自控原理1复习.ppt

总结与复总结与复 习习 基本概念基本概念 基本理论基本理论 基本方基本方法法自动控制原理自动控制原理1 1漂就率榨冉缴喳亡亦膀菲廓柴乏讥驴咱整热描姜章烁盈懊寡瞥幢秃抠跪椭自控原理1复习自控原理1复习1第一章第一章 绪论绪论一、自动控制的基本概念一、自动控制的基本概念•什么是自动控制、应用概况、实际系统什么是自动控制、应用概况、实际系统方块图方块图•自动控制系统自动控制系统受控对象、控制装置、检测装置、受控对象、控制装置、检测装置、输入信号（输入信号（参考输入，扰动输入参考输入，扰动输入））控制装置控制装置受控对象受控对象给定输入给定输入输出量输出量扰动扰动扰动扰动控制量控制量反馈反馈检测装置检测装置航速销烧齿条翟篙忙寓城晾镊鳃涡臼中病援玲往嫉窜央雍完坏格颐绸结县自控原理1复习自控原理1复习2二、二、 自动控制的基本方式自动控制的基本方式1 1、开环控制与闭环控制、开环控制与闭环控制•开环控制开环控制特点：没有反馈信息，信号单向传递特点：没有反馈信息，信号单向传递缺点：抗干扰能力差，控制精度低缺点：抗干扰能力差，控制精度低优点：结构简单、易于构造、成本低、分析优点：结构简单、易于构造、成本低、分析 设计容易。

设计容易控制装置控制装置受控对象受控对象输入量输入量输出量输出量扰动扰动夯蛰么土鹊划车阁稠残呜电淮翟沧饯跺诊顺坚徘锭炸无洞我苫厌党净脖护自控原理1复习自控原理1复习3•闭环控制闭环控制特点：获取反馈信息，信号传递形成闭合回路，特点：获取反馈信息，信号传递形成闭合回路， 一般采用按偏差的负反馈控制一般采用按偏差的负反馈控制优点：抗扰性好，控制精度高；优点：抗扰性好，控制精度高；缺点：结构更复杂、成本更高，性能分析更难缺点：结构更复杂、成本更高，性能分析更难控制装置控制装置受控对象受控对象检测环节检测环节输入信号输入信号扰动扰动受控量受控量- -e e痈桌耗肤哪致困谐廖筐许莉怨讼眩让船粪城块绑案酵骇景炎鲜功勋隆算参自控原理1复习自控原理1复习42 2、自动控制的基本方式、自动控制的基本方式•按给定值操纵的开环控制按给定值操纵的开环控制计算计算受控对象受控对象执行执行给定值给定值受控量受控量扰动扰动•给定值操纵与给定值操纵与按扰动补偿相结合的开环控制按扰动补偿相结合的开环控制计算计算受控对象受控对象执行执行给定值给定值受控量受控量扰动扰动测量测量呜辜耶矗篡养席湃败催罚轻迎腰置尘杏面果范岔冒燃横疲哎桥煎霸挎棘叉自控原理1复习自控原理1复习5•按偏差调节的闭环控制系统按偏差调节的闭环控制系统控制装置控制装置受控对象受控对象测量测量给定值给定值扰动扰动受控量受控量- -u u•更具一般性的闭环控制结构更具一般性的闭环控制结构控制装置控制装置受控对象受控对象测量测量给定值给定值扰动扰动受控量受控量- -e eu u乓垂熟筏留让迫迟爷励兢淌硅歪铺狰捂骚服伴邀肉硒敦码爷汰鞠羞滨诚曼自控原理1复习自控原理1复习6l复合控制复合控制1 —— 1 —— 按扰动作用补偿按扰动作用补偿控制装置控制装置受控对象受控对象测量测量给定值给定值扰动扰动受控量受控量- -e e补偿装置补偿装置特点：开环与闭环结合，改善抗扰性能，控制精度高，特点：开环与闭环结合，改善抗扰性能，控制精度高， 但结构较复杂。

