自動控制原理知識點

精心整理精心整理精心整理自動控制的一般概念1.1自動控制的基本原理與方式自動控制、系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)◎自動控制：是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置（稱控制裝置或控制器），使機器、設(shè)備或生產(chǎn)過程（統(tǒng)稱被控對象）的某個工作狀態(tài)或參數(shù)（即被控量）自動地按照預(yù)定的規(guī)律（給定值）運行?！蛳到y(tǒng)：是指按照某些規(guī)律結(jié)合在一起的物體（元部件）的組合，它們相互作用、相互依存，并能完成一定的任務(wù)。◎自動控制系統(tǒng)：能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制的系統(tǒng)就可稱為自動控制系統(tǒng)，一般由控制裝置和被控對象組成。除被控對象外的其余部分統(tǒng)稱為控制裝置，它必須具備以下三種職能部件。?測量元件：用以測量被控量或干擾量。?比較元件：將被控量與給定值進行比較。?執(zhí)行元件：根據(jù)比較后的偏差，產(chǎn)生執(zhí)行作用，去操縱被控對象。參與控制的信號來自三條通道，即給定值、干擾量、被控量。自動控制原理及其要解決的基本問題◎自動控制原理：是研究自動控制共同規(guī)律的技術(shù)科學(xué)。而不是對某一過程或?qū)ο蟮木唧w控制實現(xiàn)（正如微積分是一種數(shù)學(xué)工具一樣）?！蚪鉀Q的基本問題：?建模：建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型（實際問題抽象，數(shù)學(xué)描述）?分析：分析控制系統(tǒng)的性能（穩(wěn)定性、動/穩(wěn)態(tài)性能）?綜合：控制系統(tǒng)的綜合與校正——控制器設(shè)計（方案選擇、設(shè)計）3、自動控制原理研究的主要內(nèi)容經(jīng)典控制理論現(xiàn)代控制理論研究對象單輸入、單輸出系統(tǒng)（SISO）多輸入、多輸出系統(tǒng)（MIMO）數(shù)學(xué)模型傳遞函數(shù)狀態(tài)方程研究手段頻域法、根軌跡法狀態(tài)空間方法研究目的系統(tǒng)綜合、校正最優(yōu)控制、系統(tǒng)辨識、最優(yōu)估計、自適應(yīng)控制室溫控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的基本組成◎被控對象：在自動化領(lǐng)域，被控制的裝置、物理系統(tǒng)或過程稱為被控對象（室內(nèi)空氣）。◎控制裝置：對控制對象產(chǎn)生控制作用的裝置，也稱為控制器、控制元件、調(diào)節(jié)器等（放大器）?！驁?zhí)行元件：直接改變被控變量的元件稱為執(zhí)行元件（空調(diào)器）?！驕y量元件：能夠?qū)⒁环N物理量檢測出來并轉(zhuǎn)化成另一種容易處理和使用的物理量的裝置稱為傳感器或測量元件（熱敏電阻）。◎比較元件：將測量元件和給定元件給出的被控量實際值與參據(jù)量進行比較并得到偏差的元件。◎放大元件：放大偏差信號的元件。◎校正元件（補償元件）：結(jié)構(gòu)參數(shù)便于調(diào)整的元件，用于改善系統(tǒng)性能?！蚪o定元件（參考輸入元件）：將指令輸入信號變成參考輸入信號（參據(jù)量）的元件（電位器）。室溫控制系統(tǒng)的功能框圖7、控制系統(tǒng)中常用的信號和變量◎輸入信號：由外部加到系統(tǒng)中的變量，它不受系統(tǒng)中其他變量的影響和控制。◎輸出信號：由系統(tǒng)或元件產(chǎn)生的變量，其中最受關(guān)注的輸出信號又稱為被控變量（室內(nèi)的實際溫度）?！蚩刂谱兞浚嚎刂破鞯妮敵鲂盘柗Q為控制變量，它作用在控制對象（執(zhí)行元件、功率放大器）上，影響和改變被控變量（放大器（控制器）的輸出信號）。◎被控變量：在控制系統(tǒng)中被控制的物理量是被控變量。（空氣溫度）◎反饋信號：是被控變量經(jīng)傳感器等元件變換并返回到輸入端的信號，一般與被控變量成正比（熱敏電阻即溫度傳感器的輸出信號）。◎給定值：又稱為指令輸入信號，它與被控變量是同一物理單位，用來表示被控變量的設(shè)定值（室內(nèi)溫度的設(shè)定值）。◎參考輸入信號：代表指令輸入信號與反饋信號進行比較的基準信號稱為參考輸入信號（電位器的輸出電壓）。