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自动控制原理概念最全整理要点

自动控制原理概念最全整理要点
自动控制原理概念最全整理要点

1.在零初始条件下,线性定常系统输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯

变换值比,定义为线性定常系统的传递函数。传递函数表达了系统内在特性,只与系统的结构、参数有关,而与输入量或输入函数的形式无关。

2.一个一般控制系统由若干个典型环节构成,常用的典型环节有比例环节、惯

性环节、积分环节、微分环节、振荡环节和延迟环节等。

3.构成方框图的基本符号有四种,即信号线、比较点、方框和引出点。

4.环节串联后总的传递函数等于各个环节传递函数的乘积。环节并联后总的传

递函数是所有并联环节传递函数的代数和。

5.在使用梅森增益公式时,注意增益公式只能用在输入节点和输出节点之间。

6.上升时间tr、峰值时间tp和调整时间ts反应系统的快速性;而最大超调量

Mp和振荡次数则反应系统的平稳性。

7.稳定性是控制系统的重要性能,使系统正常工作的首要条件。控制理论用于

判别一个线性定常系统是否稳定提供了多种稳定判据有:代数判据(Routh 与Hurwitz判据)和Nyquist稳定判据。

8.系统稳定的充分必要条件是系统特征根的实部均小于零,或系统的特征根均

在跟平面的左半平面。

9.稳态误差与系统输入信号r(t)的形式有关,与系统的结构及参数有关。

10.系统只有在稳定的条件下计算稳态误差才有意义,所以应先判别系统的稳定

性。

11.Kp的大小反映了系统在阶跃输入下消除误差的能力,Kp越大,稳态误差越

小;

Kv的大小反映了系统跟踪斜坡输入信号的能力,Kv越大,系统稳态误差越小;

Ka的大小反映了系统跟踪加速度输入信号的能力,Ka越大,系统跟踪精度越高

12.扰动信号作用下产生的稳态误差essn除了与扰动信号的形式有关外,还与扰

动作用点之前(扰动点与误差点之间)的传递函数的结构及参数有关,但与扰动作用点之后的传递函数无关。

13.超调量仅与阻尼比ξ有关,ξ越大,Mp则越小,相应的平稳性越好。反之,

阻尼比ξ越小,振荡越强,平稳性越差。当ξ=0,系统为具有频率为Wn的等幅震荡。

14.过阻尼ξ状态下,系统相应迟缓,过渡过程时间长,系统快速性差;ξ过小,

相应的起始速度较快,但因震荡强烈,衰减缓慢,所以调整时间 ts亦长,快速性差。

15.当ξ=0.707时,系统的超调量Mp<5%,,调整时间ts也最短,即平稳性和快

速性均最佳,故称ξ=0.707位最佳阻尼比。

16.当阻尼比ξ为常数时,Wn越大,调节时间ts就越短,快速性越好。系统的

超调量Mp和振荡次数N仅仅有阻尼比ξ决定,他们反映了系统的平稳性。17.系统引入速度反馈控制后,其无阻尼自然振荡频率Wn不变,而阻尼比ξ加大,

系统阶跃响应的超调量减小。

18.系统中增加一个闭环左实极点,系统的过渡过程将变慢,超调量将减小,系

统的反应变得较为滞呆。

19.根轨迹的规律是相角条件和幅值条件。

20.K的变动只影响幅值条件不影响相角条件,也就是说,跟轨迹上的所有点满

足同一个相角条件,K变动相角条件是不变的。

21.跟轨迹图揭示了稳定性、阻尼系数、振型等动态性能与系统参数的关系,用

跟轨迹图设计控制系统的关键是配置合适的闭环主导极点。

22.系统的开环对数幅频特性L(w)等于各个串联环节对数幅频特性之和,系统的

开环相频特性Ф(w)等于各个环节相频特性之和。

23.在s右半平面上既无极点有无零点的传递函数,称为最小相位传递函数。具

有最小相位传递函数的系统,称为最小相位系统

24.最小相位系统的L(w)曲线的斜率增大或减小时,对应相频特性的相角也增

大或减小,二者变化趋势是一致的。对最小相位系统,幅频特性和相频特性之间存在着唯一的对应关系。

25.对于最小相位系统,当|G(jw)H(jw)|<1或20lg|G(jw)H(jw)|<0时,闭环系统稳

定。当γ〉0时闭环系统稳定。

26.时域性能指标,包括稳态性能指标和动态性能指标;频域性能指标,包括开

环频域指标和闭环频域指标。

27.校正方式可以分为串联校正、反馈(并联)校正、前置校正和扰动补偿等。

串联校正和并联校正是最常见的两种校正方式。

28.根据校正装置的特性,校正装置可分为超前校正装置、滞后校正装置和滞后-

超前校正装置。

29.校正装置中最常用的是PID控制规律。PID控制是比例积分微分控制的简称,

可描述为

Gc(s)=Kp+KI/s+KDs

30.PD控制器是一高通滤波器,属超前校正装置;PI控制器是一低通滤波器,属

滞后校正装置;而PID控制器是由其参数决定的带通滤波器。

31.非线性系统分析的基础知识,主要包括相平面法和描述函数法。

32.只有在Ws≥2Wmax的条件下,采样后的离散信号才有可能无失真的恢复原来

的连续信号。这里2Wmax为连续信号的有限频率。这就是香农采样定理。由于它给出了无失真的恢复原有连续信号的条件,所以成为设计采样系统的一条重要依据。

33.在z域中采样系统稳定的充要条件是:当且仅当采样特征方程的全部特征跟

均分布在z平面上的单位园内,后者所有特征跟的模均小于1,相应的线性定常系统是稳定的。

1、控制系统的基本控制方式有哪些?

2、什么是开环控制系统?

3、什么是自动控制?

4、控制系统的基本任务是什么?

5、什么是反馈控制原理?

6、什么是线性定常控制系统?

7、什么是线性时变控制系统?

8、什么是离散控制系统?

9、什么是闭环控制系统?

10、将组成系统的元件按职能分类,反馈控制系统由哪些基本元件组成?

11、组成控制系统的元件按职能分类有哪几种?

12、典型控制环节有哪几个?

