自动控制原理总经典总结

自动控制原理总复习控制系统线性系统非线性系统持续系统离散系统描述函数法法相平面法建模求传函 时域法分析 根轨迹法 频率特性法 串联(频率法)校正 并联(频率法) 复合控制建模求脉冲传函 稳定性时域分析 稳态误差 暂态响应负倒描述函数曲线自振点的稳定性振幅、频率计算绘制相轨迹求奇点和极限环求运动时间校正第一章 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：开环控制系统；闭环控制系统；复合控制系统。3. 自动控制系统的构成：由受控对象和控制器构成。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；持续系统与离散系统；定常系统与时变系统等。5. 对自动控制系统的基本规定：稳、快、准。6. 典型输入信号：脉冲、阶跃、斜坡、抛物线、正弦。二、基本规定1. 对反馈控制系统的基本控制和措施有一种全面的、整体的理解。2. 掌握自动控制系统的基本概念、术语，理解自动控制系统的构成、分类，理解对自动控制系统稳、准、快三方面的基本规定。3. 理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措施。三、内容构造图自动控制的基本概念由系统工作原理图画方框图对控制系统的基本规定常用术语、基本概念基本控制方式反馈控制系统的构成控制系统的分类控制系统的分类自动控制系统被控对象控制装置测量、变换元件运算、放大元件执行机构四、知识构造图自动控制系统的基本控制方式开环控制方式按给定量控制方式按扰动量控制方式（顺馈控制）反馈控制（按偏差控制）复合控制：按偏差控制按给定量补偿按扰动补偿+第二章 控制系统的数学模型一、学习要点1数学模型的数学体现式形式（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数学模型的图形表达（1）构造图及其等效变换，梅逊公式的应用；（2）信号流图及梅逊公式的应用。二、基本规定1、对的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，要精确掌握。2、理解动态微分方程建立的一般措施及小偏差线性化的措施。3、掌握运用拉氏变换解微分方程的措施，并对解的构造、运动模态与特性根的关系、零输入响应、零状态响应等概念有清晰的理解。4、 对的理解传递函数的定义、性质和意义。纯熟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、 掌握系统构造图和信号流图两种数学模型的定义和绘制措施，纯熟掌握控制系统的构造图及构造图的简化，并能用梅逊公式求系统传递函数。（）6、 传递函数的求取措施：1）直接法：由微分方程直接得到。2）复阻抗法：只合用于电网络。3）构造图及其等效变换，用梅逊公式。4）信号流图用梅逊公式。线性系统的数学模型微分方程传递函数构造图信号流图微分方程（组）的建立及原则化非线性微分方程的线性化线性系统微分方程的解及性质定义及性质局限性及表达形式典型环节的传递函数建立物理系统的传递函数传递函数矩阵由微分方程绘制由原理图绘制开环传递函数闭环传递函数串联、并联、反馈引出点、比较点移动规则由微分方程绘制由方框图绘制源节点、汇节点、混合节点通路及回路绘制有关术语等效变换规则绘制有关术语梅逊公式机理分析法实验辨识法求取代数方程组的解，化简构造图或信号流图基尔霍夫定律（时域及复域形式）牛顿第二定律（达朗伯原理）三、内容构造图四、知识构造图微积分消元法等效变换微分方程代数方程元部件构造图系统构造图传递函数代数方程组信号流图梅逊公式梅逊公式代数消元法 拉氏变换数学、物理规律系统原理图微分方程组拉氏变换变换第三章 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、基本规定1. 理解线性定常系统的时域响应构成，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拟定满足规定的系统参数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能指标公式及计算，并能根据给出的指标拟定满足规定的系统参数和，特别是改善二阶系统动态性能的两种措施。（）（）4. 一般理解高阶系统的暂态响应，掌握闭环主导极点的概念。5. 理解稳定性的概念，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判据有一般理解。能根据系统规定拟定满足稳定的系统参数范畴（）（）。7. 理解稳态误差的概念、定义、产生因素、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措施，并能根据系统对稳态误差的规定拟定系统参数。（）（）控制系统的时域分析快劳斯赫尔维茨稳定判据稳态误差的定义、产生因素、类型稳态误差终值的计算二阶系统的暂态响应分析及其与极点之间的关系，二阶系统的暂态响应性能指标公式及计算。稳准三、内容构造图t常除法或泰勒展开公式公式代数判据公式、曲线闭环传递函数（s）误差传递函数e(s)、en(s)开环传递函数k(s)扰动作用点之前传递函数1(s)一阶原则式二阶原则式特性方程参数T参数、n性能指标积分环节数目1、K1静态误差系数Kp、Kv、Ka系统型别、 开环增益K 稳定性、稳定域动态误差系数C0、C1、C2误差象函数E（s）公式、曲线稳态误差ess= esr+esnesr(t)终值定理 公式系统结构图四、知识构造图第四章 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. 增长开环零极点对根轨迹的影响4. 运用根轨迹分析系统稳定性；运动形式；主导极点；超调量；调节时间；实数零、极点的影响；偶极子及其解决。二、基本规定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. 理解多回路控制系统的根轨迹；4. 掌握增长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、内容构造图根轨迹分析法根轨迹绘制根轨迹应用常规根轨迹绘制广义根轨迹绘制参量根轨迹零度根轨迹滞后系统根轨迹四、知识构造图法则系统构造图开环传递函数相角方程模值方程闭环极点的K稳态误差稳定性、稳定域根轨迹（常规、广义）主导极点系统响应运动形式估算性能指标第五章 控制系统的频率特性一、学习要点1. 频率特性的定义2. 频率特性的几何表达（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)（2）带宽频率（3）谐振峰值Mr和谐振频率（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（2）开环系统频域指标与时域性能指标的关系二、基本规定1. 对的理解频率特性的概念，掌握典型环节的频率特性并运用频率特性分析系统的稳态响应。（）2. 纯熟掌握绘制开环系统Nyquist图和Bode图的措施，会求剪切频率（）（）。3. 重点掌握奈奎斯特稳定判据及其在系统分析中的应用。（）（）4. 重点掌握相角裕度、幅值裕度的计算。（）（）5. 掌握开环对数频率特性与系统性能之间的关系，对的理解三频段的概念。（）6. 对的理解并掌握用实验数据拟定传递函数，由最小相位系统的Bode图拟定系统的传递函数的措施，会求开环放大系数。（）（）三、内容构造图频域分析法频率特性稳定性分析动态性能分析定义频率特性图形表达极坐标图(Nyquist图) 对数频率特性图（Bode图）稳定性判据（绝对稳定性）稳定裕度（相对稳定性）二阶系统时域指标计算高阶系统时域指标估算Nyquist判据对数判据相角裕度幅值裕度四、知识构造图s=js=j公式公式系统构造、参数典型环节频率特性对数频率稳定判据奈奎斯特稳定判据开环传递函数G（s）闭环传递函数（s）开环频率特性G（j）开环幅相曲线鉴别稳定域开环对数频率特性曲线闭环频率特性（j）闭环频域指标Mr、r、b系统结构图开环频域指标c、h时域指标j=ps=p微分方程控制系统频率特性传递函数1.