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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一.自动控制系统的概念,自动控制系统是指由,控制装置,与,被控对象,结合起来的，能够对被控对象的一些物理量进行自动控制的一个有机整体。,第一章 自动控制的一般概念,包括经典,控制理论,和,现代控制理论,.,二.对控制系统的基本要求,稳、准、快、鲁棒性,三、,方框图,炉温控制系统方框图,第二章 控制系统的数学模型,一.控制系统的模型,微分方程、差分方程、状态方程、传递函数、脉冲传递函数、结构图、信号流图,零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量拉氏变换的比值叫该系统的传递函数，用,G,(,s,)表示。,三.反馈控制系统及其特点,二.传递函数,四.动态结构图等效变换的方法,共7种,五、由系统微分方程组画动态结构图,。,六.梅森公式,梅森公式,式中，,P,输出和输入之间的增益或传递函数；,P,k,第,k,条前向通道的增益或传输函数；,信号流图的特征式,L,i,所有不同回路增益之和,L,i,L,j,所有两两互不接触回路增益乘积之和,L,i,L,j,L,k,所有三个互不接触回路增益乘积之和,k,第,k,条前向通道特征式的余子式，等于将中与前向通道相接触的全部置0,后余下部分,。,例,例,例,第三章 时域分析法,1 控制系统的时域指标（五项指标）,2 二阶系统分析,3 系统的稳定性和代数判据,4 稳态误差的分析和计算,二.二阶系统分析,三、控制系统稳定性,1.赫尔维茨判据,例：,设单位负反馈系,统的开环传递函数为,确定使该系统闭环稳定的开环增益K的取值范围。,解法：先写出系统闭环特征方程，根据赫尔维茨判据，各项系数必须大于0，且奇数（或偶数）阶赫氏行列式大于0，联立可求出参数范围。,2、劳斯判据,系统的特征方程为,闭环稳定的充要条件是特征方程的全部系数为正值，不缺项，并且由特征方程系数组成的劳斯表的第一列的系数也为正值。,特殊情况有特殊的处理办法,例 设系统的特征方程为,判断系统的稳定性。,解 列劳斯表,求导,列新劳斯表,由上列劳斯计算表第一列看出，各元符号均相同。这种情况表明，系统的特征根中不含具有正实部的根，它们的值由辅助方程,四、稳态误差的计算和无差度,第四章 根轨迹法,能根据基本绘制法则，画出系统的完整根轨迹,例 负反馈系统的开环传递函数,试作,K,(由0,),变动的系统闭环根轨迹。,解：,开环极点：,p,1,=0,，,p,2,=-1,，,p,3,=-2,无开环有限零点。,(2),n,=3，根轨迹有3条分支；,(3),K,=0时，根轨迹起始于,p,1,，,p,2,，,p,3,K,时，皆趋于无穷远处；,(4)实轴上的根轨迹区段：,(-1,0)，(-,-2),(5),渐近线,：,(6)分离点,s,d,：,由公式,解之，得,s,d,=-0.42,s,d,=-1.58(舍掉),(7)分离角：,(8)根轨迹与虚轴交点坐标（即临界增益点）：,令,s=,j,，代入特征方程,将实部和虚部分别写成方程式,解之，得,所以，与虚轴交点坐标为,临界增益,第5章 频率域方法,一,、频率特性的基本概念,在正弦信号作用下，输出信号的稳态分量与输入信号的复数比。,若用 表示，则有,称为系统（元件）的频率特性，,它描述了在不同频率下系统（或元件）传递正弦信号的能力,。,P,频率特性在复平面上的表示,例 系统单位阶跃响应,确定系统的频率特性。,二、绘制系统开环,Bode,图的方法,（1）将系统开环频率特性 写成以时间常数表示、以典型环节频率特性连乘的形式。,（2）求出各环节的转折频率，并从小到大依次标在对数坐标图的横坐标上。,（3）按传递系数,K,计算,20lg,K,的分贝值，过,=1,这一点，绘制斜率为 的直线，此即为低频段的渐近线（或其延长线）。,（4）从低频渐近线开始，在,轴从左到右（即沿着频率增大）的方向，每遇到一个转折频率，就按照,特定规律,改变一次对数幅频特性曲线的斜率，直至经过全部转折频率为止。,已知单位负反馈系统的开环传函,画开环对数幅频渐近特性线。,三,、频率域稳定判据,奈氏判据,：,系统闭环系统稳定的充分必要条件是：开环幅相频率特性曲线曲线,GH,逆时针包围（,1，,j,0）点的圈数N等于开环传递函数正实部极点个数P的一半.,也可采用,穿越法,。设N,为开环幅相频率特性曲线,正,穿越（1，,j,0）点左侧负实轴的次数（从上往下穿越），N,表示负穿越的次数（从下往上穿越），则,2、对数频率稳定判据,(定理内容),3、稳定裕度,(1)相角裕度,由于 ，因此在,Bode,图中，相角裕度表现为,L,(,)=0,dB,处的相角 水平线之间的距离。,(2)模稳定裕度,对于最小相位系统，欲使系统稳定，就要求相角裕度,0和模稳定裕度,h,1,。,一阶系统和二阶系统的模稳定裕度为无穷大,。,(3)截止频率和穿越频率的求法一定要掌握,例 已知开环传函，求相角裕度。,超前,校正,校正网络特点,滞后,校正,滞后超前,校正方法,应用场合,效果,幅值增加,相角超前,幅值衰减,相角迟后,幅值衰减,相角超前,滞后超前,均不奏效,第六章 控制系统的设计与校正,反馈校正的几种作用,利用反馈改变局部结构、参数,利用反馈削弱非线性因素的影响,反馈可提高对模型摄动的不灵敏性,利用反馈可以抑制干扰,只有在,s,2,max,的条件下，采样后的离散信号,f,*,(,t,)才有可能无失真地恢复到原来的连续信号。,max,为连续信号的上限频率。,香农（Shannon）采样定理,
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