◎偏差信號：參考輸入信號與反饋信號之差稱為偏差信號（e=r-y）。◎擾動信號：是加于系統(tǒng)上的不希望的外來信號，它對被控變量產(chǎn)生不利的影響（周圍環(huán)境溫度的變化及房間散熱條件的變化等）?！蜉斎胄盘柕捻憫?yīng)：由某一個輸入信號產(chǎn)生的輸出信號又稱為該輸入信號的響應(yīng)。8.負反饋原理：將系統(tǒng)的輸出信號引回輸入端，與輸入信號相比較產(chǎn)生偏差，控制器利用偏差的大小、正負進行控制，達到減小偏差、消除偏差的目的。（以偏差糾偏差）——構(gòu)成反饋控制系統(tǒng)的核心9.由于有了負反饋，自動控制系統(tǒng)便形成了一個按偏差進行進行控制的閉環(huán)系統(tǒng)（又稱反饋控制系統(tǒng)）1.2自動控制系統(tǒng)的分類開環(huán)控制、閉環(huán)控制和復(fù)合控制按照控制方式和策略，系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和復(fù)合控制系統(tǒng)三大類。開環(huán)控制系統(tǒng)◎控制器和控制對象間只有正向控制作用，系統(tǒng)的輸出量不會對控制器產(chǎn)生任何影響；◎結(jié)構(gòu)簡單，成本低，容易控制，但控制精度低；◎一般適合于干擾不強或可預(yù)測的、控制精度要求不高的場合；◎如果系統(tǒng)的給定輸入與被控量之間的關(guān)系固定，且其內(nèi)部參數(shù)或外來擾動的變化都比較小，或這些擾動因素可以事先確定并能給予補償，則采用開環(huán)控制也能取得較為滿意的控制效果；◎?qū)_動沒有抑制能力。閉環(huán)控制系統(tǒng)◎系統(tǒng)輸出量對控制作用有直接影響；◎?qū)崿F(xiàn)了按偏差控制；◎也稱為反饋控制；◎閉環(huán)控制系統(tǒng)由前向通道（控制器和控制對象）和反饋通道（反饋裝置）構(gòu)成；◎反饋控制：正反饋和負反饋；◎具有正反饋形式的系統(tǒng)一般不能改進系統(tǒng)性能，而且容易使系統(tǒng)性能變壞；◎通常而言，反饋控制就是指負反饋控制?！蜷]環(huán)系統(tǒng)必須考慮穩(wěn)定性問題。特點:輸出影響輸入，所以能削弱或抑制干擾；低精度元件可組成高精度系統(tǒng)；因為可能發(fā)生超調(diào)，振蕩，所以穩(wěn)定性很重要3、閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別◎與開環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)控制系統(tǒng)的最大特點是檢測偏差、糾正偏差；◎從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上看，閉環(huán)系統(tǒng)具有反向通道；◎從功能上看，閉環(huán)系統(tǒng)具有如下特點：?由于增加了反饋通道，系統(tǒng)的控制精度得到了提高，若采用開環(huán)控制，要達到同樣的精度，則需要高精度的控制器，從而大大增加了成本；?由于存在系統(tǒng)的反饋，可以較好地抑制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)中可能存在的擾動和由于器件的老化而引起的結(jié)構(gòu)和參數(shù)的不確定性；?反饋環(huán)節(jié)的存在可以較好地改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。4、復(fù)合控制復(fù)合控制就是開環(huán)控制和閉環(huán)控制相結(jié)合的一種控制，是在閉環(huán)控制回路的基礎(chǔ)上，附加了一個輸入信號或擾動作用的順饋通路，來提高系統(tǒng)的控制精度。線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)按照系統(tǒng)是否滿足疊加原理，系統(tǒng)可分為線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)兩類。線性控制系統(tǒng)◎組成控制系統(tǒng)的元件都具有線性特性；◎輸入輸出關(guān)系一般可以用微分方程、差分方程、傳遞函數(shù)以及狀態(tài)空間表達式來描述；◎線性系統(tǒng)的主要特點是具有齊次性和適用疊加原理；◎如果線性系統(tǒng)中的參數(shù)不隨時間變化，則稱為線性定常系統(tǒng)；否則稱為線性時變系統(tǒng)。