控制工程总复习课件
79页1、复习课,控制工程基础,控制工程基础,课程总复习,绪论,数学模型,时域分析,频域分析,稳定性分析,系统设计与校正,奈奎斯特图,动态响应分析,伯德图表示,稳态响应分析,劳斯判据,奈奎斯特判据,基本组成、分类、评价,微分方程模型、传递函数模型、动态结构图模型。,基本述语,建模,分析,综合,根据指标设计,指标验证,串联、顺馈、反馈校正,课程体系统结构,控制工程基础,课程总复习,第一章 控制系统的基本概念,第二章 控制系统的数学模型,第三章 控制系统的时域分析方法,第四章 控制系统的频域分析方法,第六章 控制系统的校正,第五章 系统稳定性分析,控制工程基础,课程总复习,第一章 控制系统的基本概念 一、基本概念 1、自动控制:指在没有人直接参与的情况下,利用控制装置,使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数,自动的按照预定的规律运行。 2、反馈:将系统的输出部分或全部地返回到系统的输入端并与输入信号进行比较的过程。,控制工程基础,课程总复习,二、控制系统的基本组成,控制工程基础,课程总复习,1、开环控制系统,三、控制系统的基本分类 (一)对广义系统按有无反馈情况分,2、闭环控制系统,(二)按给定
2、值的运动规律又可分,2、随动控制系统,1、恒值控制系统,3、程序控制系统,3、半闭环控制系统,开环控制:只有输入量对输出量产生控制作用,输出量不参与对系统的控制。 结构简单、维护容易、成本低、不存在稳定性问题 输入控制输出 输出不参与控制 系统没有抗干扰能力 适用范围:输入量已知、控制精度要求不高、扰动作用不大。,闭环控制:把输出量的一部分检测出来,反馈到输入端,与给定信号进行比较,产生偏差,此偏差经过控制器产生控制作用,使输出量按照要求的规律变化; 输入控制输出,输出参与控制 检测偏差、纠正偏差 具有抗干扰能力 结构复杂,控制工程基础,课程总复习,四、对控制系统的基本要求,从控制工程的角度来看,控制系统却有一些共同的要求,一般可归结为“稳、快、准”三个方面。 。,控制工程基础,课程总复习,第二章 控制系统的数学模型 一、要求掌握基本知识 1、数学模型、分类及建立方法 2、微分方程模型列写方法 3、拉氏变换的定义、性质及典型信号拉氏变换 4、传递函数定义、列写方法 5、开环传递函数与闭环传递函数概念,控制工程基础,课程总复习,6、特征多项式、特征方程、特征根 7、方框图的建立及其化简方
3、法 二、本章重点掌握 1、传递函数概念及列写方法; 2、典型信号的拉氏变换; 3、方框图的化简计算,设函数f(t) (t0)在任一有限区间上分段连续, 且存在一正实常数s,使得:,则函数f(t)的拉普拉氏变换存在,并定义为:,F(s)称为函数f(t)的拉普拉氏变换或象函数,它是一个 复变函数;f(t)称为F(s)的原函数;L为拉氏变换的符号。,式中:s=+j(、均为实数);,称为拉普拉氏积分;,1、拉氏变换,(1)、拉氏变换的定义。,控制工程基础,课程总复习,(2)、常用函数的拉普拉斯变换,(1) 单位阶跃函数的拉普拉斯变换,(2) 单位脉冲函数的拉普拉斯变换,(3) 单位斜坡函数的拉普拉斯变换,(4) 单位抛物线函数的拉普拉斯变换,(5)指数函数的拉普拉斯变换,1、拉氏变换,控制工程基础,课程总复习,常用拉氏变换表,(3)、拉氏变换的性质,线性性质 拉氏变换也遵从线性函数的齐次性和叠加性。拉氏变 换的齐次性是:一个时间函数乘以常数时,其拉氏变 换为该时间函数的拉氏变换乘以该常数。,1、拉氏变换,控制工程基础,课程总复习,齐次性:Laf(t)=aLf(t),a为常数;,叠加性:Laf1
4、(t)+bf2(t)=aLf1(t)+bLf2(t) a,b为常数;,初值定理,若,且,存在,则,(3)、拉氏变换的性质,1、拉氏变换,控制工程基础,课程总复习,终值定理,若Lf(t)= F(s),且,存在,则,(4)部分分式法,1、拉氏变换,控制工程基础,课程总复习,列写闭环系统微分方程式的目的,是确定输出与输入 或扰动量之间的函数关系。 列写的一般步骤如下: (1)分析系统和元件的工作原理,找出各物理量之间 的关系,确定输出量及输入量。 (2)设中间变量,依据物理、化学等定律忽略次要因 素列写微分方程式。 (3)消去中间变量,由高阶到低阶排列,将输出写在 等号左边,输入写在等号右边的微分方程式,即是系 统或元件的微分方程式或数学模型。,2、元件和系统微分方程式的建立,控制工程基础,课程总复习,电感,电容,3、传递函数,线性微分方程式的一般表达式为,控制工程基础,课程总复习,传递函数定义:,定义:在初始条件为零时,线性系统输出量的拉氏变换 与输入量的拉氏变换之比称为线性系统(或元件)的传 递函数。 传递函数是系统(或元件)数学模型的又一种表达形式 ,传递函数表示了系统把输入量变换成输
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