電力基礎(chǔ)知識

第一節(jié)電力基礎(chǔ)知識（了解內(nèi)容）（一）電力網(wǎng)的基本概念與電力系統(tǒng)基本參量描述一個電力系統(tǒng)的基本參量：有總裝機(jī)容量、年發(fā)電量、最大負(fù)荷、額定頻率和最高電壓等級。（二）電力負(fù)荷：電力系統(tǒng)中所有用電設(shè)備消耗功率的總和。1第一節(jié)電力基礎(chǔ)知識（理解內(nèi)容）（一）供電質(zhì)量的具體指標(biāo)1.電網(wǎng)頻率：電力系統(tǒng)正常偏差

2.電壓偏差規(guī)定：35KV及以上，正負(fù)偏差的絕對值之和不超過額定電壓的10%；20KV及以下，正負(fù)偏差的絕對值之和為額定電壓的7%；220V單相供電電壓允許偏差為額定電壓的+7%，-10%。2

3.三相電壓不平衡：電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常電壓不平衡度為2%，短時不能超4%。

4.公用電網(wǎng)諧波

5.電壓波動和閃變6.可靠性：（四個主要指標(biāo)）(1)供電可靠率；(2)用戶平均停電時間；(3)用戶平均停電次數(shù)；(4)用戶平均故障停電次數(shù)。

第一節(jié)電力基礎(chǔ)知識（理解內(nèi)容）3第二節(jié)電力基礎(chǔ)知識（理解內(nèi)容）（二）電能質(zhì)量的基本參量（六個指標(biāo)）1.電壓偏差：2.電壓波動：

3.電壓閃變：

4.電壓正弦波畸變率：

5.負(fù)序電壓系數(shù)

6.頻率偏差：4第二節(jié)電力基礎(chǔ)知識（掌握內(nèi)容）（一）提高功率因數(shù)的意義（四個方面）

1.在一定的有功功率下，可以減小供電線路和變壓器的容量，減少供電投資。

2.可以提高供電設(shè)備利用率。

3.當(dāng)輸出的有功功率相同時，可以減小線路電流，減小線路損耗。

4.變壓器容量一定時，可以增大輸出的有功功率，減小輸出的無功功率。高壓供電系統(tǒng)功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.90以上，其它用戶功率因數(shù)應(yīng)在0.85以上。

5第二節(jié)電力基礎(chǔ)知識（掌握內(nèi)容）（二）無功功率補(bǔ)償原理把具有容性功率負(fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，感性負(fù)荷所需要的無功功率可由容性負(fù)荷輸出的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。6第二節(jié)電力基礎(chǔ)知識（掌握內(nèi)容）（三）無功功率補(bǔ)償?shù)姆椒?.利用過激磁的同步電動機(jī)；2.利用調(diào)相機(jī)做無功功率電源；3.異步電動機(jī)同步化運(yùn)行；

4.電力電容器作為補(bǔ)償裝置。（四）電力電容器的補(bǔ)償方法1.串聯(lián)補(bǔ)償是把電容器直接串聯(lián)到高壓輸電線路上，應(yīng)用于高壓遠(yuǎn)距離輸電線路上，用電單位很少采用。7第二節(jié)電力基礎(chǔ)知識（掌握內(nèi)容）

2.并聯(lián)補(bǔ)償是把電容器直接與被補(bǔ)償設(shè)備并接到同一電路上，用電企業(yè)一般采用這種補(bǔ)償方法。（五）并聯(lián)電容器補(bǔ)償無功功率1.并聯(lián)電容器的作用（1）補(bǔ)償無功功率，提高功率因數(shù)；

（2）提高設(shè)備出力；（3）降低功率損耗和電能損失；

（4）改善電壓質(zhì)量。（不能改善電網(wǎng)頻率）8第二節(jié)電力基礎(chǔ)知識

（掌握內(nèi)容）2．補(bǔ)償容量功率因數(shù)由cos提高到cos′需并聯(lián)的電容器為：例:某單相負(fù)載f=50Hz，U=220V，有功功率P=10kW，功率因數(shù)cosφ1=0.707。若將功率因數(shù)提高到cosφ2=0.866，求需要并聯(lián)的電容C，并分別計(jì)算出補(bǔ)償前后電路的總電流各是多少？9第二節(jié)電力基礎(chǔ)知識

