自動控制原理知識點歸納演示文稿

自動控制原理知識點歸納演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有108頁\編輯于星期三自動控制原理知識點歸納現(xiàn)在是2頁\一共有108頁\編輯于星期三課程考核標(biāo)準(zhǔn)考核內(nèi)容分數(shù)百分比平時成績作業(yè)、課堂表現(xiàn)1010%實驗1010%考勤1010%期末考試7070%期末考試為閉卷，有四種題型：填空20%、選擇20%

、簡答題30%、計算題30%3現(xiàn)在是3頁\一共有108頁\編輯于星期三目錄第一章自動控制系統(tǒng)的基本控制形式（2種）、基本組成（4部分）、基本信號（5種）考察方式：填空題、綜合題性能指標(biāo)（穩(wěn)、準(zhǔn)、快）考察方式：填空題、綜合題第二章線性系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的形式——微分方程、傳遞函數(shù)、結(jié)構(gòu)圖考察方式：填空題傳遞函數(shù)的定義考察方式：填空題典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)考察方式：填空題RC、RLC電路的傳遞函數(shù)考察方式：綜合題結(jié)構(gòu)圖串聯(lián)、并聯(lián)、反饋的等效變換考察方式：綜合題4現(xiàn)在是4頁\一共有108頁\編輯于星期三目錄第三章線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的三種方法——特征方程的特征根在s左半平面，勞斯判據(jù)、奈奎斯特判據(jù)考察方式：填空題特征方程考察方式：選擇、綜合題勞斯判據(jù)考察方式：綜合題，難度同例3.9性能指標(biāo)計算（超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間）考察方式：綜合題，難度同例3.8和3.105現(xiàn)在是5頁\一共有108頁\編輯于星期三目錄第四章P90：相角條件是確定s平面上根軌跡的充分必要條件，就是說，繪制根軌跡時，可用相角條件確定根軌跡上的點，用模值條件確定根軌跡上該點對應(yīng)的K*值?？疾旆绞剑哼x擇題第五章5.2典型環(huán)節(jié)的伯德圖?？疾旆绞剑禾羁?、選擇題5.5穩(wěn)定裕度?？疾旆绞剑哼x擇題5.6用閉環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的性能?？疾旆绞剑哼x擇題第六章6.2基本控制規(guī)律?？疾旆绞剑禾羁?、選擇題串聯(lián)超前、滯后、滯后-超前校正、復(fù)合校正?？疾旆绞剑哼x擇題6現(xiàn)在是6頁\一共有108頁\編輯于星期三第一章自動控制系統(tǒng)的基本控制形式（2種）、基本組成（4部分）、基本信號（5種）考察方式：填空題、綜合題性能指標(biāo)（穩(wěn)、準(zhǔn)、快）考察方式：填空題、綜合題7現(xiàn)在是7頁\一共有108頁\編輯于星期三自動控制系統(tǒng)基本控制形式（2種）開環(huán)控制：制裝置與被控對象之間只有順向作用而沒有反向聯(lián)系的控制過程。閉環(huán)控制：需要控制的是輸出量，測量的是輸出量，比較給出輸出量對輸入量的偏差，系統(tǒng)根據(jù)偏差進行控制，只要輸出量偏離輸入量，系統(tǒng)就自動糾偏。由于閉環(huán)系統(tǒng)是根據(jù)負反饋原理按偏差進行控制的，因此又叫反饋控制或偏差控制。8現(xiàn)在是8頁\一共有108頁\編輯于星期三開環(huán)控制和閉環(huán)控制的優(yōu)缺點比較

在開環(huán)系統(tǒng)中，系統(tǒng)的輸出只受輸入的控制，控制精度和抑制干擾的特性都相對比較差，但是由于沒有反饋的作用，開環(huán)控制系統(tǒng)反應(yīng)較快。閉環(huán)控制系統(tǒng)是建立在反饋原理基礎(chǔ)之上的，利用輸出量同期望值的偏差，對系統(tǒng)進行控制，可獲得比較好的控制性能，但是閉環(huán)控制系統(tǒng)由于反饋作用，一般有個調(diào)節(jié)過程，動態(tài)響應(yīng)相對較慢，如果參數(shù)設(shè)計不合理，可能使系統(tǒng)不穩(wěn)定而出現(xiàn)振蕩。通常大多數(shù)重要的自動控制系統(tǒng)都采用閉環(huán)控制方式。9現(xiàn)在是9頁\一共有108頁\編輯于星期三自動控制系統(tǒng)的組成（4個）