最新自动控制原理概念及定义

自控概念及定义 1.开环控制的定义:若系统的被控制量对系统的控制作用没有影响,则此系统叫开环控制 系统 2.闭环控制的定义:凡是系统的被控制信号对控制作用有直接影响的系统都叫闭环控制系 统 3.恒值控制系统的定义:如果反馈控制系统的参考输入信号为常量则称这类反馈控制系统 为恒值控制系统 4.程序控制系统的定义:系统的参考输入信号按照一定的时间函数变化则称这类反馈控制 系统为程序控制系统 5.随动控制系统的定义:闭环控制系统中,如果参考输入信号为一任意时间函数,其变化 规律无法预先予以确定,则承受这类输入信号的闭环控制系统叫做随动控制系统 6.被控对象的定义:控制系统中被控制的设备或过程 7.被控参数或输出量的定义:指被控对象中按一定规律变化的物理量,与输入信号间满足 一定的函数关系 8.扰动量的定义:所有妨碍控制量对被控量进行正常控制的因素称为扰动量 9.控制量的定义:直接加到被控对象、直接改变被控量的变量,称为控制量 10.反馈量的定义:由系统(或元件)输出端取出并反向送回系统(或元件)输入端的信号 称为反馈量 11.偏差量的定义:参考输入与主反馈信号之差 12.控制器的定义:控制系统中除了被控对象外各个部分的组合 13.负反馈控制基本原理:在反馈控制系统中,控制装置对被控对象施加的控制作用,是取 自被控量的反馈信息,用来不断修正被控量与输入量之间的偏差,从而实现对被控对象进行控制的任务,这就是负反馈控制的原理。 14.前向通道的定义:在闭环控制系统中,从系统输入量到系统被控量之间的通道称为前向 通道 15.反馈通道的定义:在闭环控制系统中,从被控量到输入端的反馈信号之间的通道称为反 馈通道 16.对控制系统的基本要求:稳定,精确,迅速 17.传递函数的定义:在初始条件为零时,线性定常系统或元件输出信号的拉氏变换式与输 入信号的拉氏变换式之比称为该系统或元件的传递函数 18.什么叫基本环节:一个复杂的控制系统分成的一个个小部分称为环节。从动态方程、传 递函数和运动特性的角度看不宜再分的最小环节称为基本环节 19.比例环节传递函数:G(s)=K 20.惯性环节传递函数:G(s)=1/(Ts+1) 21.积分环节传递函数:G(s)=1/s 22.振荡环节传递函数:G(s)=1/()= 23.纯微分环节传递函数:G(s)=s 24.一阶微分环节传递函数:G(s)=s+1 25.二阶微分传递函数:G(s)= 26.延迟环节传递函数:G(s)= 27.二阶系统五个性能指标:上升时间、峰值时间、最大超调量、过渡过程时间、振

自动控制原理概念最全整理

1.在零初始条件下,线性定常系统输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯 变换值比,定义为线性定常系统的传递函数。传递函数表达了系统在特性,只与系统的结构、参数有关,而与输入量或输入函数的形式无关。 2.一个一般控制系统由若干个典型环节构成,常用的典型环节有比例环节、惯 性环节、积分环节、微分环节、振荡环节和延迟环节等。 3.构成方框图的基本符号有四种,即信号线、比较点、方框和引出点。 4.环节串联后总的传递函数等于各个环节传递函数的乘积。环节并联后总的传 递函数是所有并联环节传递函数的代数和。 5.在使用梅森增益公式时,注意增益公式只能用在输入节点和输出节点之间。 6.上升时间tr、峰值时间tp和调整时间ts反应系统的快速性;而最大超调量 Mp和振荡次数则反应系统的平稳性。 7.稳定性是控制系统的重要性能,使系统正常工作的首要条件。控制理论用于 判别一个线性定常系统是否稳定提供了多种稳定判据有:代数判据(Routh 与Hurwitz判据)和Nyquist稳定判据。 8.系统稳定的充分必要条件是系统特征根的实部均小于零,或系统的特征根均 在跟平面的左半平面。 9.稳态误差与系统输入信号r(t)的形式有关,与系统的结构及参数有关。 10.系统只有在稳定的条件下计算稳态误差才有意义,所以应先判别系统的稳定 性。 11.Kp的大小反映了系统在阶跃输入下消除误差的能力,Kp越大,稳态误差越 小; Kv的大小反映了系统跟踪斜坡输入信号的能力,Kv越大,系统稳态误差

越小; Ka的大小反映了系统跟踪加速度输入信号的能力,Ka越大,系统跟踪精度越高 12.扰动信号作用下产生的稳态误差essn除了与扰动信号的形式有关外,还与扰 动作用点之前(扰动点与误差点之间)的传递函数的结构及参数有关,但与扰动作用点之后的传递函数无关。 13.超调量仅与阻尼比ξ有关,ξ越大,Mp则越小,相应的平稳性越好。反之, 阻尼比ξ越小,振荡越强,平稳性越差。当ξ=0,系统为具有频率为Wn的等幅震荡。 14.过阻尼ξ状态下,系统相应迟缓,过渡过程时间长,系统快速性差;ξ过小, 相应的起始速度较快,但因震荡强烈,衰减缓慢,所以调整时间ts亦长,快速性差。 15.当ξ=0.707时,系统的超调量Mp<5%,,调整时间ts也最短,即平稳性和快 速性均最佳,故称ξ=0.707位最佳阻尼比。 16.当阻尼比ξ为常数时,Wn越大,调节时间ts就越短,快速性越好。系统的超 调量Mp和振荡次数N仅仅有阻尼比ξ决定,他们反映了系统的平稳性。17.系统引入速度反馈控制后,其无阻尼自然振荡频率Wn不变,而阻尼比ξ加大, 系统阶跃响应的超调量减小。 18.系统中增加一个闭环左实极点,系统的过渡过程将变慢,超调量将减小,系 统的反应变得较为滞呆。 19.根轨迹的规律是相角条件和幅值条件。 20.K的变动只影响幅值条件不影响相角条件,也就是说,跟轨迹上的所有点满

自动控制原理题目含复习资料

《自动控制原理》复习参考资料 一、基本知识1 1、反馈控制又称偏差控制,其控制作用是通过输入量与反馈量的差值进行的。 2、闭环控制系统又称为反馈控制系统。 3、在经典控制理论中主要采用的数学模型是微分方程、传递函数、结构框图和信号流图。 4、自动控制系统按输入量的变化规律可分为恒值控制系统、随动控制系统与程序控制系统。 5、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面,即:稳定性、快速性和准确性。 6、控制系统的数学模型,取决于系统结构和参数, 与外作用及初始条件无关。 7、两个传递函数分别为G1(s)与G2(s)的环节,以并联方式连接,其等效传递函数为G1(s)+G2(s),以串联方式连接,其等效传递函数为G1(s)*G2(s)。 8、系统前向通道传递函数为G(s),其正反馈的传递函数为H(s),则其闭环传递函数为G(s)/(1- G(s)H(s))。 9、单位负反馈系统的前向通道传递函数为G(s),则闭环传递函数为G(s)/(1+ G(s))。 10、典型二阶系统中,ξ=0.707时,称该系统处于二阶工程最佳状态,此时超调量为4.3%。 11、应用劳斯判据判断系统稳定性,劳斯表中第一列数据全部为正数,则系统稳定。 12、线性系统稳定的充要条件是所有闭环特征方程的根的实部均为负,即都分布在S平面的左平面。 13、随动系统的稳态误差主要来源于给定信号,恒值系统的稳态误差主要来源于扰动信号。 14、对于有稳态误差的系统,在前向通道中串联比例积分环节,系统误差将变为零。

