G2 s H s a0 s n a1s n 1 an 1s an D s
C s D s
闭环传递函数的特征方程：D(s)=0，特征方程的根即系统传递函数的极点。
内部控制学 第五章 控制活动
内部控制学池国华chiguohua0913@3> 东财池国华第五章控制活动第一节不相容职务分离控制第二节授权批准控制第四节财产保护控制第五节预算控制第六节运营分析控制第三节会计系统控制第七节绩效考评控制chiguohua0913@ 东财池国华引言本章介绍内部控制的第三个要素——控制活动，控制活动是指有助于确保管理层的指令得以执行的政策和程序，它贯穿于企业所有层级和职能部门。
本章系统阐述了不相容职务分离控制、授权审批控制、会计系统控制、财产保护控制、预算控制、运营分析控制、绩效考评控制等控制活动的原理。
chiguohua0913@ 东财池国华学习目标完成本章的学习后，您将能够：1. 熟悉内部控制的主要控制活动类型；2. 掌握各项控制活动的基本原理；3. 应用各项控制活动解决企业营运中存在的问题。
chiguohua0913@ 东财池国华案例引入电器王国的“功臣”电器王国——海尔集团自1984年成立以来经历了四个发展阶段，如图5-1。
海尔集团在短短的几年间成为国内家电行业的旗舰，成为较早走出国门并在国外享有很高知名度的中国企业。
如此的发展正是得益于海尔健全的内部控制系统。
图5-1 海尔集团发展阶段chiguohua0913@ 东财池国华海尔集团的内部控制系统涵盖了内部控制的五个要素。
在不同的发展阶段，海尔会做出适当的调整。
海尔集团非常重视经济业务的授权审批权限。
在集团内部，一般授权与特定授权有严格的界限和责任，每类经济业务的完成都需要经过一系列相应的授权批准程序。
同时，集团内部还有与授权审批权限相匹配的检查制度，以保证授权后所处理经济业务的工作质量。
chiguohua0913@ 东财池国华在预算控制方面，海尔集团实施的全面预算管理。
每年12月，集团公司都会根据市场变化情况和本年度目标的完成情况，制定下一年度的总目标，然后将总目标分解到各个部门，由各个部门再分解为月度目标和计划。
依次类推，直至将总目标分解到每个岗位、每个员工每天的工作项目和责任。
- 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)。
一计算机控制系统与常规的模拟控制系统的异同
相同点：（1）结构基本相同。
（2）有关控制系统的基本概念和术语也相同。
（3）有关调节原理和调节过程也是相同的，都是基于“检测偏差、纠正偏差”的控制原理。
不同点：在计算机控制系统中，控制器对控制对象的参数、状态信息的检测和控制结
果的输出在时间上是断续的，对检测信号的分析计算是数字化的；而在模拟控制系统
中则信号是连续的。
即计算机控制是离散的数字控制，模拟仪表是连续控制
二计算机控制系统的控制过程
●实时数据采样●实时判断●实时控制
三计算机控制系统的优点。
（1）可以实现同时对多个对象，多个回路的控制。
（2）计算机程序完成的，故对系
统功能的扩充修改极为方便（3）由软件完成，既简化了硬件线路又提高了可靠性。
四计算机控制系统的组成
1.工业对象
2.工业控制计算机：a硬件（计算机主机、外部设备、外围设备、工业
自动化仪表和操作控制台）b软件（程序系统分为系统软件和应用软件）
硬件：
1主机：核心装置，由微处理器、内存储器和系统总线组成。
2过程输入/输出通道：它是在微机和生产过程之间起信息传递和变换作用的装置。
3操作设备系统的操作设备是操作员与系统之间的信息交换工具
4常规外部设备它是指键盘终端、打印机、绘图仪、磁盘等计算机输入输出设备
5通信设备系统中的微机之间就需要通讯
6系统支持功能▲监控定时器“看门狗”：主要作用是在系统因干扰或其他原因出现异常时，如出现“死循环”，使系统自动恢复正常工作运行，从而提高系统的可靠性。
▲电源掉电检测如果系统在运行过程中出现电源掉电故障，应能及时发现并保护当时的重要数据和CPU寄存器的内容，以保证复电后系统能从断点处继续运行。