被控對象：指被控制的設(shè)備或過程，如智能車、傳熱過程等；測量元件：測量智能系統(tǒng)中需要控制的物理量，如果這個物理量是非電量，一般需要轉(zhuǎn)化為電量；執(zhí)行元件：直接作用于被控對象，使被控量發(fā)生變化達到預(yù)期的控制目的，如電動機、半導(dǎo)體開關(guān)等；控制器：指結(jié)構(gòu)或參數(shù)便于調(diào)整的元件，用于改善系統(tǒng)性能。10現(xiàn)在是10頁\一共有108頁\編輯于星期三閉環(huán)負反饋控制系統(tǒng)方框圖（重點）給定值被控變量干擾控制器

測量變送器執(zhí)行器被控對象+偏差實測值－閉環(huán)負反饋控制系統(tǒng)方框圖11現(xiàn)在是11頁\一共有108頁\編輯于星期三自動控制系統(tǒng)中傳遞的信號（5種）

給定值：智能系統(tǒng)預(yù)期輸出的物理量；

被控變量：智能系統(tǒng)中被控制的物理量，它與給定信號之間保持一定的函數(shù)關(guān)系；實測值：由測量元件將輸出端獲得的信號反向送回輸入端的信號，也稱為反饋信號；

偏差：給定值和反饋信號之差；干擾：所有妨礙控制器對被控變量按要求進行控制的信號。

12現(xiàn)在是12頁\一共有108頁\編輯于星期三1.4自動控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)對控制系統(tǒng)的性能評價，多以動態(tài)過程的特性來衡量，工程上對自動控制系統(tǒng)性能的基本要求可以歸結(jié)為穩(wěn)（穩(wěn)定性和平穩(wěn)性）、準(zhǔn)（準(zhǔn)確性）和快（快速性）。13現(xiàn)在是13頁\一共有108頁\編輯于星期三設(shè)第一個波振幅為y1、第三個波振幅為y3設(shè)定值為階躍信號的響應(yīng)曲線yry1y3Cy(∞)TpTSTt1）衰減比n和衰減率ψ衰減比在4:1到10:1之間時，過渡過程的衰減程度合適，過渡過程較短。14現(xiàn)在是14頁\一共有108頁\編輯于星期三最大動態(tài)偏差A(yù)表示系統(tǒng)瞬間偏離給定值的最大程度；超調(diào)量σ是第一個波振幅與最終穩(wěn)態(tài)值y(∞)之比。設(shè)定值為階躍信號的響應(yīng)曲線yry1y3Cy(∞)TpTSTtA2）最大動態(tài)偏差A(yù)和超調(diào)量σA=ymax-r

15現(xiàn)在是15頁\一共有108頁\編輯于星期三

過渡過程結(jié)束后，被控參數(shù)的穩(wěn)態(tài)值y(∞)與設(shè)定值之間的殘余偏差叫做余差，也稱靜差。是衡量控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)確性的指標(biāo)。C=y(∞)-r設(shè)定值為階躍信號的響應(yīng)曲線yry1y3Cy(∞)TpTSTt3）余差C16現(xiàn)在是16頁\一共有108頁\編輯于星期三Ts是指從過渡過程開始到過渡過程結(jié)束所需的時間。當(dāng)被控參數(shù)與穩(wěn)態(tài)值間的偏差進入穩(wěn)態(tài)值的±5%（或±2%）范圍內(nèi)，就認為過渡過程結(jié)束。設(shè)定值為階躍信號的響應(yīng)曲線yy1y3y(∞)TpTSTt4）調(diào)節(jié)時間Tsry(∞)105%y(∞)95%y(∞)17現(xiàn)在是17頁\一共有108頁\編輯于星期三

穩(wěn)定性

衰減比n=4:1~10:1最佳

準(zhǔn)確性

余差C小好最大偏差A(yù)

小好快速性

過渡時間Ts短好各品質(zhì)指標(biāo)之間既有聯(lián)系、又有矛盾。例如，過分減小最大偏差，會使過渡時間變長。因此，應(yīng)根據(jù)具體工藝情況分清主次，對生產(chǎn)過程有決定性意義的主要品質(zhì)指標(biāo)應(yīng)優(yōu)先予以保證?？刂葡到y(tǒng)的單項品質(zhì)指標(biāo)小結(jié)18現(xiàn)在是18頁\一共有108頁\編輯于星期三第二章

