自動(dòng)控制原理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)1

1、自動(dòng)控制原理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)（2） （word版可編輯修改）編輯整理:尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對(duì) 文中內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)校對(duì)，但是難免會(huì)有疏漏的地方，但是任然希望（自動(dòng)控制原理知識(shí)點(diǎn)總結(jié) （word版可編輯修改）的內(nèi)容能夠給您的工作和學(xué)習(xí)帶來(lái)便利。同時(shí)也真誠(chéng)的希望收到您的建 議和反饋，這將是我們進(jìn)步的源泉，前進(jìn)的動(dòng)力。本文可編輯可修改，如果覺(jué)得對(duì)您有幫助請(qǐng)收藏以便隨時(shí)查閱,最后祝您生活愉快業(yè)績(jī)進(jìn)步，以 下為自動(dòng)控制原理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)（2）（word版可編輯修改）的全部?jī)?nèi)容。自動(dòng)控制原理知識(shí)荀尅邇。版可編輯修改）自動(dòng)控制原理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

2、第一章1. 什么是自動(dòng)控制？（填空）自動(dòng)控制：是指在無(wú)人直接參與的情況下，利用控制裝置操縱受控對(duì)象，是被控量等于給 定值或按給定信號(hào)的變化規(guī)律去變化的過(guò)程.2. 自動(dòng)控制系統(tǒng)的兩種常用控制方式是什么？（填空）開環(huán)控制和閉環(huán)控制3. 開環(huán)控制和閉環(huán)控制的概念？開環(huán)控制：控制裝置與受控對(duì)象之間只有順向作用而無(wú)反向聯(lián)系特點(diǎn)：開環(huán)控制實(shí)施起來(lái)簡(jiǎn)單,但抗擾動(dòng)能力較差，控制精度也不高.閉環(huán)控制：控制裝置與受控對(duì)象之間，不但有順向作用，而且還有反向聯(lián)系，既有被控量對(duì) 被控過(guò)程的影響。主要特點(diǎn):抗擾動(dòng)能力強(qiáng),控制精度高，但存在能否正常工作，即穩(wěn)定與否的問(wèn)題.掌握典型閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。開環(huán)控制和閉環(huán)控制各自的

3、優(yōu)缺點(diǎn)？（分析題：對(duì)一個(gè)實(shí)際的控制系統(tǒng)，能夠參照下圖畫出其閉環(huán)控制方框圖。）給定值+反饋量典型閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖4控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要表現(xiàn)在哪三個(gè)方面？各自的定義？（填空或判斷）（1）、穩(wěn)定性:系統(tǒng)受到外作用后，其動(dòng)態(tài)過(guò)程的振蕩傾向和系統(tǒng)恢復(fù)平衡的能力（2）、快速性:通過(guò)動(dòng)態(tài)過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)表征的（3）、準(zhǔn)確性：有輸入給定值與輸入響應(yīng)的終值之間的差值c“來(lái)表征的第二章1.控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有什么？（填空）微分方程、傳遞函數(shù)、動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖、頻率特性2O 了解微分方程的建立？（1）、確定系統(tǒng)的輸入變量和輸入變量（2）、建立初始微分方程組。即根據(jù)各環(huán)節(jié)所遵循的基本物理規(guī)律，分別列寫出相應(yīng)的微 分方程，

4、并建立微分方程組（3）、消除中間變量，將式子標(biāo)準(zhǔn)化將與輸入量有關(guān)的項(xiàng)寫在方程式等號(hào)的右邊，與輸 岀量有關(guān)的項(xiàng)寫在等號(hào)的左邊3O傳遞函數(shù)定義和性質(zhì)？認(rèn)真理解.（填空或選擇）自動(dòng)控制原理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)(2) (word版可編輯修改)傳遞函數(shù)：在零初始條件下，線性定常系統(tǒng)輸岀量的拉普拉斯變換域系統(tǒng)輸入量的拉普拉斯變換之比4o七個(gè)典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)(必須掌握)。了解其特點(diǎn)。(簡(jiǎn)答)典型環(huán)節(jié)比例環(huán)節(jié)K=C 一/?= G(慣 性 環(huán) 節(jié)K +=cJ=(sl全 完 量 入 輸 與 成 完 時(shí) 瞬 匕匕 厶冃 不 量 出 輸 其積分環(huán)節(jié)1%=)/ n/ cc c7?- G(翕俞俞宜 一2匕匕 輔輔輔隹厶冃微 分

