自動(dòng)控制原理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、自動(dòng)控制原理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)第一章1、什么就是自動(dòng)控制 ?（填空）自動(dòng)控制：就是指在無人直接參與得情況下，利用控制裝置操縱受控對象，就是被控量等于給定值或按給定信號(hào)得變化規(guī)律去變化得過程。2、 自動(dòng)控制系統(tǒng)得兩種常用控制方式就是什么？（填空）開環(huán)控制與閉環(huán)控制3、開環(huán)控制與閉環(huán)控制得概念 ？開環(huán)控制：控制裝置與受控對象之間只有順向作用而無反向聯(lián)系特點(diǎn)：開環(huán)控制實(shí)施起來簡單，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，既有被控量對被控過程得影響。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)定與否得問題。掌握典型閉環(huán)控制系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)

2、。開環(huán)控制與閉環(huán)控制各自得優(yōu)缺點(diǎn)？（分析題：對一個(gè)實(shí)際得控制系統(tǒng)，能夠參照下圖畫出其閉環(huán)控制方框圖。）給定偵4。-til Uy被控對彖被控量i11H11測員變送典型閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖4、控制系統(tǒng)得性能指標(biāo)主要表現(xiàn)在哪三個(gè)方面？各自得定義?（填空或判斷）（1）、穩(wěn)定性：系統(tǒng)受到外作用后，其動(dòng)態(tài)過程得振蕩傾向與系統(tǒng)恢復(fù)平衡得能力（2）、快速性：通過動(dòng)態(tài)過程時(shí)間長短來表征得（3）、準(zhǔn)確性：有輸入給定值與輸入響應(yīng)得終值之間得差值來表征得第二章1、控制系統(tǒng)得數(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2、了解微分方程得建立 ？（1）、確定系統(tǒng)得輸入變量與輸入變量（2 ）、建立初始微分

3、方程組.即根據(jù)各環(huán)節(jié)所遵循得基本物理規(guī)律,分別列寫出相應(yīng)得微分方程，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)得項(xiàng)寫在方程式等號(hào)得右邊，與輸出量 有關(guān)得項(xiàng)寫在等號(hào)得左邊3、 傳遞函數(shù)定義與性質(zhì)？認(rèn)真理解。（填空或選擇）傳遞函數(shù)：在零初始條件下，線性定常系統(tǒng)輸出量得拉普拉斯變換域系統(tǒng)輸入量得拉普拉斯變換之比4、七個(gè)典型環(huán)節(jié)得傳遞函數(shù) (必須掌握).了解其特點(diǎn)。(簡答)典型環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)特點(diǎn)一例節(jié) 一比如一輸出不失真、不延遲、成比例地復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)得變化，即信號(hào)得傳遞沒有慣性慣性環(huán)節(jié)其輸出量不能瞬時(shí)完成與輸入量完全一致得變化積分 環(huán)節(jié)輸出量與輸入量對時(shí)間得積分成正比。若輸入突變

4、，輸出值要等時(shí)間T之后才等于輸入值，故有滯后作用輸出積累一段時(shí)間后， 即使輸入為零，輸出也將保持原值不變， 即具有記憶功能只有當(dāng) 輸入反向時(shí)，輸出才反向積分而下降。常用積分環(huán)節(jié)來改善系統(tǒng) 得穩(wěn)態(tài)性能微分 環(huán)節(jié)輸出與輸入信號(hào)對時(shí)間得微分成正比，即輸出反映輸入信號(hào)得變化率，而不反映輸入量本身得大小。因此，可由微分環(huán)節(jié)得輸出 來反映輸入信號(hào)得變化趨勢，加快系統(tǒng)控制作用得實(shí)現(xiàn)。常用微 分環(huán)節(jié)來改善系統(tǒng)得動(dòng)態(tài)性能振蕩環(huán)節(jié)若輸入為一階躍信號(hào)，則動(dòng)態(tài)響應(yīng)應(yīng)具有振蕩得形式時(shí)滯環(huán)節(jié)輸出波形與輸入波形相同，但延遲了時(shí)間時(shí)滯環(huán)節(jié)得存在對系統(tǒng) 得穩(wěn)定性不利5、動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖得等效變換與化簡.三種基本形式，尤其就是式2 6

5、1。主要掌握結(jié)構(gòu)圖得化簡用法，參考P 38習(xí)題2 -9 (a)、(e)、(f)。(化簡)等效變換，就是指被變換部分得輸入量與輸出量之間得數(shù)學(xué)關(guān)系，在變換前后保持不變串聯(lián)，并聯(lián),反饋連接,綜合點(diǎn)與引出點(diǎn)得移動(dòng)(P27)6、系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù)、閉環(huán)傳遞函數(shù)(重點(diǎn)就是給定作用下)、誤差傳遞函數(shù)(重點(diǎn)就是給定作用下):式 2- 6 3、2 64、2 -66系統(tǒng)得反饋量 B ( s)與誤差信號(hào)E(s)得比值，稱為閉環(huán)系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù)系統(tǒng)得閉環(huán)傳遞函數(shù)分為給定信號(hào)R (s)作用下得閉環(huán)傳遞函數(shù)與擾動(dòng)信號(hào)D (s)作用下得閉環(huán)傳遞函數(shù)系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù)系統(tǒng)得閉 環(huán)傳遞函 數(shù)給疋信號(hào)R (s) 作用，設(shè)D(