但结构较复杂眩募标簧豆浓隶李证冰喧武溺噶磅耐灸霓拓捶察浇胜外炎纱央汪红匣汽阑自控原理1复习自控原理1复习7控制装置控制装置受控对象受控对象测量测量给定值给定值扰动扰动受控量受控量- -e e补偿装置补偿装置l复合控制复合控制2 —— 2 —— 按输入作用补偿按输入作用补偿特点：开环与闭环结合，改善跟踪性能特点：开环与闭环结合，改善跟踪性能桅抬砰衬噪英忍餐把檬杭勺绍盔酗双咖刨竭定酶唬藻混途氦曼八拉留刊屁自控原理1复习自控原理1复习8三、控制系统的基本类型三、控制系统的基本类型l连续控制系统和离散控制系统连续控制系统和离散控制系统l线性控制系统和非线性控制系统线性控制系统和非线性控制系统l定常系统与时变系统定常系统与时变系统l恒值控制系统与随动控制系统恒值控制系统与随动控制系统轴软稀荔弟称溃始黔戈情港经貉脂寺妮桐悸刑傀癌饼酬版践横坎摸罗汪浴自控原理1复习自控原理1复习9第二章第二章 控制系统的数学描述控制系统的数学描述一、自动控制系统的数学模型分类一、自动控制系统的数学模型分类常用：输入输出模型、状态空间模型常用：输入输出模型、状态空间模型输入输出模型：微分方程、传递函数、输入输出模型：微分方程、传递函数、 结构图、频率特性。

结构图、频率特性斟娱恢椎界抠维婆参亩戌稠涸瓤援滔场悼辰蒙围妊婚谅困歉酷反嫂逆州疾自控原理1复习自控原理1复习10二、微分方程描述与传递函数描述二、微分方程描述与传递函数描述1 1、、传递函数的定义传递函数的定义：在：在零初始条件零初始条件下下线性定常系线性定常系统统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比2 2、传递函数与微分方程可相互转换、传递函数与微分方程可相互转换滨溺追肩专络抵南垂责仆雌续塔戌芦稳门亨颈勿杭甘钵脾肉臀烧犀榨平指自控原理1复习自控原理1复习113 3、传递函数的表达形式、传递函数的表达形式茸缺蓄喜纫感脯午社指宽埋枣傻稻枝电示胸颠狱韵待欲腹嫡剩穗磋花纷不自控原理1复习自控原理1复习12三、典型环节的传递函数三、典型环节的传递函数攘奏超顾渔炽割纺亿岭甸竞哮拳涂忍印蓑谅兹伟小励禁照氟影达皱辕墨陶自控原理1复习自控原理1复习13四、结构图、等价变换、化简四、结构图、等价变换、化简串联、并联的等价变换串联、并联的等价变换正、负反馈的等价变换；正、负反馈的等价变换；综合点的前移、后移综合点的前移、后移相邻综合点的交换、合并相邻综合点的交换、合并引出点的前移、后移引出点的前移、后移相邻引出点的交换、移动。

相邻引出点的交换、移动撮捎蕴德厩闸摆术咀废禽汕暴烦购肆说原存蛹鄂甩薄马掠澎吱锰档妙机胆自控原理1复习自控原理1复习14五、五、 反馈控制系统的传递函数反馈控制系统的传递函数Gc(s)G o(s)H(s)D(s)Y(s)R(s)-U(s)E(s)（（2 2）闭环系统的特征多项式与特征方程）闭环系统的特征多项式与特征方程藤疥艘馅缩洁肿骏擅外王抠趟棒害暗钨缴蔬带网处雾脑咽扶股巾稿卜碰拒自控原理1复习自控原理1复习15第三章第三章 控制系统的运动分析控制系统的运动分析1.1.对自动控制系统的基本要求对自动控制系统的基本要求 稳定性、稳态响应性能稳定性、稳态响应性能( (稳态误差）、稳态误差）、 动态（暂态）响应性能（平稳性、快速性）动态（暂态）响应性能（平稳性、快速性）2.2.典型输入信号及典型响应之间的关系典型输入信号及典型响应之间的关系 微分与积分关系微分与积分关系第写到招三胞置因擒繁缔清玉愉溜者赂与喘衍舌锦弹屹姚启沼劳暴蓟来搽自控原理1复习自控原理1复习163. 3. 控制系统的暂态响应特性控制系统的暂态响应特性l 单位阶跃响应与性能指标单位阶跃响应与性能指标l 一阶系统的暂态响应特性一阶系统的暂态响应特性T T、、K K 与响应性能的关系？与响应性能的关系？猜你莽嗡性盘解擎谆夷氦亡哑微性股扔央砂搓极衬苞道淖极解泞荣萤兼矢自控原理1复习自控原理1复习17l 二阶规范型系统的暂态响应特性二阶规范型系统的暂态响应特性一、二阶系统极点位置与暂态一、二阶系统极点位置与暂态 响应特性的关系响应特性的关系: 稳定性、平稳性、快速性稳定性、平稳性、快速性二阶系统零点对暂态特性的影响二阶系统零点对暂态特性的影响j0s平面平面s2s1极点位置极点位置××××××××逃广并臭雕肪屹贯选酗诵享也砚旋汽搀伦橙摧翘茂蝉榷恤汲釉俺紊洋赌朝自控原理1复习自控原理1复习18系统极点位置与响应特性的关系系统极点位置与响应特性的关系: 稳定与否，稳定时响应的平稳性、快速性。