（掌握內(nèi)容）解：cosφ1=0.707，φ1=45°，tanφ1=1；cosφ2=0.866，φ2=30°，tanφ2=0.577需并聯(lián)電容：（ω=2πf=100π=314）由P=IUCOSФ得I=P/UCOSФ10第二節(jié)電力基礎(chǔ)知識

（掌握內(nèi)容）并聯(lián)電容前并聯(lián)電容后：11第二節(jié)電力基礎(chǔ)知識

（掌握內(nèi)容）（六）并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方式1．并聯(lián)電容器與電力網(wǎng)的聯(lián)接在三相供電系統(tǒng)中：單相電容器的額定電壓與電力網(wǎng)的額定電壓相同時，應(yīng)采用三角形接法；三相電容器只要其額定電壓等于或高于電網(wǎng)的額定電壓可直接接入。2．并聯(lián)電容器的補(bǔ)償形式個別補(bǔ)償、分散補(bǔ)償和集中補(bǔ)償三種形式。12第二節(jié)電力基礎(chǔ)知識

（掌握內(nèi)容）

(1)個別補(bǔ)償個別補(bǔ)償是指對單臺用電設(shè)備所需無功功率就近補(bǔ)償?shù)霓k法。(2)

分散補(bǔ)償

分散補(bǔ)償是指將電容器組分組安裝在車間配電室或變電所各分路的出線上。

(3)集中補(bǔ)償集中補(bǔ)償是指把電容器組集中安裝在變電所的一次或二次側(cè)的母線上。13第二節(jié)電力基礎(chǔ)知識

（掌握內(nèi)容）

舉例：

通過提高負(fù)載的功率因數(shù)，如給電動機(jī)、電感爐加裝就地補(bǔ)償電容器可以()

1、減少線路電流；

2、降低線路損耗；

3、減少變壓器的容量；

4、減少線路輸送的無功功率。

( Q=IUsinФ)14第二節(jié)電機(jī)與拖動（知識結(jié)構(gòu)）1.變壓器2.直流電動機(jī)3.交流異步電動機(jī)4.同步電動機(jī)與控制電機(jī)15第二節(jié)電機(jī)與拖動

（了解內(nèi)容）（一）特殊變壓器1.自耦變壓器16第二節(jié)電機(jī)與拖動

（了解內(nèi)容）

2.電流互感器17第二節(jié)電機(jī)與拖動

（了解內(nèi)容）3.電壓互感器18（二）同步電動機(jī)1.特點(diǎn)：電源頻率一定時，轉(zhuǎn)速是恒定的；轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與負(fù)載大小無關(guān)；2.運(yùn)行狀態(tài)：改變電動機(jī)的勵磁電流，使同步電動機(jī)運(yùn)行于電感性、電阻性或電容性三種狀態(tài)。3.機(jī)械特性：第二節(jié)電機(jī)與拖動（了解內(nèi)容）19（三）控制電機(jī)控制電機(jī)的種類很多，常用的有伺服電動機(jī)、測速發(fā)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)。第二節(jié)電機(jī)與拖動（了解內(nèi)容）20第二節(jié)電機(jī)與拖動（理解內(nèi)容）（一）變壓器的損耗與效率變壓器的功率損耗包括鐵芯中的鐵損耗PFe和繞組上的銅損耗PCu兩部分。鐵耗與原邊繞組所施加的電壓有關(guān)，通常稱為不變損耗；銅耗為原邊、副邊繞組電阻上所消耗的功率，故稱之為可變損耗。效率：21第二節(jié)電機(jī)與拖動

（理解內(nèi)容）（二）電動機(jī)的工作原理

1．直流電動機(jī)的工作原理結(jié)構(gòu)：定子（磁極）和轉(zhuǎn)子（電樞）構(gòu)成。原理：左手定則原理。。

22第二節(jié)電機(jī)與拖動（理解內(nèi)容）

（1）電樞感應(yīng)電動勢公式E=KEn。

（2）電樞回路電壓平衡式、等效電路圖23第二節(jié)電機(jī)與拖動（理解內(nèi)容）

（3）電磁轉(zhuǎn)矩

T=KTIa

KT常數(shù)；

磁通量

；

Ia

電樞電流。

2．異步電動機(jī)的工作原理（1）旋轉(zhuǎn)磁場：（2）旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向：與相序有關(guān)。（3）旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)p：與三相繞組的結(jié)構(gòu)有關(guān)，也就是所說的電動機(jī)的極對數(shù)。