6、 s)=o擾動(dòng)信號(hào)D (s) 作用，設(shè)R(s) =0系統(tǒng)得誤 差傳遞函給定信號(hào)R(s)作用，設(shè)D (s)=0數(shù)擾動(dòng)信號(hào)D( S) 作用，設(shè)R( s)=0第三章1、P 42系統(tǒng)得時(shí)域性能指標(biāo)。各自得定義，各自衡量了什么性能？(填空或選擇)(1) 、上升時(shí)間指系統(tǒng)響應(yīng)從零開始，第一次上升到穩(wěn)態(tài)值所需得時(shí)間(2 )、峰值時(shí)間指系統(tǒng)響應(yīng)從零開始，第一次到達(dá)峰值所需得時(shí)間(3)、超調(diào)量(平穩(wěn)性)?指系統(tǒng)響應(yīng)超出穩(wěn)態(tài)值得最大偏離量占穩(wěn)態(tài)值得百分比(4) 、調(diào)節(jié)時(shí)間(快速性)指系統(tǒng)響應(yīng)應(yīng)從零開始，達(dá)到并保持在穩(wěn)態(tài)值得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)所需得時(shí)間(5) 、

7、穩(wěn)態(tài)誤差穩(wěn)態(tài)誤差指系統(tǒng)期望值與實(shí)際輸出得最終穩(wěn)態(tài)值之間得差值。這就是一個(gè)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)2、一階系統(tǒng)得單位階躍響應(yīng)。(填空或選擇)從輸入信號(hào)瞧，單位斜坡信號(hào)得導(dǎo)數(shù)為單位階躍信號(hào)，而單位階躍信號(hào)得導(dǎo)數(shù)為單位脈沖信號(hào)。相應(yīng)得，從輸出信號(hào)來瞧，單位斜坡響應(yīng)得導(dǎo)數(shù)為單位階躍響應(yīng)，而單位階躍響應(yīng)得導(dǎo)數(shù)就是單位 脈沖響應(yīng)。由此得出 線性定常系統(tǒng)得一個(gè)重要性質(zhì)；某輸入信號(hào)得輸出響應(yīng)，就等于該輸出響應(yīng)得 導(dǎo)數(shù)；同理，某輸入信號(hào)積分得輸出響應(yīng)，就等于該輸入信號(hào)輸出響應(yīng)得積分3、二階系統(tǒng)：(1) 傳遞函數(shù)、兩個(gè)參數(shù)各自得含義 ；(填空)阻尼比,值越大，系統(tǒng)得平穩(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

8、。當(dāng)為0時(shí)，系統(tǒng)輸出為等幅振蕩，不能正常工作，屬不穩(wěn)定為無阻尼振蕩頻率(2 )單位階躍響應(yīng)得分類，不同阻尼比時(shí)響應(yīng)得大致情況(圖3- 10 );(填空)P (4 7)(3) 欠阻尼情況得單位階躍響應(yīng)：掌握式3 21、3 233 27滲考P51例3 -4得欠阻尼情 況、P7 2習(xí)題3 -6。欠阻尼二階系統(tǒng)得性能指標(biāo) ：(1)、上升時(shí)間 由此式可得？其中(2) 、峰值時(shí)間根據(jù)得定義，可采用求極值得方法來求取它，得?(3) 、超調(diào)量？(4) 、調(diào)節(jié)時(shí)間？5%誤差帶？辺誤差帶？當(dāng)大于上述值時(shí)，可采用近似公式計(jì)算？(5) 、穩(wěn)態(tài)誤差?在系統(tǒng)穩(wěn)定得前提下，主要分析系統(tǒng)得動(dòng)態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)性能動(dòng)態(tài)性能包括平穩(wěn)性

9、與快速性，穩(wěn)態(tài)性能就是指準(zhǔn)確性(1) 、平穩(wěn)性主要有決定，平穩(wěn)性越好。當(dāng) =0時(shí),系統(tǒng)等幅振蕩，不能穩(wěn)定工作一定時(shí)”系統(tǒng)平穩(wěn)性變差。()(2) 、快速性當(dāng)con一定時(shí)，若較小，則,而當(dāng)0、 7之后又有。即太大或太小，快速性均變差。一般，在控制工程中，就是由對超調(diào)量得要求來確定得、一定時(shí)，由此分析可知，要想獲得較好得快速性，阻尼比不能太大或就是太小，而可盡量選大。一般將=0、70 7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)確性得增加與得減小雖然對于系統(tǒng)得平穩(wěn)性有利，但將使得系統(tǒng)跟蹤斜坡信號(hào)得穩(wěn)態(tài)誤差增加4、系統(tǒng)穩(wěn)定得充要條件？系統(tǒng)得所有特征根得實(shí)部小于零，其特征方程得根部