15、系统稳态误差分为给定稳态误差和扰动稳态误差两种。 16、对于一个有稳态误差的系统,增大系统增益则稳态误差将减小。 17、对于典型二阶系统,惯性时间常数T 愈大则系统的快速性愈差。 18、应用频域分析法,穿越频率越大,则对应时域指标t s 越小,即快速性越好 19最小相位系统是指S 右半平面不存在系统的开环极点及开环零点。 20、按照校正装置在系统中的不同位置,系统校正可分为串联校正、反馈校正、 补偿校正与复合校正四种。 21、对于线性系统,相位裕量愈大则系统的相对稳定性越好。 22、根据校正装置的相位特性,比例微分调节器属于相位超前校正装置,比例积分调节器属于相位滞后校正装置,PID 调节器属于相位滞后-超前校正装置。 23、PID 调节中的P 指的是比例控制器,I 是积分控制器,D 是微分控制器。 24、离散系统中信号的最高频谱为ωmax ,则采样频率ωs 应保证ωs>=2ωmax 条件。 26、在离散控制系统分析方法中,把差分方程变为代数方程的数学方法为Z 变换。 27、离散系统中,两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节,以串联方式连接,连接点有采样开关,其等效传递脉冲函数为G 1(z)G 2(z);连接点没有采样开关,其等效传递脉冲函数为G 1G 2(z)。 28、根据系统的输出量是否反馈至输入端,可分为开环控制系统与闭环控制系统。 29、家用空调温度控制、电梯速度控制等系统属于闭环控制系统; 30、经典控制理论的分析方法主要有时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法。 二、基本知识2 1、开环控制系统的的特征是没有( ) A.执行环节 B.给定环节 C.反馈环节 D.放大环节 2、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的( ) A 、低频段 B 、中频段 C 、高频段 D 、均无关 3、若系统的开环传递函数为 10) (5 50 s s ,则它的开环增益为( ) A.5 B.10 C.50 D.100

自动控制原理总复习资料解答题

∑??=i i i s s Q s H ) ()(1 )(第一章:1 闭环系统(或反馈系统)的特征:采用负反馈,系统的被控变量对控制作用有直接影响,即被控变量对自己有控制作用 。2 典型闭环系统的功能框图。 自动控制 在没有人直接参与的情况下,通过控制器使被控对象或过程按照预定的规律运行。 自动控制系统 由控制器和被控对象组成,能够实现自动控制任务的系统。 被控制量 在控制系统中.按规定的任务需要加以控制的物理量。 控制量 作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星.也称控制输入。 扰动量 干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量,也称扰动输入或干扰掐入。 反馈 通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端,与输入信号相比较。反送到输入端的信号称为反馈信号。 负反馈 反馈信号与输人信号相减,其差为偏差信号。 负反馈控制原理 检测偏差用以消除偏差。将系统的输出信号引回插入端,与输入信号相减,形成偏差信号。然后根据偏差信号产生相应的控制作用,力图消除或减少偏差的过程。 开环控制系统 系统的输入和输出之间不存在反馈回路,输出量对系统的控制作用没有影响,这样的系统称为开环控制系统。开环控制又分为无扰动补偿和有扰动补偿两种。 闭环控制系统 凡是系统输出端与输入端存在反馈回路,即输出量对控制作用有直接影响的系统,叫作闭环控制系统。 自动控制原理课程中所讨论的主要是闭环负反馈控制系统。 复合控制系统 复合控制系统是一种将开环控制和闭环控制结合在一起的控制系统。它在闭环控制的基础上,用开环方式提供一个控制输入信号或扰动输入信号的顺馈通道,用以提高系统的精度。 自动控制系统组成 闭环负反馈控制系统的典型结构如图1.2所示。组成一个自动控制系统通常包括以下基本元件 1.给定元件 给出与被控制量希望位相对应的控制输入信号(给定信号),这个控制输入信号的量纲要与主反馈信号的量纲相同。给定元件通常不在闭环回路中。2.测量元件 测量元件也叫传感器,用于测量被控制量,产生与被控制量有一定函数关系的信号。被控制量成比例或与其导数成 比例的信号。测量元件的精度直接影响控制系统的精度应使测量元件的精度高于系统的精度,还要有足够宽的频带。3.比较无件 用于比较控制量和反馈量并产生偏差信号。电桥、运算放大器可作为电信号的比较元件。有些比较元件与测量元件是结合在一起的,如测角位移的旋转变压器和自整角机等。4.放大元件 对信号进行幅值或功率的放大,以及信号形式的变换.如交流变直流的相敏整流或直流变交流的相敏调制。5.执行元件 用于操纵被控对象,如机械位移系统中的电动机、液压伺服马达、温度控制系统中的加热装置。执行元件的选择应具有足够大的功率和足够宽的频带。6.校正元件 用于改善系统的动态和稳态性能。根据被控对象特点和性能指标的要求而设计。校正元件串联在由偏差信号到被控制信号间的前向通道中的称为串联校正;校正元件在反馈回路中的称为反馈校正。7.被控对象 控制系统所要控制的对象,例如水箱水位控制系统中的水箱、房间温度控制系统中的房间、火炮随动系统中的火炮、电动机转速控制系统中电机所带的负载等。设计控制系统时,认为被控对象是不可改变的,它的输出即为控制系统的被控制量。8.能源元件 为控制系统提供能源的元件,在方框图中通常不画出。 对控制系统的基本要求1.稳定性 稳定性是系统正常工作的必要条件。2.准确性 要求过渡过程结束后,系统的稳态精度比较高,稳态误差比较小.或者对某种典型输入信号的稳态误差为零。3.快速性 系统的响应速度快、过渡过程时间短、超调量小。系统的稳定性足够好、频带足够宽,才可能实现快速性的要求。 第二章:1、建立系统的微分方程。2、绘制动态框图并求传递函数。3、传递函数 在零初始条件下,系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为传递函数。传递函数的概念适用于线性定常单输入、单输出系统。求传递函数通常有两种方法:对系统的微分方程取拉氏变换,或化简系统的动态方框图。对于由电阻、电感、电容元件组成的电气网络,一般采用运算阻抗的方法求传递函数。4、结构图的变换与化简 化简方框图是求传递函数的常用方法。对方框图进行变换和化简时要遵循等效原则:对任一环节进行变换时, 变换前后该环节的输人量、输出量及其相互关系应保持不变。化简方框图的主要方法就是将串联环节、并联环节和基本反馈环节用一个等效环节代替。化简方框图的关键是解除交叉结构,即移动分支点或相加点,使被简化的环节中不存在与外部直

