控工前4章内容的回顾.ppt

前 4章内容的回顾 第一章 概论 1.开环控制、闭环控制（反馈控制） 3.控制系统的基本类型 （数字） （非线性） （随动系统） 模拟 线性 恒值调节系统 2.对控制系统的基本要求 稳定性、准确性、快速性 输出 给定 元 件 串联校 正 元 件 放大变 换 元 件 执 行 元 件 控 制 对象 并 联校 正 元 件 反 馈元 件 输入 x i 偏差 e - + 比较 元件 + - 主反 馈信 号 x b 主反 馈 局部 反 馈 扰动 x o P 7 图 1 - 9 典 型的 反 馈控 制 系 统 方块图 4.控制系统的基本组成 给定元件、 放大环节、 执行元件、 反馈元件 、 校正元件 1、对控制系统的基本要求为 、 、 。 习题 2、开环控制系统的优缺点是什么 ? 稳定性、准确性、快速性 优点：结构简单、价格便宜、容易维修 缺点：精度低，易受环境变化的干扰 3、 根据控制系统微分方程的不同，控制系 统可分为 ( ) A. 反馈控制系统和前馈控制系统 B. 线性控制系统和非线性控制系统 B C. 定值控制系统和随动控制系统 D. 模拟控制系统和数字控制系统 4、 根据控制系统信号处理的形式，控制系 统可分为 _控制系统、 _控制系统。 模拟 数字 5、反馈控制的基本原理 检测偏差用以纠正偏差。 偏差是通过 反馈 建立起来的， 第二章 控制系统的数学模型 1.为什么要建立控制系统的数学模型？ 2.数学模型的三种表示方法？ 微分方程 方块图 传递函数 3.传递函数的数学基础 拉氏变换 拉氏正变换 拉氏变换的性质 拉氏反变换 4、拉氏变换 f(t) F(s) f(t)=1(t) f(t)= f(t)=sin(t) f(t)=cos( t) f(t)=(t) nt 1 t te f(t)= 1()FS S 1()FS Sa 22()FS S 22() SFS S ( ) 1FS 1 !() n nFS S 5、拉氏变换的性质 1）叠加 2）微分 3）积分： sbSatbta FFffL 2121 0dL f t s F s f dt 1 10 F s fL f t dt f t f t dt ss 其 中 n n n d f t L s F s dt n n n Fs L f t d t s 4）衰减： tL f t F se c o s 2tLte 22 1 ( 1 ) 2 s s sFttfL e s 1 5）延时： 6）初值： 7）终值： ssFtf st li mli m 0 0 l i m l i m ts f t sF s s i nl i m t t 例 ： 求 8）其他 6、 拉氏反变换 查拉氏变换表 2 3() 9FS S 部分分式展开 法 f(t)=sin(3t) 2 2() 43FS Ss F(s) f(t) 2 2() 43FS SS 2() ( 1 ) ( 3 )FS SS 12() ( 1 ) ( 3 ) ccFS SS 部分分式展开法 1 * ( 3 ) 2 * ( 1 )() ( 1 ) ( 3 ) c S c SFS SS 1、因式分解 2、部分分式 单极点 共轭极点（配方） 重极点 3、待定系数法 （通分） c1+c2=0; 3*c1+c2 2 c1=1 c2=-1 所以 f(t)= 3( ) 1 tt tee G s K kGs s 2 222 n nn Gs ss 1K T sGs Ts G s K s 1 1 Gs Ts 比 例 二阶振荡 近似微分 积 分 理想微分 一阶惯性 7、典型环节的传递函数 8.方块图的化简 各前向通路传递函数的乘积不变； 各回路传递函数的乘积不变。 方块图变换法则 : 1、在工程问题中，常用 ( )数学模型来表达 实际的系统。 A. 精确的 B. 复杂的 C. 简化的 D. 类似的 习题 C 2、采用拉氏变换，可将系统的 _ 方程转换成 _方程求解。 