5、環(huán)節(jié)Ts=7- )/ G c /?=Xu/ Gx振 蕩 環(huán)節(jié)n- c/1n)/一/時(shí)滯環(huán)節(jié)丄疋=-e=)/?=J/G(5動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的等效變換與化簡(jiǎn)。三種基本形式，尤其是式2-61。主要掌握結(jié)構(gòu)圖的化簡(jiǎn)用法，參考P38習(xí)題2-9 (a)v (e)v (f)。(化簡(jiǎn))等效變換，是指被變換部分的輸入量和輸出量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，在變換前后保持不變。串自動(dòng)控制原理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)(2) (word版可編輯修改)聯(lián)，并聯(lián)，反饋連接，綜合點(diǎn)和引岀點(diǎn)的移動(dòng)(P2刀6o系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)、閉環(huán)傳遞函數(shù)(重點(diǎn)是給定作用下)、誤差傳遞函數(shù)(重點(diǎn)是給 定作用下)：式 2-63、264、266系統(tǒng)的反饋量B (s)與誤差信號(hào)E

6、 (s)的比值，稱為閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)分為給定信號(hào)R (s)作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù)和擾動(dòng)信號(hào)D(s)作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)Gs)=駅=G,(5)G2(5)H(5)=G(5)(5)系統(tǒng)的 閉環(huán)傳 遞函數(shù)給定信號(hào)R(s)作用，設(shè)D(s)二 0GiCGC） _ G（s）R（5）1 + G（s）G2（S）H（s）1 + G（$）H（s）擾動(dòng)信號(hào)D(s)作用，設(shè) R(s) =0G2（s）_G2（s）八丿 D（s） l+G,（5）G2（5）/（5）1 + G（s）H（s）系統(tǒng)的 誤差傳 遞函數(shù)給定信號(hào)R(s)作用，設(shè)D (s)二 0（“_E（s）_I_1八R（$）1 +

7、 G,（5）G2（5）H（5）1 + G（s）H（s）擾動(dòng)信號(hào)D(s)作用，設(shè) R(s) =0不 p_E（5）_-G2（s）/（s）_-G2（s）H（s）小丿 D（s） l + G,（s）G2（S）H（5）1 + G（s）H（s）1o P42系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)。各自的定義，各自衡量了什么性能？(填空或選擇)(1) 、上升時(shí)間t指系統(tǒng)響應(yīng)從零開始，第一次上升到穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間(2) 、峰值時(shí)間tpJ指系統(tǒng)響應(yīng)從零開始，第一次到達(dá)峰值所需的時(shí)間(3) 、超調(diào)量b% (平穩(wěn)性)自動(dòng)控制原理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)（2） （word版可編輯修改）指系統(tǒng)響應(yīng)超出穩(wěn)態(tài)值的最大偏離量占穩(wěn)態(tài)值的百分比（4）、調(diào)節(jié)時(shí)間J （

8、快速性）J指系統(tǒng)響應(yīng)應(yīng)從零開始，達(dá)到并保持在穩(wěn)態(tài)值的5% （或2%）誤差范圍內(nèi)，即響應(yīng) 進(jìn)入并保持在5% （或2%）誤差帶之內(nèi)所需的時(shí)間（5）、穩(wěn)態(tài)誤差.穩(wěn)態(tài)誤差指系統(tǒng)期望值與實(shí)際輸出的最終穩(wěn)態(tài)值之間的差值。這是一個(gè)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)2O 一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。（填空或選擇）從輸入信號(hào)看，單位斜坡信號(hào)的導(dǎo)數(shù)為單位階躍信號(hào)，而單位階躍信號(hào)的導(dǎo)數(shù)為單位脈沖 信號(hào).相應(yīng)的，從輸岀信號(hào)來(lái)看，單位斜坡響應(yīng)的導(dǎo)數(shù)為單位階躍響應(yīng)，而單位階躍響應(yīng)的導(dǎo) 數(shù)是單位脈沖響應(yīng)。由此得岀線性定常系統(tǒng)的一個(gè)重要性質(zhì)；某輸入信號(hào)的輸岀響應(yīng)，就等 于該輸出響應(yīng)的導(dǎo)數(shù);同理，某輸入信號(hào)積分的輸出響應(yīng)，就等于該輸入信號(hào)輸出響應(yīng)的積分