線性系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的形式——微分方程、傳遞函數(shù)、結(jié)構(gòu)圖考察方式：填空題

傳遞函數(shù)的定義考察方式：填空題

典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)考察方式：填空題

RC、RLC電路的傳遞函數(shù)考察方式：綜合題

結(jié)構(gòu)圖串聯(lián)、并聯(lián)、反饋的等效變換考察方式：綜合題19現(xiàn)在是19頁\一共有108頁\編輯于星期三202.1.1線性系統(tǒng)微分方程的建立方法分析系統(tǒng)和各元件的工作原理，找出各物理量之間的關(guān)系，確定系統(tǒng)和各元件的輸入量和輸出量。從輸入端開始，按照信號的傳遞順序，根據(jù)各元件在工作過程中所遵循的物理或化學(xué)定律列出微分方程。對已建立的原始方程進行數(shù)學(xué)處理，忽略次要因素，簡化原始方程。消去中間變量，得到輸出量與輸入量關(guān)系的微分方程。標(biāo)準(zhǔn)化微分方程，慣例把與輸入量有關(guān)各項寫在方程右邊,把輸出量有關(guān)各項寫在方程左邊,方程兩邊各導(dǎo)數(shù)項均按降冪排列。1、用解析法建立系統(tǒng)微分方程的一般步驟：20現(xiàn)在是20頁\一共有108頁\編輯于星期三212.1.1線性系統(tǒng)微分方程的建立方法確定系統(tǒng)輸入量和輸出量：輸入量為容易給定的量，輸出量為我們關(guān)注的量物理或化學(xué)定律，均指以前課程介紹的知識：例如《電路基礎(chǔ)》、《電機拖動》、《分析力學(xué)》等。標(biāo)準(zhǔn)化微分方程（常微分方程）：補充21現(xiàn)在是21頁\一共有108頁\編輯于星期三22一指輸入作用是t＝0后才加于系統(tǒng)的，因此輸入量及其各階導(dǎo)數(shù)，在t=時的值為零。2.2傳遞函數(shù)

線性定常系統(tǒng)在輸入、輸出初始條件均為零的條件下，輸出的拉氏變換與輸入的拉氏變換之比，稱為該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。1、傳遞函數(shù)的定義二指輸入信號作用于系統(tǒng)之前系統(tǒng)是靜止的，即t=時，系統(tǒng)的輸出量及各階導(dǎo)數(shù)為零。零初始條件22現(xiàn)在是22頁\一共有108頁\編輯于星期三23傳遞函數(shù)的兩種標(biāo)準(zhǔn)形式——多項式模型和零極點模型G(s)Ur(s)Uc(s))s(U)s(U)s(Grc=G(s)=

23現(xiàn)在是23頁\一共有108頁\編輯于星期三241.比例環(huán)節(jié)：輸出量與輸入量成正比，不失真也無時間滯后的環(huán)節(jié)稱為比例環(huán)節(jié)。典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)2.積分環(huán)節(jié)：輸出量正比于輸入量的積分的環(huán)節(jié)稱為積分環(huán)節(jié)。24現(xiàn)在是24頁\一共有108頁\編輯于星期三253.微分環(huán)節(jié)：輸出信號與輸入信號對時間的導(dǎo)數(shù)成正比。典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)（續(xù)）4.慣性環(huán)節(jié)：T越大，延遲越大25現(xiàn)在是25頁\一共有108頁\編輯于星期三265.一階微分環(huán)節(jié)：由一個比例環(huán)節(jié)和一個理想微分環(huán)節(jié)構(gòu)成。

6.二階振蕩環(huán)節(jié)：7.時滯環(huán)節(jié)：具有純時間延遲傳遞關(guān)系的環(huán)節(jié)。又叫延遲環(huán)節(jié)。典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)（續(xù)）為時間常數(shù)26現(xiàn)在是26頁\一共有108頁\編輯于星期三27傳遞函數(shù)與電氣網(wǎng)絡(luò)的運算阻抗電氣網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電阻、電容、電感等線性元件的復(fù)數(shù)阻抗，分別為R、1/Cs、Ls。遵照電路的基本定律，直接列寫電路輸入量和輸出量之間的關(guān)系，利用代數(shù)運算即可求出電氣網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)。27現(xiàn)在是27頁\一共有108頁\編輯于星期三例題：R與1/Cs并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)分壓公式得，28現(xiàn)在是28頁\一共有108頁\編輯于星期三292.3結(jié)構(gòu)圖

