控制工程基础要点总复习

控制工程基础
总复习一
课程体系统结构
绪论
建模 分析 稳定性分析
苈斯 判据
奈奎斯 特判据
基本述语 数学模型 时域分析
动态响 应分析 稳态响 应分析
基本组成、分类、评价
微分方程模型、传递函数 模型、动态结构图模型。
频域分析
奈奎斯 特图 伯德图 表示
综合
系统设计与校正
根据指标设计 指标验证 串联、顺馈、反馈校正
校正方法
X i ( s)

Gc (s)
H (s)
Go (s)
X o ( s)
根据校正环节 Gc (s) 在系统中的联结方法有： 串联校正、反馈校正和顺馈校正。 (1)串联校正 按频率特性可分为： 增益调整、相位超前校正、 相位滞后校正、相位超前—滞后校正、PID校正。
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(2)反馈校正
反馈校正是指校正环节与被控对象构成局部 反馈。
控制工程基础
第四章 控制系统的频域分析方法
一、要求掌握基本知识
1、频率响应的概念
2、频率特性的概念
3、频率特性的求取方法
4、频率特性的极标图表示及绘制方法
控制工程基础
5、频率特性的对数坐标图表示及绘制方法 6、开环与闭环频率特性几何关系 7、最小相位与非最小相位系统的概念
二、本章重点掌握
1、利用频率特性求系统的稳态响应 2、控制系统频率特性极标图绘制 4、控制系统频率特性对数坐标图绘制
控制工程基础
第一章 绪 论
一、基本概念
1、自动控制：指在没有人直接参与的情况下，利
用控制装置，使机器、设备或生产过程的某个工作
状态或参数，自动的按照预定的规律运行。
2、反馈：将系统的输出部分或全部地返回到系统
的输入端并与输入信号进行比较的过程。
控制工程基础
二、控制系统的基本组成
输入 偏差 信号 信号 控制 信号
幅值裕度

Kg
频域指标
谐振频率 谐振峰值 截止频率
r
Mr
b
控制工程基础
性能指标 误差积分 性能指标 误差平方积 分性能指标 广义误差平方 积分性能指标
I e(t )dt
0
综合指标
I e 2 (t ) dt
0

I [e 2 (t ) ae' (t )]dt
0

2
控制工程基础
3、程序控制系统
控制工程基础
四、对控制系统的基本要求
从控制工程的角度来看，控制系统却有一些 共同的要求，一般可归结为“稳、快、准”三个 方面。
五、要求能对反馈控制系统的工作原理分 析、绘出控制系统的原理框图。
控制工程基础
第二章 控制系统的数学模型
一、要求掌握基本知识
1、数学模型、分类及建立方法 2、微分方程模型列写方法 3、拉氏变换的定义、性质及典型信号拉氏变换 4、传递函数定义、列写方法
X i ( s)

G1 ( s )

H (s)
Go (s)
Gc (s)
X o ( s)
反馈校正除能获得与串联校正的效果外， 还能消除系统的不可变部分参数波动对系统性 能的影响。
控制工程基础
(3)顺馈校正 顺馈校正是指不依靠偏差而直接测量干扰， 在干扰引起误差之前就对它进行补偿，及时消除
干扰的影响，顺馈校正又可称为前馈校正。
4、动态性能指标的定义及其计算公式
控制工程基础
xo (t )
误差容充限
1
Mp
t s | 0.02
tr t p
ts
二阶系统的响应指标
4
n
3
o
t
t s | 0.05
n
tr d
tp d
t N s T
Mp e


1 2
100%
控制工程基础
5、闭环系统特征根与阶跃响应的关系 6、误差与偏差的定义及计算 误差： e(t ) xor (t ) xo (t ) 偏差： (t ) xi (t ) b(t )
1 H ( s) ( s ) G( s )
X or ( s )
E ( s)
X o (s)
两者的关系：
(s) H (s) E(s)
1 E ( s) ( s) H ( s)
X i (s)

H ( s)
控制工程基础
二、本章重点掌握
1、二阶欠阻尼系统阶跃响应的计算； 2、二阶系统性能指标的计算； 3、稳态偏差和稳态响应的计算
控制工程基础
第五章 控制系统的稳定性分析方法
一、要求掌握基本知识
1、不稳定现象产生的原因
2、稳定性的定义、条件
3、Routh稳定性判据的必要条件
4、Routh稳定性判据的充要条件及其应用
5、Nyquist稳定性判据的基本原理、判据的应用
6、Nyquist相对稳定性计算
控制工程基础
二、本章重点掌握
5、开传传递函数与闭环传递函数概念
控制工程基础
6、特征多项式、特征方程、特征根 7、方框图的建列及其化简方法
二、本章重点掌握
1、传递函数概念及列写方法； 2、典型信号的拉氏变换； 3、方框图的化简计算
控制工程基础
第三章 控制系统的时域分析方法
一、要求掌握基本知识
1、时间响应的组成
2、典型的输入信号 3、一阶系统和二阶系统的单位阶跃响应
Gc (s)
X i ( s)
G1 ( ( s)

X i ( s)
Gc (s)
G1 ( s )
N (s)

Go (s)
X o ( s)
H (s)
干扰 信号
被控 对象
给定 环节
反馈 信号
－
运算及放 大环节
执行 环节
输出 信号
检测变 送环节
被控制部分 典型控制系统的组成方块图
控制部分
控制工程基础
三、控制系统的基本分类
(一）对广义系统按有无反馈情况分
1、开环控制系统
2、闭环控制系统 (二）按给定值的运动规律又可分 1、定值控制系统 2、随动控制系统
1、稳定性的定义及条件
2、Routh稳定性判据的应用
3、Nyquist稳定性判据的应用
控制工程基础
第六章 控制系统的性能分析与校正
一、要求掌握基本知识
1、控制系统的性能指标定义及计算 2、校正的概念 3、校正的方法
控制工程基础
性能指标
瞬态指标 时域指标 稳态指标
tr
Mp
tp
ts
误差 偏差 相位裕度