24第二節(jié)電機(jī)與拖動

（理解內(nèi)容）（4）旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速：

又叫做同步轉(zhuǎn)速。（5）三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理定子繞組通入三相對稱交流電時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；磁通切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，導(dǎo)條中就感應(yīng)出電動勢。

在電動勢作用下，閉合的導(dǎo)條中就有電流。25第二節(jié)電機(jī)與拖動

（理解內(nèi)容）電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，而使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到電磁力F，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動起來。（6）轉(zhuǎn)差率：同步轉(zhuǎn)速和電動機(jī)轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率，通常額定轉(zhuǎn)差率約為1%～9%。26第二節(jié)電機(jī)與拖動

（掌握內(nèi)容）（一）變壓器的額定值1．額定電壓U1N、U2N

變壓器二次側(cè)開路（空載）時，一次、二次側(cè)繞組允許的電壓值。三相時U1N、U2N是一次、二次側(cè)的線電壓。2．額定電流I1N、I2N

變壓器滿載運(yùn)行時，一次、二次側(cè)繞組允許的電流值。三相時額定電流是一次、二次側(cè)的線電流。27第二節(jié)電機(jī)與拖動（掌握內(nèi)容）

3.額定容量SN（KVA）傳送功率的最大能力。單相變壓器：三相變壓器：28第二節(jié)電機(jī)與拖動（掌握內(nèi)容）（二）變壓器的工作原理變壓器原理圖

變壓器由閉合鐵心和高低壓繞組等幾個主要部分組成。29第二節(jié)電機(jī)與拖動（掌握內(nèi)容）

1．電磁關(guān)系30第二節(jié)電機(jī)與拖動（掌握內(nèi)容）

2.變壓器的功能

（1）電壓變換一次、二次側(cè)電壓變關(guān)系為

（2）電流變換一、二次繞組的電流關(guān)系為（3）阻抗變換阻抗變換關(guān)系為

（變壓器能夠進(jìn)行電壓、電流、阻抗變換，但不可以進(jìn)行頻率變換）31第二節(jié)電機(jī)與拖動（掌握內(nèi)容）（三）直流電動機(jī)的機(jī)械特性及調(diào)速1.直流電動機(jī)的機(jī)械特性電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)矩T之間關(guān)系的n=f（T）曲線，稱為機(jī)械特性曲線。2．直流電動機(jī)調(diào)速由直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速公式直流電機(jī)的調(diào)速方法有三種：32第二節(jié)電機(jī)與拖動（掌握內(nèi)容）（1）改變磁通調(diào)速保持電樞電壓U不變，改變勵磁電流If

(調(diào))以改變磁通

。機(jī)械特性曲線如右圖。通常只是減小磁通，將轉(zhuǎn)速往上調(diào)。33第二節(jié)電機(jī)與拖動（掌握內(nèi)容）

（2）改變電壓調(diào)速（和Ra一定）由轉(zhuǎn)速公式可知，調(diào)電壓U時，n0變化，但斜率不變，所以調(diào)速特性是一組平行曲線。由于磁通不變，如在一定的額定電流下調(diào)速，則電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩也是一定的（恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速）。34第二節(jié)電機(jī)與拖動（掌握內(nèi)容）

（3）電樞回路串電阻調(diào)速串入電阻時電機(jī)的機(jī)械特性曲線如圖所示。

電樞回路串電阻調(diào)速需在電樞中串入專用電阻，電阻增大則轉(zhuǎn)速下降，因此n只能下調(diào)。35（四）三相異步電動機(jī)的電路分析三相異步電動機(jī)的每相電路圖如下圖所示。第二節(jié)電機(jī)與拖動（掌握內(nèi)容）36第二節(jié)電機(jī)與拖動（掌握內(nèi)容）

1．定子電路

（1）旋轉(zhuǎn)磁場的磁通

（2）定子感應(yīng)電勢的頻率

2．轉(zhuǎn)子電路

（1）轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢頻率

（2）轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢

E2=4.44f

2N2=4.44s

f

1N2（3）轉(zhuǎn)子電流37第二節(jié)電機(jī)與拖動（掌握內(nèi)容）

（4）轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)