控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖是描述組成控制系統(tǒng)的各個元件之間信號傳遞動態(tài)關(guān)系的圖形。它表示了系統(tǒng)中各變量之間的運算關(guān)系，是控制理論中描述復(fù)雜系統(tǒng)的一種簡便方法。它也是一種數(shù)學(xué)模型，是一種將控制系統(tǒng)圖形化了的數(shù)學(xué)模型，在控制理論中應(yīng)用廣泛。

29現(xiàn)在是29頁\一共有108頁\編輯于星期三30G1(s)G2(s)R(s)C(s)U(s)串聯(lián)結(jié)構(gòu)的等效變換G1(s)?G2(s)R(s)C(s)兩個串聯(lián)的方框可以合并為一個方框，合并后方框的傳遞函數(shù)等于兩個方框傳遞函數(shù)的乘積。30現(xiàn)在是30頁\一共有108頁\編輯于星期三31C1(s)G1(s)G2(s)R(s)C(s)C2(s)G1(s)G2(s)R(s)C(s)兩個并聯(lián)的方框可以合并為一個方框，合并后方框的傳遞函數(shù)等于兩個方框傳遞函數(shù)的代數(shù)和。并聯(lián)結(jié)構(gòu)的等效變換31現(xiàn)在是31頁\一共有108頁\編輯于星期三32反饋結(jié)構(gòu)的等效變換G(s)R(s)C(s)H(s)B(s)E(s)R(s)C(s)32現(xiàn)在是32頁\一共有108頁\編輯于星期三第三章

線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的三種方法——特征方程的特征根在s左半平面，勞斯判據(jù)、奈奎斯特判據(jù)考察方式：填空題

特征方程考察方式：選擇、綜合題

勞斯判據(jù)考察方式：綜合題，難度同例3.9

性能指標(biāo)計算（超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間）考察方式：綜合題，難度同例3.8和3.1033現(xiàn)在是33頁\一共有108頁\編輯于星期三表3.1典型輸入信號34現(xiàn)在是34頁\一共有108頁\編輯于星期三動態(tài)性能指標(biāo)3.1.2動態(tài)性能指標(biāo)35現(xiàn)在是35頁\一共有108頁\編輯于星期三3.3二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)二階系統(tǒng)寫成標(biāo)準(zhǔn)形式－自然頻率（或無阻尼振蕩頻率）－阻尼比（相對阻尼系數(shù)）圖2.1無源電路

36現(xiàn)在是36頁\一共有108頁\編輯于星期三3.3二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)3.3.1二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型二階系統(tǒng)寫成標(biāo)準(zhǔn)形式二階系統(tǒng)的特征方程為特征根即閉環(huán)極點為37現(xiàn)在是37頁\一共有108頁\編輯于星期三3.3.2二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)

二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程見教材P54式(3-6)、(3-7)。

MATLAB軟件可以直接得到二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線。38現(xiàn)在是38頁\一共有108頁\編輯于星期三3.3.3二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)1.td延時時間在較大的ξ范圍內(nèi)，近似有與ξ成正比，與ωn成反比。39現(xiàn)在是39頁\一共有108頁\編輯于星期三2.上升時間tr

3.3.3二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)40現(xiàn)在是40頁\一共有108頁\編輯于星期三3.3.3二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)3.峰值時間tp41現(xiàn)在是41頁\一共有108頁\編輯于星期三4．超調(diào)量

超調(diào)量在峰值時間發(fā)生圖3-11阻尼比與超調(diào)量之間的關(guān)系只與阻尼比ξ相關(guān)，并且一一對應(yīng)成反比關(guān)系。3.3.3二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)42現(xiàn)在是42頁\一共有108頁\編輯于星期三5.調(diào)節(jié)時間ts的計算令△表示實際響應(yīng)與穩(wěn)態(tài)輸出之間的誤差，則一般用近似公式計算ts，當(dāng)ξ≤0.8時，選取誤差帶

3.3.3二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)43現(xiàn)在是43頁\一共有108頁\編輯于星期三6．振蕩次數(shù)

振蕩次數(shù)是指在調(diào)節(jié)時間ts內(nèi)，C(t)波動的次數(shù)。根據(jù)這一定義可得振蕩次數(shù)為

3.3.3二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)

