自動控制原理總經(jīng)典總結(jié)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上自動控制原理總復習控制系統(tǒng)線性系統(tǒng)非線性系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)離散系統(tǒng)描述函數(shù)法法相平面法建模求傳函 時域法分析 根軌跡法 頻率特性法 串聯(lián)(頻率法)校正 并聯(lián)(頻率法) 復合控制建模求脈沖傳函 穩(wěn)定性時域分析 穩(wěn)態(tài)誤差 暫態(tài)響應負倒描述函數(shù)曲線自振點的穩(wěn)定性振幅、頻率計算繪制相軌跡求奇點和極限環(huán)求運動時間校正第一章 自動控制的基本概念一、學習要點1. 自動控制基本術(shù)語：自動控制、系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、被控量、輸入量、干擾量、受控對象、控制器、反饋、負反饋控制原理等。2. 控制系統(tǒng)的基本方式：開環(huán)控制系統(tǒng)；閉環(huán)控制系統(tǒng)；復合控制系統(tǒng)。3. 自動控制系統(tǒng)的組成：由受控對象和控制器組

2、成。4. 自動控制系統(tǒng)的類型：從不同的角度可以有不同的分法，常有：恒值系統(tǒng)與隨動系統(tǒng)；線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)；連續(xù)系統(tǒng)與離散系統(tǒng)；定常系統(tǒng)與時變系統(tǒng)等。5. 對自動控制系統(tǒng)的基本要求：穩(wěn)、快、準。6. 典型輸入信號：脈沖、階躍、斜坡、拋物線、正弦。二、基本要求1. 對反饋控制系統(tǒng)的基本控制和方法有一個全面的、整體的了解。2. 掌握自動控制系統(tǒng)的基本概念、術(shù)語，了解自動控制系統(tǒng)的組成、分類，理解對自動控制系統(tǒng)穩(wěn)、準、快三方面的基本要求。3. 了解控制系統(tǒng)的典型輸入信號。4. 掌握由系統(tǒng)工作原理圖畫方框圖的方法。三、內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖自動控制的基本概念由系統(tǒng)工作原理圖畫方框圖對控制系統(tǒng)的基本要求常用術(shù)語、基

3、本概念基本控制方式反饋控制系統(tǒng)的組成控制系統(tǒng)的分類控制系統(tǒng)的分類自動控制系統(tǒng)被控對象控制裝置測量、變換元件運算、放大元件執(zhí)行機構(gòu)四、知識結(jié)構(gòu)圖自動控制系統(tǒng)的基本控制方式開環(huán)控制方式按給定量控制方式按擾動量控制方式（順饋控制）反饋控制（按偏差控制）復合控制：按偏差控制按給定量補償按擾動補償+第二章 控制系統(tǒng)的數(shù)學模型一、學習要點1數(shù)學模型的數(shù)學表達式形式（1）物理系統(tǒng)的微分方程描述；（2）數(shù)學工具拉氏變換及反變換；（3）傳遞函數(shù)及典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；（4）脈沖響應函數(shù)及應用。2數(shù)學模型的圖形表示（1）結(jié)構(gòu)圖及其等效變換，梅遜公式的應用；（2）信號流圖及梅遜公式的應用。二、基本要求1、正確理解數(shù)學

4、模型的特點，對系統(tǒng)的相似性、簡化性、動態(tài)模型、靜態(tài)模型、輸入變量、輸出變量、中間變量等概念，要準確掌握。2、了解動態(tài)微分方程建立的一般方法及小偏差線性化的方法。3、掌握運用拉氏變換解微分方程的方法，并對解的結(jié)構(gòu)、運動模態(tài)與特征根的關(guān)系、零輸入響應、零狀態(tài)響應等概念有清楚的理解。4、 正確理解傳遞函數(shù)的定義、性質(zhì)和意義。熟練掌握由傳遞函數(shù)派生出來的系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)、閉環(huán)傳遞函數(shù)、誤差傳遞函數(shù)、典型環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)等概念。（）5、 掌握系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和信號流圖兩種數(shù)學模型的定義和繪制方法，熟練掌握控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖及結(jié)構(gòu)圖的簡化，并能用梅遜公式求系統(tǒng)傳遞函數(shù)。（）6、 傳遞函數(shù)的求取方法：1）直接法：由微分