（五）三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性

1.轉(zhuǎn)矩公式38第二節(jié)電機(jī)與拖動（掌握內(nèi)容）

2.機(jī)械特性曲線機(jī)械特性曲線是指轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系曲線T=f(s)，或轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線

T=f(s)曲線n＝f(T)曲線39第二節(jié)電機(jī)與拖動（掌握內(nèi)容）直流電機(jī)（1）額定轉(zhuǎn)矩

PN(KW),nN

(r/min),TN(N.m)牛米（2）最大轉(zhuǎn)矩（3）起動轉(zhuǎn)矩此時s＝1。40第二節(jié)電機(jī)與拖動（掌握內(nèi)容）（六）三相異步電動機(jī)的起動與調(diào)速

1.三相異步電動機(jī)的起動

（1）起動性能起動時：n=0，s=1。特點(diǎn)：一般中小型籠型電機(jī)起動電流為額定電流的5～7倍；電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的1.0～2.2倍。后果：頻繁起動時造成熱量積累，使電機(jī)過熱。41第二節(jié)電機(jī)與拖動（掌握內(nèi)容）

2．起動方法籠型電動機(jī)有直接起動(30KW以下)、降壓起動,繞線電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻起動。（1）異步電動機(jī)的降壓起動方法①Y－換接起動：起動時把定子每相繞組上的電壓降到正常工作電壓的，起動電流和起動轉(zhuǎn)矩減小為直接起動時的1/3。適合于空載或輕載起動，額定接法為接法的電動機(jī)。42星三角降壓起動接線示意圖第二節(jié)電機(jī)與拖動（掌握內(nèi)容）

Y型起動運(yùn)行43第二節(jié)電機(jī)與拖動（掌握內(nèi)容）

②自耦變壓器降壓起動：概念：原理：直接起動時的起動電流Ist與自耦降壓起動時的線路電流之比，直接起動轉(zhuǎn)矩與自耦降壓起動轉(zhuǎn)矩之比為。K為自耦變壓器的變比。自耦降壓起動適合于容量較大且正常運(yùn)行時聯(lián)成Y形，不能采用Y－起動的籠型異步電動機(jī)。44第二節(jié)電機(jī)與拖動（掌握內(nèi)容）自耦變壓器降壓起動控制電路45

（2）轉(zhuǎn)子串電阻起動方法繞線型電機(jī)，在轉(zhuǎn)子電路中接入適當(dāng)?shù)钠饎与娮瑁瓤梢詼p小起動電流，又可以增大起動轉(zhuǎn)矩。

第二節(jié)電機(jī)與拖動（掌握內(nèi)容）46第二節(jié)電機(jī)與拖動（掌握內(nèi)容）3.三相異步電動機(jī)的調(diào)速根據(jù)轉(zhuǎn)速公式，改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速有三種方法。（1）變頻調(diào)速改變電動機(jī)電源頻率來改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，稱為變頻調(diào)速。變頻調(diào)速要使用變頻器，它主要由整流器和逆變器兩大部分組成。47第二節(jié)電機(jī)與拖動（掌握內(nèi)容）

變頻調(diào)速要使用變頻調(diào)速裝置（變頻器），它主要由整流器和逆變器兩大部分組成。整流器先將頻率f為50Hz的三相交流電變換為直流電，再由逆變器變換為頻率f1可調(diào)、電壓U1也可調(diào)的三相交流電，供給三相籠型電動機(jī)。48（2）變極調(diào)速根據(jù)轉(zhuǎn)速公式改變電動機(jī)定子磁場的磁極對數(shù)，可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于調(diào)速時其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對調(diào)速性能要求不高的場合。第二節(jié)電機(jī)與拖動（掌握內(nèi)容）49第二節(jié)電機(jī)與拖動

（掌握內(nèi)容）

（3）變轉(zhuǎn)差率調(diào)速調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速都屬于變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。在繞線型電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中接入一個調(diào)速電阻，改變電阻的大小，就可得到平滑調(diào)速。增大調(diào)速電阻時，轉(zhuǎn)差率上升，轉(zhuǎn)速下降。這種調(diào)速方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單、投資少，但能量損耗較大，廣泛應(yīng)用于起重設(shè)備中。50第三節(jié)電氣線路（知識結(jié)構(gòu)）1.電氣線路的作用和分類2.架空線路3.電力電纜4.室內(nèi)線路5.照明及照明器具51第三節(jié)電氣線路（了解內(nèi)容）（一）電氣線路的作用與分類其作用是輸送和分配電能。可分為輸電線路和配電線路。（二）架空線路

