(完整版)自動(dòng)控制原理知識(shí)點(diǎn)匯總

1、完整版)自動(dòng)控制原理知識(shí)點(diǎn)匯總自動(dòng)控制原理總結(jié)第一章 緒 論技術(shù)術(shù)語(yǔ)被控對(duì)象 :是指要?jiǎng)?wù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的機(jī)器、設(shè)施或生產(chǎn)過(guò)程。被控量：表征被控對(duì)象工作狀態(tài)的物理參量 (或狀態(tài)參量 )，如轉(zhuǎn)速、壓力、溫度、電壓、位移 等?？刂破鳎河址Q(chēng)調(diào)理器、控制裝置，由控制元件構(gòu)成，它接受指令信號(hào)，輸出控制作用信 號(hào)于被控對(duì)象。給定值或指令信號(hào) r(t) ：要求控制系統(tǒng)按必定規(guī)律變化的信號(hào)，是系統(tǒng)的輸入信號(hào)。擾亂信號(hào) n(t) ：又稱(chēng)擾動(dòng)值，是一種對(duì)系統(tǒng)的被控量起損壞作用的信號(hào)。反應(yīng)信號(hào) b(t) ：是指被控量經(jīng)丈量元件檢測(cè)后回饋送到系統(tǒng)輸入端的信號(hào)。偏差信號(hào)e(t):是指給定值與被控量的差值，或指令信號(hào)與反應(yīng)信

2、號(hào)的差值。 閉環(huán)控制的主要長(zhǎng)處 ：控制精度高，抗擾亂能力強(qiáng)。弊端 ：使用的元件多，線(xiàn)路復(fù)雜，系統(tǒng)的剖析和設(shè)計(jì)都比較麻煩。對(duì)控制系統(tǒng)的性能要求:穩(wěn)固性 迅速性 正確性穩(wěn)固性和迅速性反應(yīng)了系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程的性能。 正確性是權(quán)衡系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的指標(biāo)，反應(yīng)了動(dòng)向過(guò)程后期的性能。第二章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型拉氏變換的定義 :F ( s)f ( t )e- st d t0幾種典型函數(shù)的拉氏變換單位階躍函數(shù) 1(t)單位斜坡函數(shù)等加快函數(shù)指數(shù)函數(shù) e-at正弦函數(shù) sin st余弦函數(shù) cos s t單位脈沖函數(shù)(函數(shù))拉氏變換的基本法例1. 線(xiàn)性法例微分法例積分法例L f ( t )d t1 F ( s )s終

3、值定理e( ) lim e( t ) lim sE ( s)ts 0位移定理)L f (t o e o sF(s)l eat f ( t )F ( s a )傳達(dá)函數(shù)：線(xiàn)性定常系統(tǒng)在零初始條件下，輸出信號(hào)的拉氏變換與輸入信號(hào)的拉氏變換之比稱(chēng)為系統(tǒng)(或元零件)的傳達(dá)函數(shù)。動(dòng)向構(gòu)造圖及其等效變換串連變換法例并聯(lián)變換法例反應(yīng)變換法例比較點(diǎn)前移“加倒數(shù)”；比較點(diǎn)后移“加自己”。引出點(diǎn)前移“加自己”；引出點(diǎn)后移“加倒數(shù)”梅森(S. J. Mason )公式求傳達(dá)函數(shù)典型環(huán)節(jié)的傳達(dá)函數(shù)比率(放大)環(huán)節(jié)積分環(huán)節(jié)慣性環(huán)節(jié)一階微分環(huán)節(jié)振蕩環(huán)節(jié)G ( s)2 Ts 1PkPk第三章時(shí)域剖析法二階系統(tǒng)剖析K.2n

4、JF.J完整版）自動(dòng)控制原理知識(shí)點(diǎn)匯總二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)過(guò)阻尼1的狀況：系統(tǒng)閉環(huán)特色方程有兩個(gè)不相等的負(fù)實(shí)根。過(guò)阻尼二階系統(tǒng)能夠當(dāng)作兩個(gè)時(shí)間常數(shù)不一樣的慣性環(huán)節(jié)的串連。當(dāng)Ti=T2（ E =1的臨界阻尼狀況）:調(diào)理時(shí)間ts=4.75T 1 ；當(dāng) T1=4T 2（ g =1.25）時(shí)：ts & ；當(dāng) T14T 2（ g 1.25）時(shí)：ts 心 3T1。 臨界阻尼 g=1的狀況：欠阻尼0 g1的狀況：安穩(wěn)性：阻尼比 g越大，超調(diào)量越小，響應(yīng)的振蕩偏向越弱，安穩(wěn)性越好。反之，阻尼比 越小，振蕩越強(qiáng)，安穩(wěn)性越差。迅速性：g過(guò)大，系統(tǒng)響應(yīng)愚鈍，調(diào)理時(shí)間ts長(zhǎng)，迅速性差；g過(guò)小，固然響應(yīng)的開(kāi)端速度ts

5、ts也長(zhǎng)，迅速性差。arccos欠阻尼二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)性能指標(biāo)arccos上漲時(shí)間和阻尼頻次峰值時(shí)間超調(diào)量。h( $ )1100%100%tr4.調(diào)理時(shí)間 當(dāng)阻尼比tsI 0.8時(shí)，近似取為ts（取5%偏差帶）ts(h( $ )1100%100%tr4.調(diào)理時(shí)間 當(dāng)阻尼比tsI m(即傳達(dá)函數(shù)中分母階次大于分子階次)，各型系統(tǒng)幅相曲線(xiàn)的幅 值等于0，相角為-(n-m) 90。伯德圖的繪制：系統(tǒng)開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻等于各環(huán)節(jié)對(duì)數(shù)幅頻之和；系統(tǒng)開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)相頻等于各環(huán)節(jié)對(duì)數(shù)相頻之和。 正問(wèn)題：繪制系統(tǒng)的伯德圖。反問(wèn)題：求傳達(dá)函數(shù)。繪制對(duì)數(shù)幅頻特征的步驟：確立出系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益K，并計(jì)算201gK。確立各相關(guān)環(huán)