5、方程直接得到。2）復阻抗法：只適用于電網(wǎng)絡。3）結(jié)構(gòu)圖及其等效變換，用梅遜公式。4）信號流圖用梅遜公式。線性系統(tǒng)的數(shù)學模型微分方程傳遞函數(shù)結(jié)構(gòu)圖信號流圖微分方程（組）的建立及標準化非線性微分方程的線性化線性系統(tǒng)微分方程的解及性質(zhì)定義及性質(zhì)局限性及表示形式典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)建立物理系統(tǒng)的傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)矩陣由微分方程繪制由原理圖繪制開環(huán)傳遞函數(shù)閉環(huán)傳遞函數(shù)串聯(lián)、并聯(lián)、反饋引出點、比較點移動規(guī)則由微分方程繪制由方框圖繪制源節(jié)點、匯節(jié)點、混合節(jié)點通路及回路繪制有關(guān)術(shù)語等效變換規(guī)則繪制有關(guān)術(shù)語梅遜公式機理分析法實驗辨識法求取代數(shù)方程組的解，化簡結(jié)構(gòu)圖或信號流圖基爾霍夫定律（時域及復域形式）牛頓第二定律

6、（達朗伯原理）三、內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖四、知識結(jié)構(gòu)圖微積分消元法等效變換微分方程代數(shù)方程元部件結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖傳遞函數(shù)代數(shù)方程組信號流圖梅遜公式梅遜公式代數(shù)消元法 拉氏變換數(shù)學、物理規(guī)律系統(tǒng)原理圖微分方程組拉氏變換變換第三章 控制系統(tǒng)的時域分析一、學習要點1. 基本概念：穩(wěn)定性、時域響應、動態(tài)性能指標、誤差與穩(wěn)態(tài)誤差等。2. 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性（1） 勞斯穩(wěn)定判據(jù)；（2）赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)。3. 控制系統(tǒng)的動態(tài)性能（1） 一階系統(tǒng)的暫態(tài)響應；（2）二階系統(tǒng)的暫態(tài)響應。4. 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能（1） 一般概念；（2）誤差系數(shù)。二、基本要求1. 了解線性定常系統(tǒng)的時域響應組成，熟悉控制系統(tǒng)暫態(tài)響應性能指標的定義

7、（）。2. 掌握一階系統(tǒng)的暫態(tài)響應及性能指標，并能根據(jù)給出的指標確定滿足要求的系統(tǒng)參數(shù)T。（）3. 掌握二階系統(tǒng)的暫態(tài)響應分析及其與極點之間的關(guān)系，重點掌握二階系統(tǒng)的暫態(tài)響應性能指標公式及計算，并能根據(jù)給出的指標確定滿足要求的系統(tǒng)參數(shù)和，尤其是改善二階系統(tǒng)動態(tài)性能的兩種措施。（）（）4. 一般了解高階系統(tǒng)的暫態(tài)響應，掌握閉環(huán)主導極點的概念。5. 了解穩(wěn)定性的概念，掌握線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件（）。6. 重點掌握判斷穩(wěn)定性的Routh代數(shù)判據(jù)及應用（）（），對Hurwitz判據(jù)有一般了解。能根據(jù)系統(tǒng)要求確定滿足穩(wěn)定的系統(tǒng)參數(shù)范圍（）（）。7. 了解穩(wěn)態(tài)誤差的概念、定義、產(chǎn)生原因、類型。8. 重