1.架空電氣線路構(gòu)成桿塔、絕緣子、導(dǎo)線、橫擔(dān)、金具、接地裝置及基礎(chǔ)等構(gòu)成。2.架空線路常用電氣設(shè)備跌落式熔斷器、刀閘、避雷器等。52第三節(jié)電氣線路（了解內(nèi)容）

關(guān)于避雷器要求

（1）在正常工作電壓的情況下，等于開路。（2）在出現(xiàn)異常的情況下，等于短路。

3．架空線路常見故障

（1）設(shè)備機(jī)械故障（2）設(shè)備電氣性故障電氣性常見故障有單相接地、兩相短路、三相短路、缺相等。（三）電力電纜1.電力電纜的優(yōu)點(diǎn)：53第三節(jié)電氣線路（了解內(nèi)容）

（1）供電可靠；（2）不占地面和空間；（3）有利于人身安全；（4）節(jié)約材料，市容整齊美觀，交通方便；（5）運(yùn)行維護(hù)簡單，節(jié)省線路維護(hù)費(fèi)用。2.電力電纜的種類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）種類電力電纜根據(jù)電壓、用途、絕緣材料、線芯數(shù)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有五種分類。54第三節(jié)電氣線路（了解內(nèi)容）

（2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)電力電纜的基本結(jié)構(gòu)由線芯（導(dǎo)體）、絕緣層、屏蔽層和保護(hù)層四部分組成。

3.電力電纜的名稱及使用范圍（四）室內(nèi)線路1.定義：室內(nèi)線路就是在房屋內(nèi)對各種電器裝置供電和控制的電氣線路。

2.敷設(shè)方式和要求

55敷設(shè)方式分為瓷瓶、瓷珠、瓷夾板、木槽板、鋼管、塑料板、鋁片卡和塑料護(hù)套線等。（五）照明及照明器具1.照明：電氣照明利用各種電氣光源照亮工作和生活場所或個別物體的措施。分為：一般照明、分區(qū)一般照明、局部照明和混合照明。第三節(jié)電氣線路（了解內(nèi)容）56第三節(jié)電氣線路（了解內(nèi)容）2.發(fā)光方法分為電阻發(fā)光、電弧發(fā)光、氣體發(fā)光和熒光粉發(fā)光四類。電阻發(fā)光的光源如白熾燈、碘鎢燈；電弧發(fā)光，如碳精燈；氣體發(fā)光如鈉燈；熒光粉發(fā)光的如熒光燈。3.照明術(shù)語常用照明術(shù)語見教材第211頁表5.4-257第三節(jié)電氣線路（了解內(nèi)容）表5.4-2常用照明術(shù)語

名稱符號單位單位說明光通量流明Lm發(fā)光體每秒鐘所發(fā)出的光量之總和,即發(fā)光量.光強(qiáng)I坎德拉cd發(fā)光體在特定方向單位立體角內(nèi)所發(fā)射的光通量.照度E勒克斯Lm/m2發(fā)光體照射在被照物體單位面積上的光通量亮度Lcd/m2發(fā)光體在特定方向單位立體角單位面積內(nèi)的光通量.58第五節(jié)自動控制理論（知識結(jié)構(gòu)）

1.經(jīng)典控制理論2.現(xiàn)代控制理論3.控制理論的應(yīng)用59第五節(jié)自動控制理論（了解內(nèi)容）（一）自動控制的基本概念1.自動控制自動控制指在沒有人直接參與的情況下，利用控制裝置，使被控對象工作狀態(tài)的物理量，也就是系統(tǒng)的被控量，自動按指定規(guī)律變化。2.負(fù)反饋控制負(fù)反饋控制是將系統(tǒng)的輸出信號引回輸入端，與給定量相比較，利用所得的偏差信號產(chǎn)生控制作用調(diào)節(jié)被控對象，達(dá)到減小偏差或消除偏差的目的。60第五節(jié)自動控制理論（了解內(nèi)容）