系統(tǒng)的系能指標(biāo)可以通過計算得到，因此，也可以根據(jù)性能要求，設(shè)計系統(tǒng)參數(shù)。44現(xiàn)在是44頁\一共有108頁\編輯于星期三二階系統(tǒng)的校正——PD控制圖3.14

PD控制系統(tǒng)在改善二階系統(tǒng)性能方法中，比例-微分（PD）控制和測速反饋控制是常用的方法。45現(xiàn)在是45頁\一共有108頁\編輯于星期三3.5自動控制系統(tǒng)的代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)一個自動控制系統(tǒng)正常運行的首要條件是它必須是穩(wěn)定的。反饋控制的嚴重缺點是它們?nèi)菀桩a(chǎn)生振蕩，因此，判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性和使系統(tǒng)處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)是自動控制的基本問題之一。線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是閉環(huán)系統(tǒng)的極點（特征方程的根）全部位于s左半平面。

46現(xiàn)在是46頁\一共有108頁\編輯于星期三3.5.3勞斯判據(jù)勞斯判據(jù)是基于系統(tǒng)特征方程式的根與系數(shù)的關(guān)系而建立的。不分解多項式因式的情況下，就能夠確定出位于：右半平面內(nèi)閉環(huán)極點數(shù)目；

首先將系統(tǒng)的特征方程式寫成如下標(biāo)準(zhǔn)形式其中a0為正（如果原方程首項系數(shù)a0為負，可先將方程兩端同乘以-1）。47現(xiàn)在是47頁\一共有108頁\編輯于星期三特征方程：勞斯表48現(xiàn)在是48頁\一共有108頁\編輯于星期三勞斯判據(jù)：特征方程的全部根都在s左半平面的充分必要條件是勞斯表的第1列系數(shù)全部是正數(shù)。3.5.3勞斯判據(jù)對于一階和二階系統(tǒng)，特征方程的所有系數(shù)同號是系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件。49現(xiàn)在是49頁\一共有108頁\編輯于星期三3.6穩(wěn)態(tài)誤差在穩(wěn)態(tài)條件下輸出量的期望值與穩(wěn)態(tài)值之間存在的誤差，稱為系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差（靜差）。

穩(wěn)態(tài)誤差的分析(3-30)由圖3.22得(3-31)由圖3.22可得誤差傳遞函數(shù)

(3-32)由終值定理，求得穩(wěn)態(tài)誤差

(3-34)50現(xiàn)在是50頁\一共有108頁\編輯于星期三3.6.3擾動作用下的穩(wěn)態(tài)誤差對于系統(tǒng)的擾動響應(yīng)，理想輸出為零，故穩(wěn)態(tài)誤差為：期望值與穩(wěn)態(tài)值之差51現(xiàn)在是51頁\一共有108頁\編輯于星期三【例3.9】已知一單位反饋控制系統(tǒng)如圖問：(1)Gc(s)=1時，閉環(huán)系統(tǒng)是否穩(wěn)定？(2)，閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的條件？解：（1）閉環(huán)特征方程：列勞斯表第一列均為正值，S全部位于左半平面，故系統(tǒng)穩(wěn)定。52現(xiàn)在是52頁\一共有108頁\編輯于星期三(2)開環(huán)傳遞函數(shù)

閉環(huán)特征方程為列勞斯表欲使系統(tǒng)穩(wěn)定第一列的系數(shù)必須全為正值由此得出系統(tǒng)穩(wěn)定的條件為0<Kp<26.553現(xiàn)在是53頁\一共有108頁\編輯于星期三3.7習(xí)題精解及MATLAB工具和案例分析【例3.8】某典型二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)如圖3.25所示。試確定系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。解：此時系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)形式應(yīng)為圖3.25單位階躍響應(yīng)注意：二階閉環(huán)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)形式是（3-3），但圖3.12的單位階躍響應(yīng)曲線形式，因為穩(wěn)態(tài)值不是1，應(yīng)設(shè)為一般形式（3-48）。54現(xiàn)在是54頁\一共有108頁\編輯于星期三【例3.10】設(shè)一隨動系統(tǒng)如圖3.27所示，要求系統(tǒng)的超調(diào)量為0.2，峰值時間1s，求:

(1)求增益K和速度反饋系數(shù)。

(2)根據(jù)所求的解：(1)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)55現(xiàn)在是55頁\一共有108頁\編輯于星期三56現(xiàn)在是56頁\一共有108頁\編輯于星期三第四章P90：相角條件是確定s平面上根軌跡的充分必要條件，就是說，繪制根軌跡時，可用相角條件確定根軌跡上的點，用模值條件確定根軌跡上該點對應(yīng)的K*值。57現(xiàn)在是57頁\一共有108頁\編輯于星期三第五章5.2典型環(huán)節(jié)的伯德圖?？疾旆绞剑禾羁?、選擇題5.5穩(wěn)定裕度?？疾旆绞剑哼x擇題5.6用閉環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的性能?？疾旆绞剑哼x擇題58現(xiàn)在是58頁\一共有108頁\編輯于星期三5.2典型環(huán)節(jié)的頻率特性用頻域分析法研究控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)響應(yīng)時，是根據(jù)系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性進行的，而控制系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性通常是由若干典型環(huán)節(jié)的頻率特性組成的。本節(jié)介紹八種常用的典型環(huán)節(jié)。59現(xiàn)在是59頁\一共有108頁\編輯于星期三一、比例環(huán)節(jié)比例環(huán)節(jié)的頻率特性為顯然，它與頻率無關(guān)。相應(yīng)的幅頻特性和相頻特性和對數(shù)幅頻特性和相頻特性60現(xiàn)在是60頁\一共有108頁\編輯于星期三比例環(huán)節(jié)的Bode圖61現(xiàn)在是61頁\一共有108頁\編輯于星期三二、積分環(huán)節(jié)積分環(huán)節(jié)的頻率特性為其幅頻特性和相頻特性和對數(shù)幅頻特性和相頻特性為62現(xiàn)在是62頁\一共有108頁\編輯于星期三

積分環(huán)節(jié)的Bode圖對數(shù)幅頻特性為一條斜率為－20dB/dec的直線，此線通過L(ω)=0，ω=1的點幅頻特性與角頻率ω成反比，相頻特性恒為－90°63現(xiàn)在是63頁\一共有108頁\編輯于星期三三、微分環(huán)節(jié)微分環(huán)節(jié)的頻率特性為其幅頻特性和相頻特性和對數(shù)幅頻特性和相頻特性為64現(xiàn)在是64頁\一共有108頁\編輯于星期三

微分環(huán)節(jié)的Bode圖其對數(shù)幅頻特性為一條斜率為20dB/dec的直線，它與0dB線交于ω=1點。微分環(huán)節(jié)的幅頻特性等于角頻率ω，而相頻特性恒為90°。65現(xiàn)在是65頁\一共有108頁\編輯于星期三四、慣性環(huán)節(jié)慣性環(huán)節(jié)的頻率特性幅頻特性和相頻特性66現(xiàn)在是66頁\一共有108頁\編輯于星期三對數(shù)幅頻特性和相頻特性為低頻段：高頻段：慣性環(huán)節(jié)對數(shù)幅頻特性曲線為圖中的漸近線。ω＝1/T是兩條漸近線的交點，稱為交接頻率，或叫轉(zhuǎn)折頻率、轉(zhuǎn)角頻率。67現(xiàn)在是67頁\一共有108頁\編輯于星期三

慣性環(huán)節(jié)的Bode圖68現(xiàn)在是68頁\一共有108頁\編輯于星期三五、一階微分環(huán)節(jié)頻率特性幅頻特性和相頻特性、對數(shù)幅頻特性和相頻特性為69現(xiàn)在是69頁\一共有108頁\編輯于星期三一階微分環(huán)節(jié)的Bode圖70現(xiàn)在是70頁\一共有108頁\編輯于星期三慣性環(huán)節(jié)一階微分頻率特性互為倒數(shù)時：對數(shù)幅頻特性曲線關(guān)于零分貝線對稱；相頻特性曲線關(guān)于零度線對稱。71現(xiàn)在是71頁\一共有108頁\編輯于星期三六、二階振蕩環(huán)節(jié)頻率特性