《自动控制原理》专科课程标准

《自动控制原理》课程标准 一、课程概述 (一)课程性质地位 自动控制原理是空间工程类、机械控制类、信息系统类等相关专业学历教育合训学员的大类技术基础课程。由于自动控制原理在信息化武器装备中得到了广泛的应用,因此,将本课程设置为大类技术基础课,对培养懂技术的指挥人才有着十分重要的作用。本课程所覆盖的知识面较宽,既有较深入的理论基础知识,也有较广泛的专业背景知识,因而,它在学员知识结构方面将起到加强理论深度和拓展知识广度的积极作用。 (二)课程基本理念 为了贯彻素质教育和创新教育的思想,本课程将在注重自动控制原理的基本概念和基本分析与设计方法的基础上,适当引入自动控制发展中的、学员能够理解的新概念和新方法;贯彻理论联系实际的原则,科学取舍各种主要理论、方法的比例,正确处理好理论与案例的关系,以适应为部队培养应用复合型人才的需要;适当引入和利用Matlab工具来辅助自动控制原理中的复杂计算与作图、验证分析与设计的结果;本课程应该既使学员掌握必要的基础理论知识,并了解它们对实际问题的指导作用,又要促进学员养成积极思考、长于分析、善于推导的能力和习惯。 (三)课程设计思路 本课程主要介绍自动控制原理的基本概念和基本的分析与设计方法。课程采用“一纵三横”的设计思路,具体来说,“一纵”就是在课程讲授中要求贯彻自动控制系统的建模、分析及设计方法这条主线;“三横”就是在方法讲授中要求强调自动控制系统的稳定性、快速性和准确性,稳准快三个字是分析的核心,也是设计的归宿。在课程讲授中,贯彻少而精的原则,即对重点、难点讲深讲透;注意理论联系专业实际,例子贴近生活,注重揭示抽象概念的物理意义;注意传统教法与现代教法的有机结合,充分运用各种教学手段,特别注重发挥课程教学网站的作用。在课程学习中,注重阅读教材、完成作业、课程实验及讨论问题等四个环节,深刻理解课程内容中的重点和难点,重点掌握自动控制原理的基本概念和基本分析与设计方法。 二、课程目标 (一)知识与技能 通过本课程的学习,使学员掌握自动控制原理的基本概念和基本的分析与设计方法,重点培养学生利用自动控制的基本理论分析与解决工程实际问题的思维方式和初步能力,并为学习后续相关专业课程,以及进一步学习和应用自动控制方面的新知识、新技术打下必要基础。 (二)过程与方法 通过本课程的学习,使学员掌握自动控制系统分析与设计的一般过程与基本方法。 (三)情感态度与价值观 通过本课程的学习,使学员在五个方面得到磨练与培养。 (1)实践意识:坚持一切从实际出发,不迷信书本、不迷信权威。 (2)质量意识:认认真真做好每一件事,在学习中的每一个环节都坚持质量至上的思想。 (3)协作意识:现代科学技术已经很少是一个人可以独立完成的了,所以要能与同学协同工作、协调配合。 (4)创新意识:勇于不断追求和探索新意境、新见解。 (5)坚毅意志:具有坚强的意志和顽强的精神,要敢于面对困难、善于克服困难。

自动控制原理整理

自动控制原理整理 第一章 绪论 自动控制:自动控制,就是在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置(控制 装置),使机器、设备或生产过程(控制对象)的某个工作状态或参数(被控量)自动地按照预定的规律运行。 自动控制系统:是指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统。它是控制对象以 及参与实现其被控制量自动控制的装置或元部件的组合,一般由控制装置和被控对象组成。一般包括三种机构:测量机构、比较机构、执行机构。 反馈:把输出量送回到系统的输入端并与输入信号比较的过程。 反馈控制系统的基本组成:测量元件、给定元件、比较元件、放大元件、执行元件、校 正元件 控制方式 (1) 反馈控制方式(2)开环控制方式(3)复合控制方式 控制系统的分类 (1) 恒值系统和随动系统(按参考输入形式分类) (2) 线性系统和非线性系统(按照组成系统的元件特性分类) (3) 连续系统和离散系统(按照系统内信号的传递形式分类) 控制系统的性能指标:稳定性、快速性、准确性,即稳准快。 第二章 控制系统的数学模型 定义:数学模型是描述系统内部物理量(或变量)之间关系的数学表达式。 建立方法:解析法、实验法 线性系统:能够用线性数学模型(线性的代数方程、微分方程、差分方程等)描述的系统, 称为线性系统。重要性质:叠加原理,即具有可叠加性和均匀性。 单位阶跃函数1(t) 单位阶跃函数的拉氏变换为 { 001)(1<≥=t t t 0 11 ()0st st F s e dt e s s ∞ --∞==-=?

单位脉冲函数 单位脉冲函数的拉氏变换为 传递函数的定义与性质 定义:线性定常系统的传递函数为零初始条件下,系统输出量的拉氏变换与系统输入量的拉氏变换之比。 所谓零初始条件是指 1)输入量在t>0时才作用在系统上,即在t=0- 时系统输入及各项导数均为零; 2)输入量在加于系统之前,系统为稳态,即在 t=0-时系统输出及其所有导数项为零。 性质: ? 传递函数是复变量s 的有理真分式函数,分子多项式的次数m 低于或等于分母多项的次数n ,所有系数均为实数; ? 传递函数与微分方程有相通性,可经简单置换而转换; ? 传递函数表征了系统本身的动态特性。 ? 只能描述线性定常系统与单输入单输出系统,不能表征内部所有状态的特征。 ? 只能反映零初始条件下输入信号引起的输出,不能反映非零初始条件引起的输出。 ? 服从不同动力学规律的系统可有同样的传递函数 ? 传递函数有一定的零、极点分布图与之对应,因此传递函数的零、极点分布图也表征了系统的动态性能。 零极点形式 系统零点、极点的分布决定了系统的特性,因此,可以画出传递函数的零极点图,直接分 析系统特性。在零极点图上,用“ ”表示极点位置,用“ 圆圈”表示零点 结构图的基本组成: 定义: 由具有一定函数关系的环节组成的,并标明信号流向的系统的方框图,称为系统的结构图。 组成:信号线、引出点、比较点、方框。 结构图的基本组成形式 串联连接、并联连接、反馈连接 { 1000()t t t t εε ε δ ≤≤<>=或()0()1st F s t e dt δ∞ -==? ?),,2,1(m i z i =),,2,1(n i p i =