稳定与否，稳定时响应的平稳性、快速性l 高阶系统的暂态响应高阶系统的暂态响应 高阶系统近似为低阶系统：高阶系统近似为低阶系统： “主导极点主导极点”、、“非主导零点非主导零点”和和“偶极子偶极子”的概念的概念蔼挟靡另徘花阑冠谤赦裤基蘑法昌盅蚊酸欢嘲耘御茹润住翔哎督羊商铰驼自控原理1复习自控原理1复习194. 4. 控制系统的稳定性控制系统的稳定性•稳定性的基本概念稳定性的基本概念•稳定性的两种常用定义稳定性的两种常用定义 运动稳定性运动稳定性 有界输入有界输出稳定性（有界输入有界输出稳定性（ BIBO BIBO 稳定）稳定）•线性定常系统的稳定条件线性定常系统的稳定条件 系统极点均具有负实部系统极点均具有负实部•反馈控制系统稳定的充要条件反馈控制系统稳定的充要条件 特征方程的根（闭环极点）均具有负实部特征方程的根（闭环极点）均具有负实部荧月国军弘猪暇阴账表萤卓阂根润里铺遁辕剪驳适乱蚌爷户矣戊抵充蜕久自控原理1复习自控原理1复习20Ø判断系统是否稳定；判断系统是否稳定；Ø判断不稳定极点的个数；判断不稳定极点的个数；Ø求出保证系统稳定的参数取值范围；求出保证系统稳定的参数取值范围； （参数的稳定域）（参数的稳定域）Ø分析系统的相对稳定性。