微分 线性代数 D. A. B. C. (1 ) t TKe t Tt T T e t TK e T t TKe 的单位脉冲响 y(t)= 3.一阶系统 G(s)= 1 K TS C 4、 第三章 时域瞬态响应分析 1、系统分析三大方法： 时域 法、频域法、根轨迹法 2、时域响应的分析过程： oiX s G s X s 11 Go o ix t L X s L s X s 前提 : 控制系统的数学模型已知 3、控制系统的典型输入信号有哪几种？ 数学表达式？ 阶跃 函数 0 t a 斜坡 函数 1 0 a t 0 t 加速度 函数 0 0t t 0t a 脉冲 函数 4、一阶系统的瞬态响应 1 1 TssX sX i o Xi(s) Xo(s) 1 Ts+1 ? 1 , t , ( t )t 沈 阳 航 空 工 业 学 院 自 动 控 制 系 SYIAE AUTOMATION 一阶系统 即一阶惯性环节 txo T 2T 3T 4T 5T 98.2% 95% 99.3% 86.5% B 0 t 1 63.2% A 0.632 单位阶跃响应 98.2% 95% 99.3% 86.5% B 0 t T 2T 3T 4T 5T txo T 1 63.2% A T 1368.0 单位脉冲响应 1 1 t Tx t t T e 1 11 t Tx t te t ttx i Te t1TTttx e tT1o 0 单位斜坡响应 5、二阶系统的瞬态响应 2 222 n nnss 振荡角频率 无阻尼自然 阻尼比 n - 沈 阳 航 空 工 业 学 院 自 动 控 制 系 SYIAE AUTOMATION s 0 0 0 0 0 0 j 1 2 3 4 5 6 x o ( t) P5 4 图 3 - 1 2 过阻尼 二 阶 系统单位阶 跃 响应曲 线 1 t x o ( t) P 5 4 图 3 - 1 1 临 界 阻尼 二阶 系统单位阶 跃 响应曲 线 2 x 0 ( t) w n t t p P 5 4 图 3 - 1 0 二阶 振 荡环节 单位阶 跃 响应曲 线 3 x o ( t) P 5 4 图 3 - 1 3 零 阻尼 二阶 系统单位阶 跃 响应曲 线 4 x o ( t) 0 t P 5 5 图 3 - 1 4 负阻尼 二 阶 系统的 发散 振 荡响应 5 x o ( t) 0 t P 5 5 图 3 - 1 5 负阻尼 二 阶 系统的 单 调 发散 响应 6 1，过阻尼 =1，临界阻尼 01，欠阻尼 =0，无阻尼 -10，负阻尼 1起始 于无穷远处 幅值 相位 起始于 ) 2 (* n 分母阶次 为 n，分 子阶次为 m的系统 乃氏曲线 终点 只有 n=m时，系统终于 有限值处， nm终于原 点 幅值 相位 终于 ) 2 (*)( mn 5、频率响应的对数坐标图 伯德图 Bode图 0 0.1 1 10 100 20 40 -20 jGL lg20 单位： dB 0 0.1 1 10 100 90 180 90 180 十倍频程 十倍频程 十倍频程 十倍频程 十倍频程 十倍频程 dec. 2 0 / ? ?d B d e c 1） 2）一般系统伯德图作图方法 幅频特性 由各典型环节幅频特性叠加； 相频特性 由各典型环节相频特性叠加。 例 1. 2型系统对数幅频特性的低频段渐近线 斜率为 ( ) A. -60(dB/dec) B. -40(dB/dec) C. -20(dB/dec) D. 0(dB/dec) 例 2. 设开环传递函数 G(s)= 1 0 )5 ) ( s(ss 1)2 5 0 ( s 2 试求出开环系统各环节的对数幅频特性的 转角频率。 B P149 4 8（ 1） 6、最小相位系统 在 s右 半平面既 无极点 、又 无零点 例 设开环系统的传递函数为 试问 G(s)是否为最小相位传递函数？ 2( 2 1 )43sGs ss 7、由频率特性曲线求系统传递函数 P149 4 6