自动控制原理知识点总结

~ 自动控制原理知识点总结 第一章 1、什么就是自动控制?(填空) 自动控制:就是指在无人直接参与得情况下,利用控制装置操纵受控对象,就是被控量等于给定值或按给定信号得变化规律去变化得过程。 2、自动控制系统得两种常用控制方式就是什么?(填空) 开环控制与闭环控制 3、开环控制与闭环控制得概念? 开环控制:控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系 特点:开环控制实施起来简单,但抗扰动能力较差,控制精度也不高. 闭环控制:控制装置与受控对象之间,不但有顺向作用,而且还有反向联系,既有被控量对被控过程得影响。 主要特点:抗扰动能力强,控制精度高,但存在能否正常工作,即稳定与否得问题。 掌握典型闭环控制系统得结构。开环控制与闭环控制各自得优缺点? (分析题:对一个实际得控制系统,能够参照下图画出其闭环控制方框图。) 4、控制系统得性能指标主要表现在哪三个方面?各自得定义?(填空或判断) (1)、稳定性:系统受到外作用后,其动态过程得振荡倾向与系统恢复平衡得能力 (2)、快速性:通过动态过程时间长短来表征得 (3)、准确性:有输入给定值与输入响应得终值之间得差值来表征得 第二章 1、控制系统得数学模型有什么?(填空) 微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性 2、了解微分方程得建立? (1)、确定系统得输入变量与输入变量 (2)、建立初始微分方程组.即根据各环节所遵循得基本物理规律,分别列写出相应得微分方程,并建立微分方程组 (3)、消除中间变量,将式子标准化。将与输入量有关得项写在方程式等号得右边,与输出量有关得项写在等号得左边 3、传递函数定义与性质?认真理解。(填空或选择) 传递函数:在零初始条件下,线性定常系统输出量得拉普拉斯变换域系统输入量得拉普拉斯变

自动控制原理总复习资料完美

第一章的概念 1、典型的反馈控制系统基本组成框图: 2、自动控制系统基本控制方式:(1)、反馈控制方式;(2)、开环控制方式;(3)、复合控制方式。 3、基本要求的提法:可以归结为稳定性、准确性和快速性。 第二章要求: 1、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法; 2、牢固掌握传递函数的概念、定义和性质; 3、明确传递函数与微分方程之间的关系; 4、能熟练地进行结构图等效变换; 5、明确结构图与信号流图之间的关系; 6、熟练运用梅逊公式求系统的传递函数; 例1 某一个控制系统动态结构图如下,试分别求系统的传递函数: ) ( ) ( , ) ( ) ( 1 2 1 1 s R s C s R s C , ) ( ) ( , ) ( ) ( 2 1 2 2 S R S C s R s C 。 4 3 2 1 3 2 1 1 2 4 3 2 1 1 1 1 1 ) ( ) ( , 1 ) ( ) ( ) ( G G G G G G G s R s C G G G G s G s R s C - - = - = 串连补偿 元件 放大 元件 执行元 件 被控对 象 反馈补偿元件 测量元件 输出量 主反馈 局部反馈 输入量 --

例2 某一个控制系统动态结构图如下,试分别求系统的传递函数: ) () (,)()(,)()(,)()(s N S E s R s E s N s C s R s C 。 例3: 将上图汇总得到: U i (s ) U o (s ) U o (s U (s 2I C (s ) -1 -1 -1 1/R 1 1/C 1s 1/C 2s 1/R 2 1()i t 2()i t 1()u t ()c t () r t 1R 2R 1C 2C +_ +_ + _Ka 11C s 21C s 21 R 1R ()R s () C s 1() U s 1()U s 1() U s 1() I s 1()I s 2() I s 2() I s 2()I s () C s (b) (t) i R (t) u r(t)111 =-?-=(t)]dt i (t)[i C 1 (t)u 2111(t) i R c(t) (t)u 22 1 =-?=(t)dt i C 1c(t)22 + _ + _ + -11C s 2 1R 21C s 1 1R ()R s () C s (s)H(s)(s)G G 1(s)(s)G G R(s)C(s)2121+=(s)H(s)(s)G G 1(s)G -N(s)C(s) 212+=∑?=n K K P P 1

自动控制原理题库(经典部分)解读

《自动控制原理》题库 一、解释下面基本概念 1、控制系统的基本控制方式有哪些? 2、什么是开环控制系统? 答:在控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控制作用,即系统的输出量对控制量没有影响。 3、什么是自动控制? 答:自动控制就是采用控制装置使被控对象自动地按照给定的规律运行,使被控对象的一个或数个物理量能够在一定的精度范围内按照给定的规律变化。 4、控制系统的基本任务是什么? 5、什么是反馈控制原理? 6、什么是线性定常控制系统? 7、什么是线性时变控制系统? 8、什么是离散控制系统? 9、什么是闭环控制系统? 10、将组成系统的元件按职能分类,反馈控制系统由哪些基本元件组成? 11、组成控制系统的元件按职能分类有哪几种? 12、典型控制环节有哪几个? 13、典型控制信号有哪几种? 14、控制系统的动态性能指标通常是指? 15、对控制系统的基本要求是哪几项? 16、在典型信号作用下,控制系统的时间响应由哪两部分组成? 17、什么是控制系统时间响应的动态过程? 18、什么是控制系统时间响应的稳态过程? 19、控制系统的动态性能指标有哪几个? 20、控制系统的稳态性能指标是什么? 21、什么是控制系统的数学模型? 22、控制系统的数学模型有: 23、什么是控制系统的传递函数? 24、建立数学模型的方法有? 25、经典控制理论中,控制系统的数学模型有?

26、系统的物理构成不同,其传递函数可能相同吗?为什么? 27、控制系统的分析法有哪些? 28、系统信号流图是由哪二个元素构成? 29、系统结构图是由哪四个元素组成? 30、系统结构图基本连接方式有几种? 31、二个结构图串联连接,其总的传递函数等于? 32、二个结构图并联连接,其总的传递函数等于? 33、对一个稳定的控制系统,其动态过程特性曲线是什么形状? 34、二阶系统的阻尼比10<<ξ,其单位阶跃响应是什么状态? 35、二阶系统阻尼比ξ减小时,其阶跃响应的超调量是增大还是减小? 36、二阶系统的特征根是一对负实部的共轭复根时,二阶系统的动态响应波形是什么特点? 37、设系统有二个闭环极点,其实部分别为:δ=-2;δ=-30,问哪一个极点对系统动态过程的影响大? 38、二阶系统开环增益K 增大,则系统的阻尼比ξ减小还是增大? 39、一阶系统可以跟踪单位阶跃信号,但存在稳态误差?不存在稳态误差。 40、一阶系统可以跟踪单位加速度信号。一阶系统只能跟踪单位阶跃信号(无稳态误差)可以跟踪单位斜坡 信号(有稳态误差) 41、控制系统闭环传递函数的零点对应系统微分方程的特征根。应是极点 42、改善二阶系统性能的控制方式有哪些? 43、什么是二阶系统?什么是Ⅱ型系统? 44、恒值控制系统 45、谐振频率 46、随动控制系统 47、稳态速度误差系数K V 48、谐振峰值 49、采用比例-微分控制或测速反馈控制改善二阶系统性能,其实质是改变了二阶系统的什么参数?。 50、什么是控制系统的根轨迹? 51、什么是常规根轨迹?什么是参数根轨迹? 52、根轨迹图是开环系统的极点在s 平面上运动轨迹还是闭环系统的极点在s 平面上运动轨迹? 53、根轨迹的起点在什么地方?根轨迹的终点在什么地方? 54、常规根轨迹与零度根轨迹有什么相同点和不同点? 55、试述采样定理。