非線性控制系統(tǒng)◎控制系統(tǒng)中，若至少有一個元件具有非線性特性；◎一般不具有齊次性，也不適用疊加原理；◎輸出響應(yīng)和穩(wěn)定性與輸入信號和初始狀態(tài)有很大關(guān)系；◎也有時變和定常系統(tǒng)之分；◎嚴格地講，絕對線性的控制系統(tǒng)（或元件）是不存在的。三、定值控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)按照輸入信號分類，控制系統(tǒng)可分為定值控制系統(tǒng)、隨動系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。定值(恒值)控制系統(tǒng)（r(t)=const.）◎輸入信號是恒值，要求被控變量保持相對應(yīng)的數(shù)值不變◎室溫控制系統(tǒng)、直流電機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)。隨動系統(tǒng)（r(t)不可預(yù)測）◎輸入信號是變化規(guī)律未知的任意時間函數(shù)；◎系統(tǒng)的任務(wù)是使被控變量按照同樣規(guī)律變化并與輸入信號的誤差保持在規(guī)定的范圍內(nèi)；◎?qū)棸l(fā)射架控制系統(tǒng)、火炮隨動系統(tǒng)、雷達天線控制系統(tǒng)；◎當(dāng)被控量為位置、角度或其導(dǎo)數(shù)時，這類系統(tǒng)又稱為伺服系統(tǒng)。程序控制系統(tǒng)（r(t)變化事先已知）◎輸入信號是按已知的規(guī)律（事先規(guī)定的程序）變化；◎要求被控變量也按相應(yīng)的規(guī)律隨輸入信號變化，誤差不超過規(guī)定值；◎熱處理爐的溫控系統(tǒng)、機床的數(shù)碼加工系統(tǒng)和仿形控制系統(tǒng)。四、連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)◎連續(xù)控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)中各部分的信號都是時間的連續(xù)函數(shù)?！螂x散控制系統(tǒng)：在控制系統(tǒng)各部分的信號中只要有一個是時間的離散信號?！螂x散模型是計算機控制的最主要模型。五、其他分類方法◎集中參數(shù)系統(tǒng)和分布參數(shù)系統(tǒng)◎單輸入輸出系統(tǒng)和多輸入輸出系統(tǒng)◎時變和非時變（定常）系統(tǒng)◎確定性系統(tǒng)和不確定性系統(tǒng)◎有靜差和無靜差系統(tǒng)等等1.3自動控制理論的發(fā)展簡史1經(jīng)典控制理論◎40~50年代形成SISO系統(tǒng)◎基于：二戰(zhàn)軍工技術(shù)◎目標：反饋控制系統(tǒng)的鎮(zhèn)定◎基本方法：傳遞函數(shù)，頻率法，PID調(diào)節(jié)器(頻域)2現(xiàn)代控制理論◎60~70年代形成MIMO系統(tǒng)◎基于：冷戰(zhàn)時期空間技術(shù)，計算機技術(shù)◎目標：最優(yōu)控制◎基本方法：狀態(tài)方程（時域）3智能控制技術(shù)◎90年代開始發(fā)展◎?qū)＜蚁到y(tǒng)——姑蘇慕容◎模糊控制——醉拳◎神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)◎預(yù)測控制4正在發(fā)展的各個領(lǐng)域◎自適應(yīng)控制——獨孤九劍◎大系統(tǒng)理論◎魯棒控制——金鐘罩鐵布衫◎多率周期控制◎非線性控制（微分幾何，混沌，變結(jié)構(gòu)）后現(xiàn)代控制理論 80年代以后，控制理論向廣度與深度發(fā)展，呈現(xiàn)三個主流方向：◎大系統(tǒng)，是指規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜變量眾多的信息與控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)理論中，采用狀態(tài)方程和代數(shù)方程相結(jié)合的數(shù)學(xué)模型，狀態(tài)空間，運籌學(xué)等相結(jié)合的數(shù)學(xué)方法?！蛑悄芸刂剖蔷哂心承┓氯酥悄艿墓こ炭刂婆c信息處理系統(tǒng)，其中最典型的是智能機器人，智能主體等。