6、節(jié)的轉(zhuǎn)折頻次，并把相關(guān)的轉(zhuǎn)折頻次標(biāo)明在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)的橫軸上。在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)上確立 s =l(l/s)且縱坐標(biāo)等于20lgK dB的點(diǎn)A。過(guò)A點(diǎn)做向來(lái)線(xiàn)，使其斜 率等于-20 v dB/十倍頻程。當(dāng)v=0, v=1, v時(shí)=2，斜率分別是(0，-20，-40)/十倍頻程。從低頻段第一個(gè)轉(zhuǎn)折頻次開(kāi)始做斜直線(xiàn)，該直線(xiàn)的斜率等于過(guò) A點(diǎn)直線(xiàn)的斜率加這個(gè)環(huán)節(jié)的斜率(慣性環(huán)節(jié)加-20，振蕩環(huán)節(jié)加-40，階微分環(huán)節(jié)加+20 的斜率)，這樣過(guò)每一個(gè)轉(zhuǎn) 折頻次都要進(jìn)行斜率的加減。高頻段最后的斜線(xiàn)的斜率應(yīng)等于-20(n-m) dB/十倍頻程。若系統(tǒng)中有振蕩環(huán)節(jié)，當(dāng)Z時(shí)，需對(duì)L( s)進(jìn)行修正。繪制對(duì)數(shù)相頻特征的步驟：

7、在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上分別繪制出各環(huán)節(jié)的相頻特征曲線(xiàn)。將各環(huán)節(jié)的相頻特征曲線(xiàn)沿縱坐標(biāo)方向相加，進(jìn)而獲得系統(tǒng)開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)相頻特征曲線(xiàn)e (s)o當(dāng) s f 0 時(shí)，e( s) f - v 90o 當(dāng) s f 8時(shí)，e( s) f-(n-m)90o系統(tǒng)開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特征曲線(xiàn)與橫軸(0 dB線(xiàn))交點(diǎn)的頻次稱(chēng)為 穿越頻次或截止頻次sco系統(tǒng)開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)相頻特征曲線(xiàn)與-180。線(xiàn)交點(diǎn)的頻次稱(chēng)為 相頻截止頻次sgo傳達(dá)函數(shù)中沒(méi)有右極點(diǎn)、右零點(diǎn)的系統(tǒng)，稱(chēng)為最小相角系統(tǒng)(最小相位系統(tǒng))。穩(wěn)固判據(jù)及穩(wěn)固裕度奈氏判據(jù)對(duì)數(shù)頻次穩(wěn)固判據(jù)對(duì)數(shù)頻次穩(wěn)固判據(jù)：一個(gè)反應(yīng)控制系統(tǒng)，其閉環(huán)特色方程正實(shí)部根個(gè)數(shù)為乙能夠依據(jù)開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)右半s平面極

8、點(diǎn)數(shù)P和開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特征為正當(dāng)?shù)娜款l次范圍內(nèi)，對(duì)數(shù)相頻曲線(xiàn)對(duì)-180。線(xiàn)的正負(fù)穿越之差N=N+-N -決定Z=P-2NZ=0，閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)固；不然，閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)固?？刂葡到y(tǒng)穩(wěn)固裕度1 相位裕量Y :定義為180 +開(kāi)環(huán)幅相曲線(xiàn)幅值為1時(shí)的相角。Y值越大，其系統(tǒng)的穩(wěn)固程度 越高，工程上一般要求丫上40 (40 60 )。180180 o G j c H1802 幅值裕量h :開(kāi)環(huán)幅相曲線(xiàn)與負(fù)實(shí)軸交點(diǎn)處的模值IG(jg)H(j)1的倒數(shù)。2 幅值裕量h :開(kāi)環(huán)幅相曲線(xiàn)與負(fù)實(shí)軸交點(diǎn)處的模值IG(jg)H(j)1的倒數(shù)。L hG j g H j g020 lg G(dB)L值越大，其閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)固程度越

9、高，一般要求L 2 6 dB(610 dB)。h第六章自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校訂在校訂裝置中，常采納比率(P)、微分(D)、積分、比率微分(PD)、比率積分(PI)、比率積分 微分(PID)等基本的控制規(guī)律。比率(P)控制作用：在系統(tǒng)中增大比率系數(shù)Kp可減少系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差以提升穩(wěn)態(tài)精度。增添Kp可降低系統(tǒng)的慣性，減小一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)，改良系統(tǒng)的迅速性。提升Kp常常會(huì)降低系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)固性，甚至?xí)斐上到y(tǒng)的不穩(wěn)固。比率-微分(PD)控制作用：PD控制擁有超前校訂的作用，能給出控制系統(tǒng)提早開(kāi)始制動(dòng)的信號(hào)，擁有“預(yù)示”性，能反響偏差信號(hào)的變化速率 (變化趨向)，并能在偏差信號(hào)變得太大以前，在系統(tǒng)中引進(jìn) 一個(gè)有效的初期修正信號(hào)，有助于增添系統(tǒng)的穩(wěn)固性，同時(shí)還能夠提升系統(tǒng)的迅速性。其弊端是系統(tǒng)抗高頻擾亂能力差。比率積分(PI)控制作用：在系統(tǒng)中主要用于在保證控制系統(tǒng)穩(wěn)固的基礎(chǔ)上提升系統(tǒng)的型別，進(jìn)