幅頻特性和相頻特性和對數(shù)幅頻特性和相頻特性72現(xiàn)在是72頁\一共有108頁\編輯于星期三二階振蕩環(huán)節(jié)的Bode圖73現(xiàn)在是73頁\一共有108頁\編輯于星期三七、二階微分環(huán)節(jié)74現(xiàn)在是74頁\一共有108頁\編輯于星期三八、滯后環(huán)節(jié)頻率特性幅頻特性和相頻特性對數(shù)幅頻特性和相頻特性滯后環(huán)節(jié)的Bode圖75現(xiàn)在是75頁\一共有108頁\編輯于星期三5.5穩(wěn)定裕度穩(wěn)定裕度：衡量閉環(huán)穩(wěn)定系統(tǒng)穩(wěn)定程度的指標(biāo)，常用的有相角裕度γ和幅值裕度Kg。76現(xiàn)在是76頁\一共有108頁\編輯于星期三相角裕度和幅值裕度在Bode圖上的表示穿越頻率截止頻率77現(xiàn)在是77頁\一共有108頁\編輯于星期三781.相角裕度γ在頻率特性上對應(yīng)于幅值A(chǔ)(ω)＝1(即L(ω)=0)的角頻率稱為剪切頻率(截止頻率)，以ωc表示，在剪切頻率處，相頻特性距－180°線的相位差γ叫做相角裕度。即上圖表示的具有正相角裕度的系統(tǒng)不僅穩(wěn)定，而且還有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定儲備，它可以在ωc的頻率下，允許相角再增加（遲后）γ度才達到臨界穩(wěn)定狀態(tài)。現(xiàn)在是78頁\一共有108頁\編輯于星期三對于穩(wěn)定的系統(tǒng)，(ωc)必在伯德圖－180°線以上，這時稱為正相角裕度，或者有正相角裕度。對于不穩(wěn)定系統(tǒng)，(ωc)必在－180°線以下，這時稱為負相角裕度。79現(xiàn)在是79頁\一共有108頁\編輯于星期三2.增益裕度Kg

在相頻特性等于－180°的頻率ωg（穿越頻率）處，開環(huán)幅頻特性A(ωg)的倒數(shù)，稱為增益裕度，記做Kg

。即在Bode圖上，增益裕度改以分貝(dB)表示

80現(xiàn)在是80頁\一共有108頁\編輯于星期三對于不穩(wěn)定系統(tǒng)，L(ωg)必在0dB線以上，這時稱為負增益裕度。對于穩(wěn)定的系統(tǒng)，L(ωg)必在Bode圖0dB線以下，這時稱為正增益裕度。表明對數(shù)幅頻特性還可上移Kg，即開環(huán)系統(tǒng)的增益增加Kg倍，則閉環(huán)系統(tǒng)達到穩(wěn)定的臨界狀態(tài)。81現(xiàn)在是81頁\一共有108頁\編輯于星期三前面已經(jīng)給出了開環(huán)頻率特性5.6用閉環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的性能821控制系統(tǒng)頻帶寬度與閉環(huán)頻率特性的關(guān)系，對單位負反饋系統(tǒng)為已知開環(huán)頻率特性，就可求得系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性。

閉環(huán)幅頻特性可用下面幾個特征量來描述:現(xiàn)在是82頁\一共有108頁\編輯于星期三3)系統(tǒng)頻帶寬：截止頻率（帶寬頻率）當(dāng)閉環(huán)頻率響應(yīng)的幅值下降到零頻率值以下3分貝時，對應(yīng)的頻率稱為帶寬頻率，用表示。

2)諧振頻率：幅頻特性極大值與零頻幅值之比，即1)諧振峰值典型閉環(huán)幅頻特性

：出現(xiàn)諧振峰值時的頻率。

83現(xiàn)在是83頁\一共有108頁\編輯于星期三與)作為閉環(huán)頻域指標(biāo)。

(或諧振頻率2閉環(huán)頻域指標(biāo)與時域指標(biāo)的關(guān)系用閉環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的動態(tài)性能，一般用諧振峰值和頻帶寬典型二階系統(tǒng)幅頻特性峰值為：二階系統(tǒng)的關(guān)系曲線84現(xiàn)在是84頁\一共有108頁\編輯于星期三對于高階系統(tǒng)，難以找出閉環(huán)頻域指標(biāo)和時域指標(biāo)之間的確切關(guān)系。

更多詳細內(nèi)容請認真復(fù)習(xí)教材85現(xiàn)在是85頁\一共有108頁\編輯于星期三第六章6.2基本控制規(guī)律。考察方式：填空、選擇題串聯(lián)超前、滯后、滯后-超前校正、復(fù)合校正?？疾旆绞剑哼x擇題86現(xiàn)在是86頁\一共有108頁\編輯于星期三6.1系統(tǒng)的設(shè)計及校正問題1.設(shè)計要求