9、。3o二階系統(tǒng)：（1）傳遞函數(shù)、兩個(gè)參數(shù)各自的含義；（填空）纟阻尼比，纟值越大，系統(tǒng)的平穩(wěn)性越好，超調(diào)越小；值越小，系統(tǒng)響應(yīng)振蕩越強(qiáng)，振蕩 頻率越高。當(dāng)纟為0時(shí).系統(tǒng)輸岀為等幅振蕩，不能正常工作，屬不穩(wěn)定。為無(wú)阻尼振蕩頻率（2）單位階躍響應(yīng)的分類，不同阻尼比時(shí)響應(yīng)的大致情況（圖310）；（填空）P（47）（3）欠阻尼情況的單位階躍響應(yīng)：掌握式321、3-233-27;參考P51例3-4的欠阻尼情 況、P72習(xí)題3-6。欠阻尼二階系統(tǒng)的性能指標(biāo)：（1） V 上升時(shí)間 c（tr）=l-sin（Q+0）=l由此式可得tr= 一 0、其中 0 = arcta11 / 9（2）、峰值時(shí)間tp根據(jù)“的定義

10、，可采用求極值的方法來(lái)求取它，得(3)、超調(diào)量b% =xlOO%（4）、調(diào)節(jié)時(shí)間t, C = fe0.68）5%誤差帶J=G T ,系統(tǒng)平穩(wěn)性變差。(q = J1-歹 )(2) 、快速性當(dāng)5定時(shí),若歹較小,則報(bào)TfJ,而當(dāng)00。7之后又有心卩。即舟太大或太小，快速性均變差。一般，在控制工程中，纟是由對(duì)超調(diào)量的要求來(lái)確定的.。一定時(shí)，由此分析可知，要想獲得較好的快速性，阻尼比M不能太大或是太小，而可盡量選大.一般將舟二0。707稱為最佳阻尼比，此時(shí)系統(tǒng)不僅響應(yīng)速度快，而且超調(diào)量小.(3) 、準(zhǔn)確性的增加和烏的減小雖然對(duì)于系統(tǒng)的平穩(wěn)性有利，但將使得系統(tǒng)跟蹤斜坡信號(hào)的穩(wěn)態(tài)誤差增加4o系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條

11、件？系統(tǒng)的所有特征根的實(shí)部小于零，其特征方程的根部都在S左半平面勞斯判據(jù)的簡(jiǎn)單應(yīng)用：參考P55例3-5、3-6。(分析題)勞斯穩(wěn)定判據(jù)若特征方程式的各項(xiàng)系數(shù)都大于零(必要條件)，且勞斯表中第一列元素均為正值，則所 有的特征根均位于s左半平面，相應(yīng)的系統(tǒng)是穩(wěn)定的；否則系統(tǒng)不穩(wěn)定，且第一列元素符號(hào)改 變的次數(shù)等于該特征方程的正實(shí)部根的個(gè)數(shù)。5o用誤差系數(shù)法求解給定作用下的穩(wěn)態(tài)誤差。參考P72習(xí)題3-1(計(jì)算題)P (60)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差既與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，也與輸入有關(guān)，設(shè)系統(tǒng)的輸入的一般表達(dá)式為 /?(5)= 4 式中N為輸入的階次5自動(dòng)控制原理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)（2） （word版可編輯修改）m56

12、+1）令系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)一般表達(dá)式為G（s）H（s）=卡（ m）F 億+1）7=1式中，K為系統(tǒng)的開環(huán)增益，即開環(huán)傳遞函數(shù)中各因式的常數(shù)項(xiàng)為1時(shí)的總比例系數(shù)；、人為時(shí)間常數(shù)；v為積分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)，由它表征系統(tǒng)的類型，或稱其為系統(tǒng)的無(wú)差度。系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差可表示為e比車$t0 K1 + 5V表51給定信號(hào)作用下系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差系統(tǒng)型號(hào)階躍信號(hào)輸入 R（心速度信號(hào)輸入R（心加速度信號(hào)輸入穩(wěn)態(tài)誤差e - & 1 + e V。 匚Kve _ a0靜態(tài)位置誤差系數(shù)Kp靜態(tài)速度誤差系數(shù)Kv靜態(tài)加速度誤差系數(shù)K廠忸合K 吧 s2 吧 s0&1 +心OOOOI0vo K、OOII00穩(wěn)態(tài)誤差是衡量系統(tǒng)控制精度的性能

