自動控制原理總經(jīng)典總結(jié)

1、自動控制原理總復(fù)習(xí)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(fù)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(yīng)負(fù)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(xué)習(xí)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(fù)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(fù)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成。4. 自動控制系統(tǒng)的類

2、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(zhǔn)。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(zhǔn)、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、基本概念基本控制方式反饋控制

3、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(fù)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(xué)模型一、學(xué)習(xí)要點1數(shù)學(xué)模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式形式（1）物理系統(tǒng)的微分方程描述；（2）數(shù)學(xué)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(yīng)函數(shù)及應(yīng)用。2數(shù)學(xué)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(yīng)用；（2）信號流圖及梅遜公式的應(yīng)用。二、基本要求1、正確理解數(shù)學(xué)模型的特點，對系統(tǒng)的相似性

4、、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(zhǔn)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(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)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(xué)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：由微分方程直接得到。2）復(fù)阻抗法

5、：只適用于電網(wǎng)絡(luò)。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(xué)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(biāo)準(zhǔn)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(fù)域形式）牛頓第二定律（達(dá)朗伯原理）三、內(nèi)容結(jié)構(gòu)

6、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(xué)、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(xué)習(xí)要點1. 基本概念：穩(wěn)定性、時域響應(yīng)、動態(tài)性能指標(biāo)、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(yīng)；（2）二階系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)。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(yīng)組成，熟悉控制系統(tǒng)暫態(tài)響應(yīng)性能指標(biāo)的定義（）。2. 掌握一階系統(tǒng)的

7、暫態(tài)響應(yīng)及性能指標(biāo)，并能根據(jù)給出的指標(biāo)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(yīng)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(yīng)性能指標(biāo)公式及計算，并能根據(jù)給出的指標(biāo)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(yīng)，掌握閉環(huán)主導(dǎo)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(yīng)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. 重點掌握給定穩(wěn)態(tài)誤差終值的計

8、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(yīng)分析及其與極點之間的關(guān)系，二階系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)性能指標(biāo)公式及計算。穩(wěn)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)式二階標(biāo)準(zhǔn)式特征方程參數(shù)T參數(shù)、n性能指標(biāo)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)定性、穩(wěn)定域動態(tài)誤差系數(shù)C

9、0、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(xué)習(xí)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(dǎo)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(fù)反饋系統(tǒng)根軌跡的基本條件和基本法則；（）（）2. 理解參量根軌跡和零度根軌跡的繪制；3. 了

10、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(yīng)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(dǎo)極點系統(tǒng)響應(yīng)運動形式估算性能指標(biāo)第五章 控制系統(tǒng)的頻率特性一、學(xué)習(xí)要點1. 頻率特性的定義2. 頻率特性的幾何表示（1） 極坐標(biāo)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)的頻率特性及最小相位系統(tǒng)（1）典型環(huán)節(jié)頻率

11、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(biāo)（1）幅值裕度（2）相角裕度6. 閉環(huán)頻域指標(biāo)（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(biāo)與時域指標(biāo)的關(guān)系7. 開環(huán)對數(shù)頻率特性與時域性能指標(biāo)：（1）三頻段的概念（2）開環(huán)系統(tǒng)頻域指標(biāo)與時域性能指標(biāo)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(yīng)。（）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. 重點掌握奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)及其在系統(tǒng)分析中的應(yīng)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(biāo)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(biāo)計算高階系統(tǒng)時域指標(biāo)