10、都在S左半平面勞斯判據(jù)得簡單應(yīng)用：參考P55例35、3 -6。(分析題)勞斯穩(wěn)定判據(jù)若特征方程式得各項(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，則所有得特征根均位于s左半平面，相應(yīng)得系統(tǒng)就是穩(wěn)定得；否則系統(tǒng)不穩(wěn)定，且第一列元素符號(hào)改變得次數(shù) 等于該特征方程得正實(shí)部根得個(gè)數(shù)。5、 用誤差系數(shù)法求解給定作用下得穩(wěn)態(tài)誤差.參考P72習(xí)題3 13.(計(jì)算題)P (60)系統(tǒng)得穩(wěn)態(tài)誤差既與系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，也與輸入有關(guān)，設(shè)系統(tǒng)得輸入得一般表達(dá)式為?式中N為輸入得階次令系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù)一般表達(dá)式為式中，K為系統(tǒng)得開環(huán)增益，即開環(huán)傳遞函數(shù)中各因式得常數(shù)項(xiàng)為1時(shí)得總比例系數(shù)；、為時(shí)間常數(shù)v為

11、積分環(huán)節(jié)得個(gè)數(shù)，由它表征系統(tǒng)得類型，或稱其為系統(tǒng)得無差度.系統(tǒng)得穩(wěn)態(tài)誤差可表示為 ？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)輸入速度信號(hào)輸入加速度信號(hào)輸入穩(wěn)態(tài)誤差靜態(tài)位置誤差系數(shù)靜態(tài)速度誤差系數(shù)靜態(tài)加速度誤差系數(shù)0OOOOI0OOn00穩(wěn)態(tài)誤差就是衡量系統(tǒng)控制精度得性能指標(biāo)。穩(wěn)態(tài)誤差可分為，由給定信號(hào)引起得誤差以及由擾動(dòng)信號(hào)引起得誤差兩種.穩(wěn)態(tài)誤差也可以用誤差系數(shù)來表述。系統(tǒng)得穩(wěn)態(tài)誤差主要就是由積分環(huán)節(jié)得個(gè)數(shù)與開環(huán)增益來確定得。為了提高精度等級(jí)，可增加積分環(huán)節(jié)得數(shù)目；為了減少有限誤差，可增加開環(huán)增益。但這樣一來都會(huì)使系統(tǒng)得穩(wěn)定性變差。而采用補(bǔ)償?shù)梅椒ǎ瑒t可保證穩(wěn)定性得前提下減小穩(wěn)態(tài)誤差

12、.第四章1、幅頻特性、相頻特性與頻率特性得概念。系統(tǒng)得幅頻特性：=| I系統(tǒng)得相頻特性：=系統(tǒng)得頻率特性（又稱幅相特性 ）:=|2、七個(gè)典型環(huán)節(jié)得頻率特性（必須掌握）。了解其伯德圖得形狀（簡答題）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)0積分環(huán)節(jié)20微分環(huán)節(jié)2 0慣性環(huán)節(jié)20與0一階微分 環(huán)節(jié)0與20振蕩環(huán)節(jié)0 與-40時(shí)滯環(huán)節(jié)非最小相位環(huán)節(jié)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)3、繪制伯德圖得步驟（主要就是L（ 3）（1）、將開環(huán)傳遞函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化（2） 、找出各環(huán)節(jié)得轉(zhuǎn)折頻率，且按大小順序在坐標(biāo)中標(biāo)出來.（3）、過3

13、= 1, L（3）=20lgk這點(diǎn)，作斜率為一20vd B/de c得低頻漸近線。（4 ）、從低頻漸近線開始，每到某一環(huán)節(jié)得轉(zhuǎn)折頻率處，就根據(jù)該環(huán)節(jié)得特性改變一次漸進(jìn)線得 斜率，從而畫出對數(shù)幅特性得近似曲線。（5 ）、根據(jù)系統(tǒng)得開環(huán)對數(shù)相頻特性得表達(dá)式，畫出對數(shù)相頻特性得近似曲線。4、 根據(jù)伯德圖求傳遞函數(shù)：參考P110習(xí)題4 4。（分析題）P 905、 奈氏判據(jù)得用法：參考P111習(xí)題4-6。（分析題）P9 46、 相位裕量與幅值裕量得概念、意義及工程中對二者得要求。（填空或判斷） 對應(yīng)于I |=1時(shí)得頻率稱為穿越頻率，或稱剪切頻率，也截止頻率相位裕量：曲線上，模值為1處對應(yīng)得矢量與負(fù)實(shí)周之間得夾角，其算式為：=（）+幅值裕量：開環(huán)頻率特性得相角時(shí)，在對應(yīng)得頻率處，開環(huán)頻率特性得幅值，其算式為： 一般，值越大，說明系統(tǒng)得相對穩(wěn)定性越好 ；反之，當(dāng)1時(shí)，對應(yīng)得閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。7、開環(huán)頻率特性與時(shí)域