自動(dòng)控制原理總復(fù)習(xí)資料(完美)

/總復(fù)習(xí)第一章的概念1、典型的反饋控制系統(tǒng)基本組成框圖：2、自動(dòng)控制系統(tǒng)基本控制方式：<1>、反饋控制方式；<2>、開環(huán)控制方式；<3>、復(fù)合控制方式。3、基本要求的提法：可以歸結(jié)為穩(wěn)定性〔長期穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性〔精度和快速性〔相對穩(wěn)定性。第二章要求:1、掌握運(yùn)用拉氏變換解微分方程的方法；2、牢固掌握傳遞函數(shù)的概念、定義和性質(zhì)；3、明確傳遞函數(shù)與微分方程之間的關(guān)系；4、能熟練地進(jìn)行結(jié)構(gòu)圖等效變換；5、明確結(jié)構(gòu)圖與信號流圖之間的關(guān)系；6、熟練運(yùn)用梅遜公式求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；例1某一個(gè)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下,試分別求系統(tǒng)的傳遞函數(shù):,。例2某一個(gè)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下,試分別求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：。例3：將上圖匯總得到：UiUi<s>Uo<s>Uo<s>U<s>I2<s>IC<s>-1-1-11/R11/C1s1/C2s1/R2例4、一個(gè)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下,試求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。W1W1W2W3W5W4X<S>——X〔S例5如圖RLC電路,試列寫網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)Uc<s>/Ur<s>.RLRLCi<t>ur<tuc<t>解:零初始條件下取拉氏變換：例6某一個(gè)控制系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為：,試求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)、微分方程和脈沖響應(yīng)。解：傳遞函數(shù)：,微分方程：脈沖響應(yīng)：例7一個(gè)控制系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)為,試求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)、微分方程、單位階躍響應(yīng)。解：傳遞函數(shù)：,微分方程：單位階躍響應(yīng)為：第三章本章要求：1、穩(wěn)定性判斷1正確理解系統(tǒng)穩(wěn)定性概念及穩(wěn)定的充要條件。閉環(huán)系統(tǒng)特征方程的所有根均具有負(fù)實(shí)部；或者說,閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)均分布在平面的左半部。2熟練運(yùn)用代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)判定系統(tǒng)穩(wěn)定性,并進(jìn)行分析計(jì)算。2、穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算1正確理解系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的概念及終值定理應(yīng)用的限制條件。2牢固掌握計(jì)算穩(wěn)態(tài)誤差的一般方法。3牢固掌握靜態(tài)誤差系數(shù)法及其應(yīng)用的限制條件。3、動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算1掌握一階、二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和典型響應(yīng)的特點(diǎn)。2牢固掌握一階、二階系統(tǒng)特征參數(shù)及欠阻尼系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能計(jì)算。3掌握典型欠阻尼二階系統(tǒng)特征參數(shù)、極點(diǎn)位置與動(dòng)態(tài)性能的關(guān)系。例3已知圖中Tm=0.2,K=5,求系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)指標(biāo)。R<R<s><->C<s>解3：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為化為標(biāo)準(zhǔn)形式即有2n=1/Tm=5,n2=K/Tm=25解得n=5,ζ=0.5例4某控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下,要求系統(tǒng)阻尼比ξ=0.6,確定K值；并計(jì)算單位階躍函數(shù)輸入時(shí)閉環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)的σ%、t〔5%。閉環(huán)傳遞函數(shù)：,由得K=0.56；例5：設(shè)控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)系統(tǒng)為,試用勞斯判據(jù)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并確定在復(fù)平面的右半平面上特征根的數(shù)目。解：特征方程：勞斯表控制系統(tǒng)不穩(wěn)定,右半平面有兩個(gè)特征根。例6：一個(gè)單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：G〔S=,要求系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定。試確定K的范圍<用勞斯判據(jù)>。