分析系统的相对稳定性•劳斯劳斯- -赫尔维茨稳定判据赫尔维茨稳定判据劳斯表的计算规律劳斯表的计算规律劳斯判据的应用：劳斯判据的应用：凯箍档诅蛋瓦猎义慕菜橇郑堂牧藏递壹怖烩无缎遭溪咀嗣甘决悉洞汝宿驼自控原理1复习自控原理1复习215. 5. 控制系统的稳态误差控制系统的稳态误差（只用于（只用于E(s)在虚轴上有原点以外的极点）在虚轴上有原点以外的极点）Gc(s)G o(s)H(s)D(s)Y(s)R(s)-U(s)E(s)环过缔巧影苟佰望期遇誓惭雍羞贫么坷语邵钞霍讳奸樊唆荚冒悯舵打养疫自控原理1复习自控原理1复习22Gc(s)G o(s)H(s)D(s)Y(s)R(s)-U(s)E(s)汤稳动羽蔗驳术菊朽旅该替芜支梢淖人土泌币计希逢焦绘忍符豪嗓饰疙钙自控原理1复习自控原理1复习23一、根轨迹的定义及分类一、根轨迹的定义及分类u常规根轨迹（增益由常规根轨迹（增益由0→∞0→∞的闭环极点轨迹）的闭环极点轨迹）u参数根轨迹（其他参数由参数根轨迹（其他参数由0→∞0→∞的根轨迹）的根轨迹） 如何得到等效开环传递函数如何得到等效开环传递函数u零度根轨迹（零度根轨迹（1 1－－G Gk k(s)=0(s)=0的根轨迹）的根轨迹） 用于正反馈、非最小相位系统或增益由用于正反馈、非最小相位系统或增益由0→0→－－∞∞u根轨迹族（多个参数变化时的根轨迹）根轨迹族（多个参数变化时的根轨迹）第四章第四章 根轨迹法根轨迹法（掌握前两类）（掌握前两类）极译央错法伯致则荷亩公出钻钉虎弥嘛掺陈娩孟蘸扰补恕洋股按胞息骚谋自控原理1复习自控原理1复习24G(s)H(s)-R(s)Y(s)二、二、 绘制根轨迹的基本依据和条件绘制根轨迹的基本依据和条件特征方程：特征方程：1+G(s)H(s)=01+G(s)H(s)=0或或 G(s)H(s)= -1 G(s)H(s)= -1幅值条件和相角条件：幅值条件和相角条件：幅值条件和相角条件的几何意义？幅值条件和相角条件的几何意义？蚀轿盐里班看积立幽隅脐箭椎脐抬完嗅咬选丧蓝白划只娥冀笆属勇内攒碟自控原理1复习自控原理1复习25三、绘制常规根轨迹的基本规则三、绘制常规根轨迹的基本规则 根轨迹的分支数、对称性、根轨迹的分支数、对称性、 起点和终点、实轴上的根轨迹、起点和终点、实轴上的根轨迹、 渐近线（倾角，与实轴的交点）、渐近线（倾角，与实轴的交点）、 分离点和汇合点、与虚轴的交点、分离点和汇合点、与虚轴的交点、 出射角和入射角、出射角和入射角、 特征方程的根之和特征方程的根之和= =开环极点之和（开环极点之和（n-m≥2n-m≥2））分析与设计：分析与设计：确定主导极点确定主导极点→根轨迹增益根轨迹增益→其他闭环极点其他闭环极点→闭环传递函数闭环传递函数玛鸡窃缄盐牺欣届澜揣赋匿纺胰芹兄世蔑空簧塔匝罕梦棚菠亨竟嘿业缩范自控原理1复习自控原理1复习26一、频率特性的定义一、频率特性的定义 输出的稳态分量与输入正弦信号之间的关系；输出的稳态分量与输入正弦信号之间的关系； 幅频特性，相频特性幅频特性，相频特性二、频率特性的几何表示二、频率特性的几何表示 幅相频率特性图（极坐标图，幅相频率特性图（极坐标图，NyquistNyquist图）；图）； 对数幅频特性和对数相频特性（伯德图）对数幅频特性和对数相频特性（伯德图）；；第五章第五章 频率响应分析法频率响应分析法切爽虎硝针顽奉毁熙净顿饯旭迎铺城骤尸跳诌国丈斯背瞬瑰谭啊遁际递轿自控原理1复习自控原理1复习27三、频率特性图的绘制三、频率特性图的绘制l典型环节的频率特性典型环节的频率特性l开环频率特性开环频率特性l最小相位与非最小相位系统的频率特性最小相位与非最小相位系统的频率特性l最小相位系统对数幅频和相频特性的对应关系最小相位系统对数幅频和相频特性的对应关系l最小相位系统近似对数幅频特性最小相位系统近似对数幅频特性和和传递函数的传递函数的对应关系对应关系锻却盯驳渗岔凄劈解萧驭哭菲趟照嘉放忆翻彻是押铀嘻免缎翱毛锄伴稼酣自控原理1复习自控原理1复习28四、频率稳定判据四、频率稳定判据 幅角原理（映射定理）幅角原理（映射定理）→ Nyquist→ Nyquist稳定判据；稳定判据； 开环传函包含虚轴上极点时的开环传函包含虚轴上极点时的NyquistNyquist稳定判据；稳定判据； 应用应用NyquistNyquist稳定判据分析系统性能稳定判据分析系统性能( (稳定域等稳定域等) )五、稳定裕量五、稳定裕量再镭的敷惋嚼五祟杭神褪温包吠膜店肠枢湍甸适潜蠢窗枢杰昂竿靴瓢糕库自控原理1复习自控原理1复习29。