系统校正方法

第4章 内容和要求

稳定性的概念 输入-输出（模型）稳定性的条件
连续时间系统
离散时间系统

代数判据
劳斯-霍尔维茨判据 保证稳定性的参数范围 相对稳定性 离散时间系统稳定性判别
双线性变换 朱利判据
基本要求
• • • • 熟练掌握劳斯判据 稳定与临界稳定及其判别 根据稳定性或相对稳定性要求确定参数范围 求采样系统的闭环特征方程并判断其稳定性
5
R( s ) E( s)
-
G1 ( s )
5
2 s
C ( s)
2
8 1 1 ( ) 8 G1 ( s) 5 s s 5 1 s5 s
开环传递函数
G0 ( s)
闭环传递函数
8 8 2 5 5 s 5 1 22 s5 s4 s
开环系统的奈奎 斯特曲线分别如 图所示， 试判断各种情况 下闭环系统的稳 定性 ，若系统不 稳定，指出闭环 系统在右半s平面 上的极点个数。
P=1
(c) (d)
P=2
（a）不稳定，Z=2; (b)稳定 （c）不稳定，Z=2 ；(d)不稳定，Z=2.
例如：计算题
1. 某负反馈系统如下图，图中 G 1 ( s ) 的单位阶跃响应 为 8 (1 e 5t )。求系统的超调量和调节时间。
某恒速控制系统原理如图所示。试回答下列问题： （1）简述系统的工作原理，指明哪部分是按偏差进行的反馈 控制，哪部分是按扰动进行的顺馈控制。 （2）标出a,b之间、c,d之间、以及e,f之间电位差的正负极性。
+
他励直流 电动机 测速发电机 负载
放大器
R1
a
u0
+
b
e
-
R2

R3

uf
f
-
c uc d
稳定裕度的概念及其计算
基本要求
• 给出开环传递函数会作Nyquist图并会求与实轴的 交点 • 能利用Nyquist图判断闭环系统稳定性，右半平面 极点数（有开环积分环节，时延系统） • 根据稳定性要求确定参数（开环增益）范围 • 会计算幅值稳定裕度和相角稳定裕度
第5章 范围

瞬态性能（快速性、平稳性）
典型环节的频率特性图
百度文库
采样系统
采样和保持（零阶保持器）
差分方程和脉冲传递函数
根据框图求脉冲传递函数 或输出的z变换
（在需要的情况下， z变换公式试卷会给出）
计算采样系统的开环 或闭环脉冲传递函数
在如图所示的装置中，设小车的位移 x(t ) 为输入量， 车上可以动物体m 的位移 y(t ) 为输出量，求传递函数。 （轮子的滑动摩擦忽略不计）
答案：(d)
例如：填空题
10(2s5 3s3 1) 系统开环传递函数为 ， 6 s( s 7)
则系统频率特性在低频段（ 0 ）渐近线的斜率为
。
答案： －20dB/dec。
例如：简述题
Im Im
-1 0 Re
-1 0 Re
P=1
(a) (b)
P=0
Im
Im
-1 -1 0 Re 0 Re
x(t )
k
m
f
y (t )
x(t )
k
m
f
y (t )
d2y dy dx m 2 f ( ) k ( y x) dt dt dt d2y dy dx m 2 f ky f kx dt dt dt G ( s ) ( fs k ) /(ms 2 fs ky)
性能指标的定义 典型二阶系统的性能指标及其与参数（或极点位
置）的关系 高阶系统的零极点对消、主导极点
基本要求
• 已知二阶系统开环传递函数或闭环传递函数，会 计算瞬态性能（若需要，计算公式试卷会给出） • 已知瞬态性能指标，能计算二阶系统开环传递函 数或确定主导极点位置

稳态性能
稳态误差的概念 用终值定理计算稳态误差的方法 各型系统对典型测试信号的稳态误差
静态误差系数
参考输入引起的稳态误差和扰动输入引起的稳态误
差
基本要求
• 稳态误差和静态误差系数的计算
第6章 内容和要求

校正方式
串联校正 局部反馈
了解几种不同的校正方式
前馈

性能指标
频域指标 时域指标
主要频域指标与时域指 标间的定性关系
根轨迹校正 频域校正

基本要求
从根轨迹和频率特性两方面理解超前、 滞后、滞后-超前校正的作用
第2章 内容和要求

运动方程
简单机械系统、 电路系统、 电机控制系统、 液位系统

传递函数
典型环节
物理系统的运动方程 和（或）传递函数和框图 利用框图求传递函数
系统连接
框图化简

信号流图和梅森公式

频率特性
定义和含义 图示方法：Nyquist图和Bode图
根据折线对数频率特性 求传递函数
• PID控制 • 局部反馈校正 基本要求
知道P，I，PI，PD，PID控制的含义及 其对系统瞬态和稳态性能的影响 从根轨迹和频率特性两方面理解局部 反馈校正的作用
关于考试

闭卷，2小时 可带计算器 题型
选择题（20%） 填空题（20%）
简述体（30%）
计算题（30%）
例如：选择题

根轨迹
根轨迹的概念
幅角条件和幅值条件
根轨迹作图规则
基本要求
• 给出开环传递函数会作根轨迹图并做必要的计算 • 能利用根轨迹判断闭环系统稳定性 • 分析增加零、极点后根轨迹的变化（以及相应的 稳定性、瞬态性能的变化）

奈奎斯特稳定性判据
奈奎斯特稳定性判据的应用（以Nyquist图为主）
1．系统带宽减小，则响应速度 （A） 变快 （B）变慢 （C） 不变 （D）不能确定
答案： （B）
10( 2 s 1) 2. 系统开环传递函数为 s 2 ( s 1)
，
则系统在输入信号 r (t ) 1 t 作用下的稳态误差为： (a) 0.1； (b) 10； (c) 0.05； (d) 0
各章内容和要求
第1章 内容

自动控制系统的构成
反馈控制
顺馈控制
控制系统分类 典型测试信号

基本要求
• 对常见控制系统（简单机械系统、电路系统、电机控 制系统、液位系统）能画出结构框图。 • 能区分系统中的参考输入和扰动输入。 • 能分析反馈控制系统、复合控制系统（含前馈）的控 制原理，指出哪些反馈控制，哪些是前馈控制。 • 能根据系统控制原理，正确标出系统（特别是电路部 分）的连接极性（正、负）。