8、點掌握給定穩(wěn)態(tài)誤差終值的計算，穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)的計算，擾動穩(wěn)態(tài)誤差終值的計算及減小穩(wěn)態(tài)誤差的方法，并能根據(jù)系統(tǒng)對穩(wěn)態(tài)誤差的要求確定系統(tǒng)參數(shù)。（）（）控制系統(tǒng)的時域分析快勞斯赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差的定義、產(chǎn)生原因、類型穩(wěn)態(tài)誤差終值的計算二階系統(tǒng)的暫態(tài)響應分析及其與極點之間的關(guān)系，二階系統(tǒng)的暫態(tài)響應性能指標公式及計算。穩(wěn)準三、內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖t常除法或泰勒展開公式公式代數(shù)判據(jù)公式、曲線閉環(huán)傳遞函數(shù)（s）誤差傳遞函數(shù)e(s)、en(s)開環(huán)傳遞函數(shù)k(s)擾動作用點之前傳遞函數(shù)1(s)一階標準式二階標準式特征方程參數(shù)T參數(shù)、n性能指標積分環(huán)節(jié)數(shù)目1、K1靜態(tài)誤差系數(shù)Kp、Kv、Ka系統(tǒng)型別、 開環(huán)增益K 穩(wěn)

9、定性、穩(wěn)定域動態(tài)誤差系數(shù)C0、C1、C2誤差象函數(shù)E（s）公式、曲線穩(wěn)態(tài)誤差ess= esr+esnesr(t)終值定理 公式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖四、知識結(jié)構(gòu)圖第四章 控制系統(tǒng)的根軌跡法一、學習要點1. 基本概念（1）根軌跡定義（2）根軌跡繪制的基本條件：幅值方程和相角方程。2. 繪制根軌跡的基本法則（1）常規(guī)根軌跡的繪制法則（2）參量根軌跡繪制（3）零度根軌跡繪制3. 增加開環(huán)零極點對根軌跡的影響4. 利用根軌跡分析系統(tǒng)穩(wěn)定性；運動形式；主導極點；超調(diào)量；調(diào)節(jié)時間；實數(shù)零、極點的影響；偶極子及其處理。二、基本要求1. 重點掌握繪制常規(guī)負反饋系統(tǒng)根軌跡的基本條件和基本法則；（）（）2. 理解參量根軌跡和

10、零度根軌跡的繪制；3. 了解多回路控制系統(tǒng)的根軌跡；4. 掌握增加開環(huán)零極點對根軌跡的影響；（）5. 能根據(jù)根軌跡分析系統(tǒng)性能隨參數(shù)變化的趨勢。（）三、內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖根軌跡分析法根軌跡繪制根軌跡應用常規(guī)根軌跡繪制廣義根軌跡繪制參量根軌跡零度根軌跡滯后系統(tǒng)根軌跡四、知識結(jié)構(gòu)圖法則系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖開環(huán)傳遞函數(shù)相角方程模值方程閉環(huán)極點的K穩(wěn)態(tài)誤差穩(wěn)定性、穩(wěn)定域根軌跡（常規(guī)、廣義）主導極點系統(tǒng)響應運動形式估算性能指標第五章 控制系統(tǒng)的頻率特性一、學習要點1. 頻率特性的定義2. 頻率特性的幾何表示（1） 極坐標圖或奈奎斯特圖（Nyquist圖）（2） 對數(shù)頻率特性曲線（Bode圖）3. 典型環(huán)節(jié)的頻率特性及最小

11、相位系統(tǒng)（1）典型環(huán)節(jié)頻率特性（2）最小相位系統(tǒng)與非最小相位系統(tǒng)4. 穩(wěn)定判據(jù)（1） 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)（2）對數(shù)頻率特性的穩(wěn)定判據(jù)5. 開環(huán)頻域指標（1）幅值裕度（2）相角裕度6. 閉環(huán)頻域指標（1）零頻幅值M(0)（2）帶寬頻率（3）諧振峰值Mr和諧振頻率（4）閉環(huán)系統(tǒng)頻域指標與時域指標的關(guān)系7. 開環(huán)對數(shù)頻率特性與時域性能指標：（1）三頻段的概念（2）開環(huán)系統(tǒng)頻域指標與時域性能指標的關(guān)系二、基本要求1. 正確理解頻率特性的概念，掌握典型環(huán)節(jié)的頻率特性并運用頻率特性分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應。（）2. 熟練掌握繪制開環(huán)系統(tǒng)Nyquist圖和Bode圖的方法，會求剪切頻率（）（）。3. 重點掌握奈奎斯