▲保护重要数据的后备存贮体监控定时器和掉电保护功能均要有能保存重要数据的存贮器的支持。
▲实时日历钟使系统具有时间驱动功能，如在指定时刻产生某种控制或自动记录某个事件发生的时间等。
▲总线匹配总线母板上的信号线在高速时钟频率下运行时均为传输长线，很可能产生反射和干扰信号，一般采用滤波网络予以克服。
计算机控制系统的分类
数据采集和数据处理系统、直接数据控制系统DDC、监督控制系统SCC、分级计算机控制系统以及集散型控制系统DCS等。
集散型控制系统具有以下主要特点：
（1）硬件组装积木化：可分为二级、三级、或四级的组装积木结构，可扩可缩（2）软件模块化：按需选用，减少软件开发工作量。
（3）组态控制系统：流程以填表的形式按需组态，
（4）应用先进的通信网络：级与级之间由高速数据通道构成网络传输信息。
（5）具有开放性：
（6）可靠性高
一 A/D转换器
1 作用：A/D转换器是一种能够在规定的精度和分辨率之内，把检测元件送来的模拟信号转换成与之成正比的数字信号的器件。
以集成芯片的形式出现
2 类型：
（1）双积分式A/D （2）计数器式A/D （3）逐次逼近式A/D （4）快速A/D
二 D/A转换器
1 作用：D/A转换器是一种把数字量转换为模拟量的器件
三 A/D 选择原则
1 采样频率
2 分辨率
3 采样点
4 触发方式选择
5 性能价格比的要求
分辨力：是指数字显示器的最末位数字间隔所代表的被测参数变化量。
例如：某表的最低量程是0~1.0000V，5位数字显示，末位一个数字的等效电压为10μV，则说该仪表的分辨力为10μV
四D/A选择原则
1 D/A芯片的主要性能指标的考虑。
D/A 的主要性能指标有：在给定工作条件下的静态指标，包括各项精度指标、动态指标、环境指标等。
2 D/A芯片主要结构特性和应用特性的选择。
主要考虑的问题如下：①数字输入特性
②数字输出特性③锁存特性及转换控制
DDC系统：是利用计算机的分时处理能力对多个回路完成多种控制的一种计算机控制方式
它的操作功能包括：●从被控对象中获取各种信息；●执行能够反映控制规律的控制算法；●把计算结果以一定的形式送到执行器和显示报警装置；●实现操作人员-控制台-微型计算机系统之间的联系等。
位置算式的缺点：当偏差一时不能被消除时，s（k－1）的值会越来越大，引起积分饱和（即控制器的输出与阀的位置不再对应），所以在DDC系统中采用位置算式时，必须采取防积分饱和措施。
一计算机控制系统的设计原则
①系统操作性能好:硬件和软件要使用方便和维修方便②可靠性高③通用性好，便于扩充④实时性强⑤设计周期短、价格便宜
二计算机控制系统设计的一般步骤
（1）确定系统的整体控制方案①确定控制方案②确定系统的构成方式③现场设备选择（2）确定控制算法建议：可先通过数字仿真或实验进行分析对比，选择最佳的控制算法。
（3）系统硬、软件的设计①硬件设计：包括输入、输出接口电路的设计，输入、输出通道设计和操作控制台的设计。
要设计出硬件原理图、印刷电路板、机架施工图等。
②软件设计：硬件设计好了后，系统的功能主要依赖软件。
要绘制程序总体流程图和各功能模块流程图，编制程序清单，编写程序说明
（4）系统调试
提高计算机控制系统的可靠性和可维修性的常用方法：
一提高元器件的可靠性二采用冗余技术（冗余——指在系统中增设额外的附加成分，来保证整个系统的可靠性。
按结构形式分：并联系统、备用系统和表决系统三种。
）
三采取抗干扰措施（1外界干扰：空间电磁效应干扰、电网冲击波干扰2外界干扰进入系统途径：Ⅰ类干扰：是空间感应干扰，以电磁感应形式进入系统的任何部件和线路。
Ⅱ类干扰：是通过对通道的感应、传输耦合、地线联系进入通道部分的干扰。
Ⅲ类干扰：是电网的冲击波通过变压器耦合系统进入电源系统而传到各个部分的。
）四采用故障诊断五系统的恢复技术六软件可靠性技术
共模干扰——在计算机控制系统中，由于对象、通道装置比较分散，通道和被测信号之间往往要长线连接，由此造成了被测信号地线和主机地线之间存在一定的电位差，它作为干扰，同时施加在通道的两个输入端上，称为共模干扰。