(完整版)自动控制原理知识点总结

@~@ 自动控制原理知识点总结 第一章 1.什么是自动控制?(填空) 自动控制:是指在无人直接参与的情况下,利用控制装置操纵受控对象,是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。 2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么?(填空) 开环控制和闭环控制 3.开环控制和闭环控制的概念? 开环控制:控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系 特点:开环控制实施起来简单,但抗扰动能力较差,控制精度也不高。 闭环控制:控制装置与受控对象之间,不但有顺向作用,而且还有反向联系,既有被控量对被控过程的影响。 主要特点:抗扰动能力强,控制精度高,但存在能否正常工作,即稳定与否的问题。 掌握典型闭环控制系统的结构。开环控制和闭环控制各自的优缺点? (分析题:对一个实际的控制系统,能够参照下图画出其闭环控制方框图。) 4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面?各自的定义?(填空或判断) (1)、稳定性:系统受到外作用后,其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力 (2)、快速性:通过动态过程时间长短来表征的 e来表征的 (3)、准确性:有输入给定值与输入响应的终值之间的差值 ss 第二章 1.控制系统的数学模型有什么?(填空) 微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性 2.了解微分方程的建立? (1)、确定系统的输入变量和输入变量 (2)、建立初始微分方程组。即根据各环节所遵循的基本物理规律,分别列写出相应的微分方程,并建立微分方程组 (3)、消除中间变量,将式子标准化。将与输入量有关的项写在方程式等号的右边,与输出量有关的项写在等号的左边 3.传递函数定义和性质?认真理解。(填空或选择)

自动控制原理知识点复习资料整理

自动控制原理知识点总结 第一章 1、自动控制:是指在无人直接参与的情况下,利用控制装置操纵受控对象,是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。 2、被控制量:在控制系统中.按规定的任务需要加以控制的物理量。 3、控制量:作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星.也称控制输入。 4、扰动量:干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量,也称扰动输入或干扰掐入。 5、反馈:通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端,与输入信号相比较。反送到输入端的信号称为反馈信号。 6、负反馈:反馈信号与输人信号相减,其差为偏差信号。 7、负反馈控制原理:检测偏差用以消除偏差。将系统的输出信号引回插入端,与输入信号相减,形成偏差信号。然后根据偏差信号产生相应的控制作用,力图消除或减少偏差的过程。 8、自动控制系统的两种常用控制方式是开环控制和闭环控制。 9、开环控制:控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系特点:开环控制实施起来简单,但抗扰动能力较差,控制精度也不高。 10、闭环控制:控制装置与受控对象之间,不但有顺向作用,而且还有反向联系,既有被控量对被控过程的影响。主要特点:抗扰动能

力强,控制精度高,但存在能否正常工作,即稳定与否的问题。 11、控制系统的性能指标主要表现在: (1)、稳定性:系统的工作基础。 (2)、快速性:动态过程时间要短,振荡要轻。 (3)、准确性:稳态精度要高,误差要小。 12、实现自动控制的主要原则有:主反馈原则、补偿原则、复合控制原则。 第二章 1、控制系统的数学模型有:微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性。 2、传递函数:在零初始条件下,线性定常系统输出量的拉普拉斯变换域系统输入量的拉普拉斯变换之比 3、求传递函数通常有两种方法:对系统的微分方程取拉氏变换,或化简系统的动态方框图。对于由电阻、电感、电容元件组成的电气网络,一般采用运算阻抗的方法求传递函数。 4、结构图的变换与化简化简方框图是求传递函数的常用方法。对方框图进行变换和化简时要遵循等效原则:对任一环节进行变换时,

自动控制原理考试复习笔记本科生总结

自动控制原理复习总结笔记 一、自动控制理论的分析方法: (1)时域分析法; (2)频率法; (3)根轨迹法; (4)状态空间方法; (5)离散系统分析方法; (6)非线性分析方法 二、系统的数学模型 (1)解析表达:微分方程;差分方程;传递函数;脉冲传递函数;频率特性;脉冲响应函数;阶跃响应函数 (2)图形表达:动态方框图(结构图);信号流图;零极点分布;频率响应曲线;单位阶跃响应曲线 时域响应分析 一、对系统的三点要求: K (1)必须稳定,且有相位裕量γ和增益裕量 g

(2)动态品质指标好。p t 、s t 、r t 、σ% (3)稳态误差小,精度高 二、结构图简化——梅逊公式 例1、 解:方法一:利用结构图分析: ()()()()[]()()[]()s X s Y s R s Y s X s R s E 11--=+-= 方法二:利用梅逊公式 ? ? = ∑=n k K K P s G 1 )( 其中特征式 (11) ,,1 ,1 +- + -=?∑∑∑===Q f e d f e d M k j k j N i i L L L L L L 式中: ∑i L 为所有单独回路增益之和 ∑j i L L 为所有两个互不接触的单独回路增益乘积之和 ∑f e d L L L 为所有三个互不接触的单独回路增益乘积之和 其中,k P 为第K 条前向通路之总增益; k ? 为从Δ中剔除与第K 条前向通路有接触的项; n 为从输入节点到输出节点的前向通路数目 对应此例,则有:

通路:211G G P ?= ,11=? 特征式:312131211)(1G G G G G G G G ++=---=? 则: 3 121111)() (G G G G P s R s Y ++?= 例2:[2002年备考题] 解:方法一:结构图化简 继续化简:

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自动控制原理知识点总结 第一章 1.什么是自动控制?(填空) 自动控制:是指在无人直接参与的情况下,利用控制装置操纵受控对象,是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。 2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么?(填空) 开环控制和闭环控制 3.开环控制和闭环控制的概念? 开环控制:控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系 特点:开环控制实施起来简单,但抗扰动能力较差,控制精度也不高。 闭环控制:控制装置与受控对象之间,不但有顺向作用,而且还有反向联系,既有被控量对被控过程的影响。 主要特点:抗扰动能力强,控制精度高,但存在能否正常工作,即稳定与否的问题。 掌握典型闭环控制系统的结构。开环控制和闭环控制各自的优缺点? (分析题:对一个实际的控制系统,能够参照下图画出其闭环控制方框图。) 4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面?各自的定义?(填空或判断) (1)、稳定性:系统受到外作用后,其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力 (2)、快速性:通过动态过程时间长短来表征的 e来表征的 (3)、准确性:有输入给定值与输入响应的终值之间的差值 ss 第二章 1.控制系统的数学模型有什么?(填空) 微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性 2.了解微分方程的建立? (1)、确定系统的输入变量和输入变量 (2)、建立初始微分方程组。即根据各环节所遵循的基本物理规律,分别列写出相应的微分方程,并建立微分方程组 (3)、消除中间变量,将式子标准化。将与输入量有关的项写在方程式等号的右边,与输出量有关的项写在等号的左边 3.传递函数定义和性质?认真理解。(填空或选择) 传递函数:在零初始条件下,线性定常系统输出量的拉普拉斯变换域系统输入量的拉普拉斯变

重庆大学(自动控制原理)课后复习资料,考研的必备

第一章绪论 重点: 1.自动控制系统的工作原理; 2.如何抽象实际控制系统的各个组成环节; 3.反馈控制的基本概念; 4.线性系统(线性定常系统、线性时变系统)非线性系统的定义和区别; 5.自动控制理论的三个基本要求:稳定性、准确性和快速性。 第二章控制系统的数学模型 重点: 1.时域数学模型--微分方程; 2.拉氏变换; 3.复域数学模型--传递函数; 4.建立环节传递函数的基本方法; 5.控制系统的动态结构图与传递函数; 6.动态结构图的运算规则及其等效变换; 7.信号流图与梅逊公式。 难点与成因分析: 1.建立物理对象的微分方程 由于自动化专业的本科学生普遍缺乏对机械、热力、化工、冶金等过程的深入了解,面对这类对象建立微分方程是个难题,讲述时 2.动态结构图的等效变换 由于动态结构图的等效变换与简化普遍只总结了一般原则,而没有具体可操作的步骤,面对变化多端的结构图,初学者难于下手。应引导学生明确等效简化的目的是解除反馈回路的交叉,理清结构图的层次。如图1中右图所示系统存在复杂的交叉回路,若将a点移至b点,同时将c点移至d点,同理,另一条交叉支路也作类似的移动,得到右图的简化结构图。 图1 解除回路的交叉是简化结构图的目的

3. 梅逊公式的理解 梅逊公式中前向通道的增益K P 、系统特征式?及第K 条前向通路的余子式K ?之间的关系仅靠文字讲述,难于理解清楚。需要辅以变化的图形帮助理解。如下图所示。 图中红线表示第一条前向通道,它与所有的回路皆接触,不存在不接 触回路,故11=?。 第二条前向通道与一个回路不接触,回路增益44H G L -=,故 4421H G +=?。 第三条前向通道与所有回路皆接触,故13=?。 第三章 时域分析法 重点: 1. 一、二阶系统的模型典型化及其阶跃响应的特点;

自动控制原理基本概念总结

《自动控制原理》基本概念总结 1.自动控制系统的基本要求是稳定性、快速性、准确性 2.一个控制系统至少包括控制装置和控制对象 3.反馈控制系统是根据被控量和给定值的偏差进行调节的控制系统 4.根据自动控制系统是否形成闭合回路来分类,控制系统可分为开环控制系统、闭环控制系统。 根据信号的结构特点分类,控制系统可分为:反馈控制系统、前馈控制系统和前馈-反馈复合控制系统。根据给定值信号的特点分类,控制系统可分为:恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。 根据控制系统元件的特性分类,控制系统可分为:线性控制系统、非线性控制系统。 根据控制信号的形式分类,控制系统可分为:连续控制系统、离散控制系统。 5.令线性定常系统传递函数的分母多项式为零,则可得到系统的特征方程 6.系统的传递函数完全由系统的结构和参数决定 7.对复杂系统的方框图,要求出系统的传递函数可以采用梅森公式 8.线性控制系统的特点是可以应用叠加原理,而非线性控制系统则不能 9.线性定常系统的传递函数,是在零初始条件下,系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。 10.信号流图中,节点可以把所有输入支路的信号叠加,并把叠加后的信号传送到所有的输出支路。 11.从控制系统稳定性要求来看,系统一般是具有负反馈形式。 12.组成控制系统的基本功能单位是环节。 13.系统方框图的简化应遵守信号等效的原则。 14.在时域分析中,人们常说的过渡过程时间是指调整时间 15.衡量一个控制系统准确性/精度的重要指标通常是指稳态误差 16.对于二阶系统来说,系统特征方程的系数都是正数是系统稳定的必要条件 17.若单位反馈系统在阶跃函数作用下,其稳态误差ess为常数,则此系统为0型系统 18.一阶系统的阶跃响应无超调 19.一阶系统 G(s)= K/(Ts+1)的T越大,则系统的输出响应达到稳态值的时间越长。 20.控制系统的上升时间tr、调整时间tS等反映出系统的快速性。 21.二阶系统当0<ζ<1时,如果ζ增加,则输出响应的最大超调量将减小。 22.对于欠阻尼的二阶系统,当阻尼比ξ保持不变时,无阻尼自然振荡频率ωn越大,系统的超调量σp不变 23.在单位斜坡输入信号作用下,?II型系统的稳态误差 ess=0 24.衡量控制系统动态响应的时域性能指标包括动态和稳态性能指标。 25.分析稳态误差时,将系统分为0型系统、I型系统、II型系统…,这是按开环传递函数中的积分环节数来分类的。 26.二阶系统的阻尼系数ξ=时,为最佳阻尼系数。这时系统的平稳性与快速性都较理想。 27.系统稳定性是指系统在扰动消失后,由初始偏差状态恢复到原来的平衡状态的性能。 28.系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的充要条件。 29.如果系统中加入一个微分负反馈,将使系统的超调量减小。 30.确定根轨迹与虚轴的交点,可用劳斯判据判断。 31.主导极点的特点是距离虚轴很近。 32.根轨迹上的点应满足的幅角条件为∠G(s)H(s)等于±(2l+1)π (l=0,1,2,…) 33.如果要求系统的快速性好,则闭环极点应距离虚轴越远越好。 34.根轨迹的分支数等于特征方程的阶数/开环极点数,起始于开环传递函数的开环极点,终止于开环传递函数的开环零点。 35. 根轨迹与虚轴相交时,在该交点处系统处于临界稳定状态,系统阻尼为0

胡寿松《自动控制原理》(第7版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(第1~2章)【圣才出品】