12、特穩(wěn)定判據(jù)及其在系統(tǒng)分析中的應用。（）（）4. 重點掌握相角裕度、幅值裕度的計算。（）（）5. 掌握開環(huán)對數(shù)頻率特性與系統(tǒng)性能之間的關(guān)系，正確理解三頻段的概念。（）6. 正確理解并掌握用實驗數(shù)據(jù)確定傳遞函數(shù)，由最小相位系統(tǒng)的Bode圖確定系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的方法，會求開環(huán)放大系數(shù)。（）（）三、內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖頻域分析法頻率特性穩(wěn)定性分析動態(tài)性能分析定義頻率特性圖形表示極坐標圖(Nyquist圖) 對數(shù)頻率特性圖（Bode圖）穩(wěn)定性判據(jù)（絕對穩(wěn)定性）穩(wěn)定裕度（相對穩(wěn)定性）二階系統(tǒng)時域指標計算高階系統(tǒng)時域指標估算Nyquist判據(jù)對數(shù)判據(jù)相角裕度幅值裕度四、知識結(jié)構(gòu)圖s=js=j公式公式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)典型環(huán)

13、節(jié)頻率特性對數(shù)頻率穩(wěn)定判據(jù)奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)開環(huán)傳遞函數(shù)G（s）閉環(huán)傳遞函數(shù)（s）開環(huán)頻率特性G（j）開環(huán)幅相曲線判別穩(wěn)定域開環(huán)對數(shù)頻率特性曲線閉環(huán)頻率特性（j）閉環(huán)頻域指標Mr、r、b系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖開環(huán)頻域指標c、h時域指標j=ps=p微分方程控制系統(tǒng)頻率特性傳遞函數(shù)第6章 控制系統(tǒng)的校正一、學習要點1. 控制系統(tǒng)校正的一般概念2. 控制系統(tǒng)的性能指標3. 校正方法頻率法，根軌跡法4. 校正方式1）串聯(lián)校正；2）反饋校正；3）串聯(lián)反饋校正；4）前饋補償校正（復合控制）。5. 基于頻率響應法的串聯(lián)校正1）串聯(lián)超前校正；2）串聯(lián)滯后校正；3）串聯(lián)滯后超前校正；4）三種串聯(lián)校正方法的特點與作用；5）串聯(lián)

14、校正的希望特性法。二、基本要求1. 熟悉典型的無源校正裝置，掌握校正網(wǎng)絡的頻率特性及其作用。2. 正確選擇校正網(wǎng)絡。3. 掌握串聯(lián)校正的頻率設計方法，重點掌握三種串聯(lián)校正方式的特點與作用（）（）。4. 重點掌握期望特性的求取方法及串聯(lián)校正的期望特性法。（）（）5. 重點掌握校正前后相角裕度、幅值裕度的計算。（）（）6. 了解反饋校正的頻率設計法。線性系統(tǒng)校正串聯(lián)校正反饋校正復合校正超前校正滯后校正滯后超前校正三、內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖校正校正方式校正裝置校正設計方法串聯(lián)校正反饋校正復合校正無源校正裝置有源校正裝置PID控制器頻率法根軌跡法串聯(lián)超前校正串聯(lián)滯后校正滯后超前校正分析法（試探法）綜合法（期望特性

15、法）四、知識結(jié)構(gòu)圖計算、判穩(wěn)穩(wěn)定性,時域指標,頻域指標計算計算開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)校正方式校正網(wǎng)絡校正后開環(huán)傳遞函數(shù)校正后性能指標系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖滿足期望指標嗎結(jié)束滿足期望指標嗎YNYYNY計算、判穩(wěn)穩(wěn)定性,時域指標,頻域指標計算開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)繪制期望特性校正網(wǎng)絡校正后開環(huán)傳遞函數(shù)校正后性能指標系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖滿足期望指標嗎結(jié)束滿足期望指標嗎YNYNY修改參數(shù)Y第七章 線性離散控制系統(tǒng)一、學習要點1. 基本概念：連續(xù)信號、離散信號、離散系統(tǒng)、采樣過程、采樣開關(guān)、保持器。2. 采樣：（1）采樣過程；（2）香農(nóng)采樣定理；（3）零階保持器。3. 離散系統(tǒng)的數(shù)學模型：（1）差分方程；（2）數(shù)學工具z變換；（