3.基本控制方式控制系統(tǒng)的基本方式有開環(huán)控制、閉環(huán)控制與復(fù)合控制。開環(huán)控制指輸出量對系統(tǒng)控制作用不產(chǎn)生影響。閉環(huán)控制指輸出量對系統(tǒng)控制作用產(chǎn)生直接影響，復(fù)合控制系統(tǒng)就是既有正反饋控制又有反饋聯(lián)系的系統(tǒng)。4.對控制系統(tǒng)的基本要求基本要求就是要穩(wěn)定、準(zhǔn)（控制精度高、穩(wěn)態(tài)誤差?。?，快（過渡過程調(diào)節(jié)時間要短）。61第五節(jié)自動控制理論（了解內(nèi)容）（二）控制理論在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用自動控制是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中一種極其重要的技術(shù)手段，為達(dá)到質(zhì)量和效益雙提高、成本和污染雙降低的目的，技術(shù)裝備、機(jī)器設(shè)備和生產(chǎn)過程就必須按照預(yù)定的要求運(yùn)行。要達(dá)到預(yù)定的目的，就必須應(yīng)用控制理論。

62（一）現(xiàn)代控制理論的研究對象現(xiàn)代控制理論主要研究線性系統(tǒng)狀態(tài)的運(yùn)動規(guī)律和改變這種運(yùn)動規(guī)律的可能性與方法，建立和揭示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)、行為及性能兼得關(guān)系。（二）控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述包括：動力學(xué)系統(tǒng)；狀態(tài)與狀態(tài)向量；狀態(tài)空間；狀態(tài)方程；輸出方程；狀態(tài)空間描述；狀態(tài)空間方程的建立等七項(xiàng)。第五節(jié)自動控制理論（理解內(nèi)容）63第五節(jié)自動控制理論（理解內(nèi)容）（三）狀態(tài)空間方程的線性變化對于一個給定的定常系統(tǒng)，由于狀態(tài)變量選取的不同，狀態(tài)空間方程也就不同，但它們描述了同一個線性系統(tǒng)，因此在各狀態(tài)空間方程所選取的狀態(tài)變量之間，實(shí)際上存在著一種向量的線性變換關(guān)系。（四）控制系統(tǒng)的能控性與能觀性對于用狀態(tài)空間方程描述的控制系統(tǒng)，能控性指的是外界輸入u對系統(tǒng)狀態(tài)變量x的支配能64第五節(jié)自動控制理論（理解內(nèi)容）力，它回答了u能否使x作任意轉(zhuǎn)移的問題。能觀測性指的是由系統(tǒng)的輸出y識別狀態(tài)變量x的能力，它回答了狀態(tài)變量能否由輸出反映出來。65第五節(jié)自動控制理論（掌握內(nèi)容）（一）控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

1.微分方程控制系統(tǒng)的微分方程是在時間域內(nèi)描述系統(tǒng)性能的數(shù)學(xué)模型。線性定常系統(tǒng)微分方程一般形式

式子左端是輸出變量c(t)及其各階導(dǎo)數(shù)對應(yīng)的項(xiàng)，右端是輸入變量r(t)及其各階導(dǎo)數(shù)對應(yīng)的項(xiàng)

。

66求圖5.5-1所示的RLC串聯(lián)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。圖5.5-1例題1圖第五節(jié)自動控制理論（掌握內(nèi)容）解：由KVL可知：由電容兩端的VCR可知：

代入KVL方程可得：該二階微分方程就是RLC串聯(lián)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。67第五節(jié)自動控制理論（掌握內(nèi)容）

2.傳遞函數(shù)線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是指零初始條件下，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比，通常用表示。零初始條件：當(dāng)時系統(tǒng)輸入輸出以及它們的各階導(dǎo)數(shù)均為零。（二）建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立是利用控制理論中一種重要的分析工具——信號流圖來求系統(tǒng)傳遞函數(shù)。

68第五節(jié)自動控制理論（掌握內(nèi)容）

繪制信號流圖的原則：將結(jié)構(gòu)圖中的綜合點(diǎn)、引出點(diǎn)以節(jié)點(diǎn)替代，如果綜合點(diǎn)在前，引出點(diǎn)在后，且它們之間沒有方框，可以用一個節(jié)點(diǎn)來表示；方框中的環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)對應(yīng)為信號流圖中的支路增益，寫在各對應(yīng)的支路上；各支路的方向與結(jié)構(gòu)圖中信號線的方向一致；在根據(jù)以上規(guī)則繪制好的信號