進行控制系統(tǒng)設(shè)計校正，除了已知系統(tǒng)不可變部分的特性與參數(shù)外，還需要已知對系統(tǒng)的設(shè)計要求，即全部的性能指標(biāo)。頻域和時域指標(biāo)的關(guān)系：（1）二階系統(tǒng)頻域指標(biāo)與時域指標(biāo)的關(guān)系諧振峰值諧振頻率87現(xiàn)在是87頁\一共有108頁\編輯于星期三帶寬頻率截止頻率相位裕度超調(diào)量調(diào)節(jié)時間6.1系統(tǒng)的設(shè)計及校正問題88現(xiàn)在是88頁\一共有108頁\編輯于星期三諧振峰值

超調(diào)量調(diào)節(jié)時間（2）高階系統(tǒng)頻域指標(biāo)與時域指標(biāo)6.1系統(tǒng)的設(shè)計及校正問題89現(xiàn)在是89頁\一共有108頁\編輯于星期三線性系統(tǒng)校正方法取代并消弱反饋包圍環(huán)節(jié)的作用滯后、超前兩者的優(yōu)點串聯(lián)校正反饋校正滯后超前校正復(fù)合校正不改變原系統(tǒng)的穩(wěn)定性，消除穩(wěn)態(tài)誤差ts、σ%減小抗干擾性差要求性能指標(biāo)高的場合產(chǎn)生正相角使γ增大超前校正高頻幅值衰減使γ增大滯后校正

改善動態(tài)特性

使ess、σ%減小

ts增大

改善靜特性、平穩(wěn)性90現(xiàn)在是90頁\一共有108頁\編輯于星期三6.2基本控制規(guī)律1.比例（P）控制規(guī)律提高比例控制器的增益，可以減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差但會降低系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性，甚至可能造成閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。91現(xiàn)在是91頁\一共有108頁\編輯于星期三2.比例-微分（PD）控制規(guī)律校正前PD校正裝置校正后校正后PD校正裝置校正前γ‘γ系統(tǒng)的截止角頻率增大，則調(diào)節(jié)時間減小，系統(tǒng)的快速性提高；系統(tǒng)的相角裕度增大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高，超調(diào)量減??；高頻段增益上升，可能降低系統(tǒng)的抗干擾能力。92現(xiàn)在是92頁\一共有108頁\編輯于星期三3.積分（I）控制規(guī)律采用積分控制器可以提高系統(tǒng)的型別，有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，但積分控制增加了一個位于原點的開環(huán)極點，使信號產(chǎn)生90o的相角滯后，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性不利。

93現(xiàn)在是93頁\一共有108頁\編輯于星期三4.比例-積分（PI）控制規(guī)律另外原點處的開環(huán)極點減小系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差。左半平面的開環(huán)零點，提高系統(tǒng)的阻尼程度，緩和PI極點對系統(tǒng)產(chǎn)生的不利影響。94現(xiàn)在是94頁\一共有108頁\編輯于星期三5.比例（PID）控制規(guī)律利用PID控制器進行串聯(lián)校正時，可提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能；除增加了一個極點外，還增加了兩個負實零點。

95現(xiàn)在是95頁\一共有108頁\編輯于星期三6.3串聯(lián)超前校正圖6.7無源超前網(wǎng)絡(luò)圖6.8帶有附加放大器的無源超前校正網(wǎng)絡(luò)96現(xiàn)在是96頁\一共有108頁\編輯于星期三幅頻特性相頻特性6.3串聯(lián)超前校正97現(xiàn)在是97頁\一共有108頁\編輯于星期三用頻率法設(shè)計系統(tǒng)，應(yīng)分頻段考慮問題，即要求校正后系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性在低頻、中頻和高頻段具有如下特點：（1）低頻段應(yīng)滿足穩(wěn)態(tài)精度的要求；（2）中頻段應(yīng)滿足系統(tǒng)的動態(tài)性能，因為中頻段的截止角頻率和相位穩(wěn)定裕量與閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間ts和超調(diào)量σ%有關(guān)；（3）高頻段要求幅值迅速衰減，以較少噪聲的影響。

6.3串聯(lián)超前校正98現(xiàn)在是98頁\一共有108頁\編輯于星期三(1)這種校正主要對