13、指標(biāo)。穩(wěn)態(tài)誤差可分為，由給定信號(hào)引起的誤差以及 由擾動(dòng)信號(hào)引起的誤差兩種。穩(wěn)態(tài)誤差也可以用誤差系數(shù)來(lái)表述。系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差主要是由積 分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)和開環(huán)增益來(lái)確定的。為了提高精度等級(jí)，可增加積分環(huán)節(jié)的數(shù)目；為了減少有限 誤差，可增加開環(huán)增益。但這樣一來(lái)都會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。而采用補(bǔ)償?shù)姆椒?，則可保證 穩(wěn)定性的前提下減小穩(wěn)態(tài)誤差。第四章自動(dòng)控制原理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)（2） （word版可編輯修改）1.幅頻特性、相頻特性和頻率特性的概念。系統(tǒng)的幅頻特性：A（q二|6（謝丨系統(tǒng)的相頻特性：% = 腫系統(tǒng)的頻率特性（又稱幅相特性）：G仙二A/二I G（j。|如2o七個(gè)典型環(huán)節(jié)的頻率特性（必須掌握）。了解其伯德

14、圖的形狀。（簡(jiǎn)答題）典型環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)幅頻特性相頻特性斜率dB/dec特殊點(diǎn)比例環(huán) 節(jié)G（5）= KA（co）= K/q） = 00L（勁=201gk積分環(huán) 節(jié)G（s）=-SA（e）= CO0（e）= -90。-20co = . L（ty） = 0e = 10, L（0）= SIB微分環(huán)節(jié)G（5）= S（CD）= CD（pcD）= 9020co = . L（d?） = 0co = 10,L（6?） = 20B慣性環(huán)節(jié)G（5）= 5Ts + lA（e）= !J +的）2（pco） = _ arctan coT-20和0一階微 分環(huán)節(jié)G（s） = Ts +1A（ty） = Jl + （coT）（p（

15、co） = arctan coT0和20L（69）= 201gA （co）振蕩環(huán)節(jié)G（s） =A（ty） =1卩s）=0和一40co = 0,L（e） = 1-arctarf ?嚴(yán)性 如-少丿e = s L（6?） = 0時(shí)滯環(huán)節(jié)G（5）= eKA（6?）= 10（o） = _ny非最小 相位環(huán) 節(jié)G（s）=宀Ts-（）J1+（冊(cè)z （coT（Pco）= - arctan -）比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)、一階微分環(huán)節(jié)、振蕩環(huán)節(jié)、（時(shí)滯環(huán)節(jié)、）非最小相位環(huán)節(jié)自動(dòng)控制原理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)（2） （word版可編輯修改）3. 繪制伯德圖的步驟（主要是L （co）（1）、將開環(huán)傳遞函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化（2

16、）、找出各環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率，且按大小順序在坐標(biāo)中標(biāo)岀來(lái).（3）、過(guò)（3）=201gk這點(diǎn)，作斜率為20vdB/dec的低頻漸近線。（4）、從低頻漸近線開始，每到某一環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率處，就根據(jù)該環(huán)節(jié)的特性改變一次漸進(jìn) 線的斜率，從而畫岀對(duì)數(shù)幅特性的近似曲線。（5）、根據(jù)系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)相頻特性的表達(dá)式，畫岀對(duì)數(shù)相頻特性的近似曲線。4. 根硬伯德圖求傳遞函數(shù)：參考P110習(xí)題4一4。（分析題）P90=Vk5. 奈氏判據(jù)的用法：參考習(xí)題4一6。（分析題）P946. 相位裕量和幅值裕量的概念、意義及工程中對(duì)二者的要求。（填空或判斷）對(duì)應(yīng)于丨G（je）H（je）|二1時(shí)的頻率皎稱為穿越頻率，或稱剪切頻率，也截止頻率相位裕量丫： G（jQH（je）曲線上，模值為1處對(duì)應(yīng)的矢量與負(fù)實(shí)周之間的夾角，其算式為: y二（P （叭）+180A（0）=1tq幅值裕量K-開環(huán)頻率特性的相角0（叫）=-180。時(shí)，在對(duì)應(yīng)的頻率處，開環(huán)頻率特性的幅值 IG血）H%，其算式為:K廠麗說(shuō)麗=血一般，KJ直越大，說(shuō)明系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性越好；反之