自动控制原理总经典总结

《自动控制原理》总复习

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、容结构图

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。

4、正确理解传递函数的定义、性质和意义。熟练掌握由传递函数派生出来的系统开环传递函

数、闭环传递函数、误差传递函数、典型环节传递函数等概念。（＃）

5、掌握系统结构图和信号流图两种数学模型的定义和绘制方法，熟练掌握控制系统的结构图

及结构图的简化，并能用梅逊公式求系统传递函数。（＃＃）

6、传递函数的求取方法：

1）直接法：由微分方程直接得到。

2）复阻抗法：只适用于电网络。

3）结构图及其等效变换，用梅逊公式。

4）信号流图用梅逊公式。

四、知识结构图

第三章控制系统的时域分析

一、学习要点

1.基本概念：稳定性、时域响应、动态性能指标、误差与稳态误差等。

2.控制系统的稳定性

（1）劳斯稳定判据；（2）赫尔维茨稳定判据。

3.控制系统的动态性能

（1）一阶系统的暂态响应；（2）二阶系统的暂态响应。

4.控制系统的稳态性能

（1）一般概念；（2）误差系数。

二、基本要求

1.了解线性定常系统的时域响应组成，熟悉控制系统暂态响应性能指标的定义（＃）。

2.掌握一阶系统的暂态响应及性能指标，并能根据给出的指标确定满足要求的系统参数T。

（＃）

3.掌握二阶系统的暂态响应分析及其与极点之间的关系，重点掌握二阶系统的暂态响应性

ω，尤其是改善能指标公式及计算，并能根据给出的指标确定满足要求的系统参数ζ和

n 二阶系统动态性能的两种措施。（＃）（＃）

4.一般了解高阶系统的暂态响应，掌握闭环主导极点的概念。

5.了解稳定性的概念，掌握线性定常系统稳定的充要条件（＃）。

6.重点掌握判断稳定性的Routh代数判据及应用（＃）（＃），对Hurwitz判据有一般了解。

能根据系统要求确定满足稳定的系统参数围（＃）（＃）。

7.了解稳态误差的概念、定义、产生原因、类型。

8.重点掌握给定稳态误差终值的计算，稳态误差系数的计算，扰动稳态误差终值的计算及

减小稳态误差的方法，并能根据系统对稳态误差的要求确定系统参数。（＃）（＃）

三、容结构图

第四章控制系统的根轨迹法

一、学习要点

1.基本概念

（1）根轨迹定义

（2）根轨迹绘制的基本条件：幅值方程和相角方程。

2.绘制根轨迹的基本法则

（1）常规根轨迹的绘制法则

（2）参量根轨迹绘制

（3）零度根轨迹绘制

3.增加开环零极点对根轨迹的影响

4.利用根轨迹分析系统

①稳定性；②运动形式；③主导极点；④超调量；⑤调节时间；⑥实数零、极点的影响；

⑦偶极子及其处理。

二、基本要求

1.重点掌握绘制常规负反馈系统根轨迹的基本条件和基本法则；（＃）（＃）

2.理解参量根轨迹和零度根轨迹的绘制；

3.了解多回路控制系统的根轨迹；

4.掌握增加开环零极点对根轨迹的影响；（＃）

5.能根据根轨迹分析系统性能随参数变化的趋势。（＃）

三、容结构图

四、知识结构图

第五章控制系统的频率特性

一、学习要点

1.频率特性的定义

2.频率特性的几何表示

（1）极坐标图或奈奎斯特图（Nyquist图）

（2）对数频率特性曲线（Bode图）

3.典型环节的频率特性及最小相位系统

（1）典型环节频率特性

（2）最小相位系统与非最小相位系统

4.稳定判据

（1）奈奎斯特稳定判据

（2）对数频率特性的稳定判据

5.开环频域指标

（1）幅值裕度

（2）相角裕度

6.闭环频域指标

（1）零频幅值M(0)

ω

（2）带宽频率

b

（3）谐振峰值M r和谐振频率rω

（4）闭环系统频域指标与时域指标的关系

7.开环对数频率特性与时域性能指标：

（1）三频段的概念