16、3）脈沖傳遞函數(shù)。3. 系統(tǒng)分析（1）離散系統(tǒng)穩(wěn)定性分析（2）準確性分析（離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析）（3）快速性分析與時間響應（4）校正：校正方法，數(shù)字校正裝置的實現(xiàn)，最少拍系統(tǒng)的校正，無穩(wěn)態(tài)誤差的最少拍系統(tǒng)的校正二、基本要求1、掌握離散控制系統(tǒng)的相關(guān)概念及離散控制系統(tǒng)與連續(xù)控制系統(tǒng)的主要區(qū)別。2、掌握z變換、z反變換的概念及其主要性質(zhì)。3、充分理解采樣定理及采樣周期對離散控制系統(tǒng)的影響。4、理解零階保持器的具體含義及作用，熟悉零階保持器的傳遞函數(shù)、頻率特性及特點。5、重點掌握脈沖傳遞函數(shù)的概念及其求解離散控制系統(tǒng)開環(huán)、閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)的方法。（）（）6、正確理解離散控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的含義及其穩(wěn)定

17、的充要條件，熟練掌握離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性判斷方法，能根據(jù)系統(tǒng)要求確定滿足穩(wěn)定性的系統(tǒng)參數(shù)范圍。（）（）7、重點掌握計算離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差方法。（）（）8、了解離散控制系統(tǒng)極點分布與系統(tǒng)瞬態(tài)響應之間的關(guān)系，能根據(jù)給定輸入求取離散控制系統(tǒng)的時間響應。9、正確理解離散系統(tǒng)的校正方法和數(shù)字校正裝置的實現(xiàn)方法；能對離散系統(tǒng)進行最少拍系統(tǒng)的校正和無穩(wěn)態(tài)誤差的最少拍系統(tǒng)的校正?；靖拍蠲}沖傳函采樣過程數(shù)學模型系統(tǒng)分析快速性分析系統(tǒng)校正最少拍校正穩(wěn)定性分析準確性分析離散控制系統(tǒng)差分方程三、內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖四、知識結(jié)構(gòu)圖tz反變換法則終值定理穩(wěn)定判據(jù)特征方程穩(wěn)態(tài)誤差e() 靜態(tài)誤差系數(shù)Kp、Kv、Ka系統(tǒng)根軌跡輸

18、出脈沖序列c(nT) 開環(huán)脈沖傳遞函數(shù)G（z）誤差z變換E（z）閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)（z）輸出z變換C(z) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖穩(wěn)定性、穩(wěn)定域公式誤差脈沖序列e(nT)第八章 非線性控制系統(tǒng)分析一、學習要點1. 非線性系統(tǒng)的特點2. 典型非線性環(huán)節(jié)及其對系統(tǒng)性能的影響3. 非線性系統(tǒng)分析（1）描述函數(shù)法：描述函數(shù)的應用前提、自振的分析及計算。（2）相平面法：基本概念：相平面、相軌跡、奇點、平衡點、相軌跡的走向、極限環(huán)等。相軌跡描述方法：解析法、等傾線法。二、基本要求1、從系統(tǒng)組成、數(shù)學描述、動態(tài)過程及分析方法等幾方面來正確理解線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的基本概念和本質(zhì)區(qū)別。2、正確理解描述函數(shù)法的基本概念和應用前提。3、利用描述函數(shù)法能夠?qū)ο到y(tǒng)作定性分析及求出一般近似解。4、掌握負倒描述函數(shù)曲線的繪制方法。（）5、重點掌握基于描述函數(shù)法計算系統(tǒng)自振參數(shù)及判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法。（）6、正確理解相平面法的基本概念和特點。7、掌握開關(guān)線、奇點及其類型、極限環(huán)等概念，尤其能判斷