解：特征方程：勞斯表系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍〔0,14例6：系統(tǒng)的特征方程：解：列出勞斯表：因?yàn)閯谒贡碇械谝涣性責(zé)o符號變化,說明該系統(tǒng)特征方程沒有正實(shí)部根,所以：系統(tǒng)穩(wěn)定。第四章根軌跡1、根軌跡方程2、根軌跡繪制的基本法則3、廣義根軌跡〔1參數(shù)根軌跡〔2零度根軌跡例1:某單位反饋系統(tǒng),〔13條根軌跡的起點(diǎn)為<2>實(shí)軸根軌跡〔0,-1；〔-2,-∞〔3漸近線：3條。漸近線的夾角：漸近線與實(shí)軸的交點(diǎn)：〔4分離點(diǎn)：得：,〔5與虛軸的交點(diǎn)系統(tǒng)的特征方程：實(shí)部方程: 虛部方程：解得：<舍去>臨界穩(wěn)定時(shí)的=6例2已知負(fù)反饋系統(tǒng)閉環(huán)特征方程,試?yán)L制以為可變參數(shù)的根軌跡圖；由根軌跡圖確定系統(tǒng)臨界穩(wěn)定時(shí)的值；解特征方程得根軌跡方程為；〔1根軌跡的起點(diǎn)為〔無開環(huán)有限零點(diǎn)；〔2根軌跡共有3支,連續(xù)且對稱于實(shí)軸；〔3根軌跡的漸近線有,；〔4實(shí)軸上的根軌跡為；〔5分離點(diǎn),其中分離角為,分離點(diǎn)滿足下列方程；解方程得；〔7根軌跡與虛軸的交點(diǎn)：將代入特征方程,可得實(shí)部方程為；虛部方程為；由根軌跡圖可得系統(tǒng)臨界穩(wěn)定時(shí)；由上述分析可得系統(tǒng)概略根軌跡如右圖所示：例3已知負(fù)反饋系統(tǒng)閉環(huán)特征方程,試?yán)L制以為可變參數(shù)的根軌跡圖;由根軌跡圖確定系統(tǒng)臨界穩(wěn)定時(shí)的值.解特征方程得根軌跡方程為；〔13條根軌跡的起點(diǎn)為<2>漸近線：3條。漸近線的夾角：漸近線與實(shí)軸的交點(diǎn)：〔3分離點(diǎn)：即得〔舍去〔4與虛軸的交點(diǎn)系統(tǒng)的特征方程：s<s+4><s+6>+K*=0令代入,求得實(shí)部方程: 虛部方程：解得： <舍去>臨界穩(wěn)定時(shí)的=240第五章本章要求：1、正確理解頻率特性基本概念；2、掌握開環(huán)頻率特性曲線的繪制；〔1開環(huán)幅相曲線的繪制方法1確定開環(huán)幅相曲線的起點(diǎn)和終點(diǎn);2確定開環(huán)幅相曲線與實(shí)軸的交點(diǎn)或?yàn)榇┰筋l率,開環(huán)幅相曲線曲線與實(shí)軸交點(diǎn)為3開環(huán)幅相曲線的變化范圍〔象限和單調(diào)性?！?開環(huán)對數(shù)頻率特性曲線1開環(huán)傳遞函數(shù)典型環(huán)節(jié)分解；2確定一階環(huán)節(jié)、二階環(huán)節(jié)的交接頻率,將各交接頻率標(biāo)注在半對數(shù)坐標(biāo)圖的軸上；3繪制低頻段漸近特性線：低頻特性的斜率取決于,還需確定該直線上的一點(diǎn),可以采用以下三種方法：方法一：在范圍內(nèi),任選一點(diǎn),計(jì)算:方法二：取頻率為特定值,則方法三：取為特殊值0,則有,即4每兩個(gè)相鄰交接頻率之間為直線,在每個(gè)交接頻率點(diǎn)處,斜率發(fā)生變化,變化規(guī)律取決于該交接頻率對應(yīng)的典型環(huán)節(jié)的種類,如下表所示。3、熟練運(yùn)用頻率域穩(wěn)定判據(jù)；奈氏判據(jù)：反饋控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是閉合曲線包圍臨界點(diǎn)點(diǎn)的圈數(shù)R等于開環(huán)傳遞函數(shù)的正實(shí)部極點(diǎn)數(shù)P。4、掌握穩(wěn)定裕度的概念；相角裕度：系統(tǒng)開環(huán)頻率特性上幅值為1時(shí)所對應(yīng)的角頻率稱為幅值穿越頻率或截止頻率,記為,即定義相位裕度為例4已知兩個(gè)負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)分別為：〔1,〔2試分別作出幅相頻特性；并用奈奎斯特判據(jù)判斷各系統(tǒng)的穩(wěn)定性?！?起點(diǎn)：終點(diǎn)：穿過負(fù)實(shí)軸：〔2起點(diǎn)：終點(diǎn)：穿過負(fù)實(shí)軸：,,例5已知單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)分別為：〔1〔2試分別作出幅相頻特性；并用奈奎斯特判據(jù)判斷各系統(tǒng)的穩(wěn)定性?！?〔1起點(diǎn)：終點(diǎn)：穿過負(fù)實(shí)軸：〔2穿過負(fù)實(shí)軸：,,例3最小相位控制系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性如圖所示。試求開環(huán)傳遞函數(shù)G〔S。傳遞函數(shù)：在低頻段有所以系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為例4最小相位控制系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性如圖所示。試求開環(huán)傳遞函數(shù)G〔S；并求單位斜坡函數(shù)輸入時(shí)閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。,,第六章本章要求:1、掌握常用校正裝置的頻率特性及其作用；2、掌握選擇校正裝置的方法；3、重點(diǎn)掌握串聯(lián)校正設(shè)計(jì)方法；4、了解反饋校正、復(fù)合校正的設(shè)計(jì)方法；目前工程實(shí)踐中常用的校正方式有串聯(lián)校正、反饋校正和復(fù)合校正三種。例1：一個(gè)單位負(fù)反饋系統(tǒng)其開環(huán)傳遞函數(shù)為,要求相位裕量不小于50,校正后的,試確定系統(tǒng)的串聯(lián)超前校正裝置。解：作伯德圖,取,由,得,挍正裝置傳遞函數(shù)：,挍正后開環(huán)傳遞函數(shù)：,校驗(yàn)：滿例2：一個(gè)單位負(fù)反饋系統(tǒng)其開環(huán)傳遞函數(shù)為C〔S=,要求相位裕量不小于50,校正后的,試確定系統(tǒng)的串聯(lián)超前校正裝置。解作伯德圖取,由,得,挍正裝置傳遞函數(shù)：,挍正后開環(huán)傳遞函數(shù)：,校驗(yàn)：滿足第八章本章要求:1、了解非線性系統(tǒng)的特點(diǎn)2、掌握研究非線性系統(tǒng)描