第1章自动控制的一般概念 1.1复习笔记 本章内容主要是经典控制理论中一些基本的概念,一般不会单独考查。 一、自动控制的基本原理与方式 1.反馈控制方式 反馈控制方式的主要特点是: (1)闭环负反馈控制,即按偏差进行调节; (2)抗干扰性好,控制精度高; (3)系统参数应适当选择,否则可能不能正常工作。 2.开环控制方式 开环控制方式可以分为按给定量控制和按扰动控制两种方式,其特点是:(1)无法通过偏差对输出进行调节; (2)抗干扰能力差,适用于精度要求不高或扰动较小的情况。 3.复合控制方式 复合控制即开环控制和闭环控制相结合。 二、自动控制系统的分类

根据系统性能可将自动控制系统按线性与非线性、连续和离散、定常和时变三个维度进行分类,本书主要介绍了线性连续控制系统、线性定常离散控制系统和非线性控制系统的性能分析。 三、对自动控制系统的基本要求 1.基本要求的提法 稳定性、快速性和准确性。 2.典型外作用 (1)阶跃函数 阶跃函数的数学表达式为: 0,0(),0 t f t R t

f t A tω? =- ()sin() 式中,A为正弦函数的振幅;ω=2πf为正弦函数的角频率;φ为初始相角。 1.2课后习题详解 1-1图1-2-1是液位自动控制系统原理示意图。在任意情况下,希望液面高度c维持不变,试说明系统工作原理并画出系统方块图。 图1-2-1液位自动控制系统原理图 解:当Q1≠Q2时,液面高度的变化。例如,c增加时,浮子升高,使电位器电刷下移,产生控制电压,驱动电动机通过减速器减小阀门开度,使进入水箱的流量减少。反之,当c 减小时,则系统会自动增大阀门开度,加大流入水量,使液位升到给定高度c。方块图如图1-2-2所示。

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∑??=i i i s s Q s H ) ()(1 )(第一章:1 闭环系统(或反馈系统)的特征:采用负反馈,系统的被控变量对控制作用有直接影响,即被控变量对自己有控制作用 。2 典型闭环系统的功能框图。 自动控制 在没有人直接参与的情况下,通过控制器使被控对象或过程按照预定的规律运行。 自动控制系统 由控制器和被控对象组成,能够实现自动控制任务的系统。 被控制量 在控制系统中.按规定的任务需要加以控制的物理量。 控制量 作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星.也称控制输入。 扰动量 干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量,也称扰动输入或干扰掐入。 反馈 通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端,与输入信号相比较。反送到输入端的信号称为反馈信号。 负反馈 反馈信号与输人信号相减,其差为偏差信号。 负反馈控制原理 检测偏差用以消除偏差。将系统的输出信号引回插入端,与输入信号相减,形成偏差信号。然后根据偏差信号产生相应的控制作用,力图消除或减少偏差的过程。 开环控制系统 系统的输入和输出之间不存在反馈回路,输出量对系统的控制作用没有影响,这样的系统称为开环控制系统。开环控制又分为无扰动补偿和有扰动补偿两种。 闭环控制系统 凡是系统输出端与输入端存在反馈回路,即输出量对控制作用有直接影响的系统,叫作闭环控制系统。 自动控制原理课程中所讨论的主要是闭环负反馈控制系统。 复合控制系统 复合控制系统是一种将开环控制和闭环控制结合在一起的控制系统。它在闭环控制的基础上,用开环方式提供一个控制输入信号或扰动输入信号的顺馈通道,用以提高系统的精度。 自动控制系统组成 闭环负反馈控制系统的典型结构如图1.2所示。组成一个自动控制系统通常包括以下基本元件 1.给定元件 给出与被控制量希望位相对应的控制输入信号(给定信号),这个控制输入信号的量纲要与主反馈信号的量纲相同。给定元件通常不在闭环回路中。2.测量元件 测量元件也叫传感器,用于测量被控制量,产生与被控制量有一定函数关 系的信号。被控制量成比例或与其导数成比例的 信号。测量元件的精度直接影响控制系统的精度应使测量元件的精度高于系统的精度,还要有足够宽的频带。3.比较无件 用于比较控制量和反馈量并产生偏差信号。电桥、运算放大器可作为电信号的比较元件。有些比较元件与测量元件是结合在一起的,如测角位移的旋转变压器和自整 角机等。4.放大元件 对信号进行幅值或功率的 放大,以及信号形式的变换.如交流变直流的相敏整流或直流变交流的相敏调制。5.执行元件 用于操纵被控对象,如机械位移系统中的电动机、液压伺服马达、温度控制系统中的加热装置。执行元件的选择应具有足够大的功率和足够宽的频带。6.校正元件 用于改善系统的动态和稳态性能。根据被控对象特点和性能指标的要求而设计。校正元件串联在由偏差信号到被控制信号间的前向通道中的称为串联校正;校正元件在反馈回路中的称为反馈校正。7.被控对象 控制系统所要控制的对象,例如水箱水位控制系统中的水箱、房间温度控制系统中的房间、火炮随动系统中的火炮、电动机转速控制系统中电机所带的负载等。设计控制系统时,认为被控对象是不可改变的,它的输出即为控制系统的被控制量。8.能源元件 为控制系统提供能源的元件,在方框图中通常不画出。 对控制系统的基本要求1.稳定性 稳定性是系统正常工作的必要条件。2.准确性 要求过渡过程结束后,系统的稳态精度比较高,稳态误差比较小.或者对某种典型输入信号的稳态误差为零。3.快速性 系统的响应速度快、过渡过程时间短、超调量小。系统的稳定性足够好、频带足够宽,才可能实现快速性的要求。 第二章:1、建立系统的微分方程,绘制动态框图并求传递函数。3、传递函数 在零初始条件下,系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为传递函数。传递函数的概念适用于线性定常单输入、单输出系统。求传递函数通常有两种方法:对系统的微分方程取拉氏变换,或化简系统的动态方框图。对于由电阻、电感、电容元件组成的电气网络,一般采用运算阻抗的方法求传递函数。4、结构图的变换与化简 化简方框图是求传递函数的常用方法。对方框图进行变换和化简时要遵循等效原则:对任一环节进行变换时,变换前后该环节的输人量、输出量及其相互关系应保持不变。化简方框图的主要方法就是将串联环节、并联环节和基本反馈环节用一个等效环节代替。化简方框图的关键是解除交叉结构, 即移动分支点或相加点,使被简化的环节中不存在与外部直接相连的分支点和相加点。5、利用梅森(Mason)公式求传递函数。 )(s Q i 第i 条前向通路传递函数的乘积。?流图的特征式= 1 - 所有回路传递函数乘积之和+每两个互不接触回路传递函数乘 积之和-每三个 (1) ∑∑-+ b c c b a a L L L ..........条前向通路接触的回路 中处除去与第从余子式i ,??i 第三章:1、一阶系统对典型输入信号的输出响应。(单位)阶跃函数(Step function )0,)(1≥t t ;(单位)斜坡函数(Ramp

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