◎21世紀網(wǎng)絡(luò)、通訊、人機交互為代表的信息自動化集成的理論與技術(shù)。1.4對自動控制系統(tǒng)的基本要求一、系統(tǒng)的狀態(tài)、過程及對自動控制系統(tǒng)的基本要求◎為實現(xiàn)自動控制，必須對控制系統(tǒng)提出一定的要求；◎平衡態(tài)或靜態(tài)、穩(wěn)態(tài)（steadystate）：對于一個閉環(huán)控制系統(tǒng)而言，當(dāng)輸入量和擾動量均不變時，系統(tǒng)輸出量也恒定不變，稱系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)；◎平衡態(tài)的轉(zhuǎn)移：當(dāng)輸入量或擾動量發(fā)生變化時，反饋量將與輸入量產(chǎn)生偏差，通過控制器的作用，從而使輸出量最終穩(wěn)定，即達到一個新的平衡狀態(tài)；◎過渡過程：由于系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)總存在慣性，系統(tǒng)從一個平衡點到另一個平衡點無法瞬間完成，即存在一個過渡過程，該過程也稱為動態(tài)過程、暫態(tài)過程和瞬態(tài)過程（transient）。根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出和暫態(tài)過程的特性，對閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本要求可以歸納為三個方面：穩(wěn)、快、準。(1)穩(wěn)：控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與平穩(wěn)性。◎穩(wěn)定性是指控制系統(tǒng)偏離平衡狀態(tài)后，自動恢復(fù)到平衡狀態(tài)的能力。?線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性由其結(jié)構(gòu)決定，與外界因素?zé)o關(guān)；?控制系統(tǒng)必須具有穩(wěn)定性（系統(tǒng)正常工作的必要條件）；?穩(wěn)定的控制系統(tǒng)必然存在過渡過程；?穩(wěn)定與否通?？梢杂们€來描述（如下圖所示）?！蚱椒€(wěn)是指動態(tài)過程振蕩的振幅和頻率。即被控量圍繞給定值擺動的幅度和擺動的次數(shù)。好的動態(tài)過程擺動的幅度小，擺動的次數(shù)少?？欤合到y(tǒng)的快速性，即動態(tài)過程進行的時間長短。◎穩(wěn)和快反映了系統(tǒng)在控制過程中的性能。系統(tǒng)在跟蹤過程中，被控量偏離給定值越小，偏離時間越短，說明系統(tǒng)的動態(tài)精度越高。(3)準：就是要求被控量和設(shè)定值之間的誤差達到所要求的精度范圍?！驕蚀_性反映了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度◎通常控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度可以用穩(wěn)態(tài)誤差來表示：cr(t)——系統(tǒng)希望輸出；c(t)——實際輸出兩者誤差——e(t)=cr(t)-c(t)穩(wěn)態(tài)誤差——◎根據(jù)輸入點的不同，一般可以分為參考輸入穩(wěn)態(tài)誤差和擾動輸入穩(wěn)態(tài)誤差。◎穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)的類型和輸入信號有關(guān)?！?qū)τ陔S動系統(tǒng)或其他有控制軌跡要求的系統(tǒng)，還應(yīng)當(dāng)考慮動態(tài)誤差。應(yīng)當(dāng)注意，不同的系統(tǒng)對穩(wěn)、快、準的要求應(yīng)有所側(cè)重。而對于同一系統(tǒng)，穩(wěn)、快、準的要求是相互制約的。二、典型輸入信號為什么要研究典型輸入信號？◎控制系統(tǒng)的輸入信號是隨機和無法事先確定的?！驗榱藴y試比較控制系統(tǒng)的性能，需要有一個共同的基礎(chǔ)。◎可以采用很接近實際控制系統(tǒng)經(jīng)常遇到的輸入信號，并在數(shù)學(xué)描述上加以理想化后能用較為典型且簡單的函數(shù)形式表達出來的信號?！虺Ｓ玫牡湫洼斎胄盘栍形宸N。1.階躍函數(shù)式中A為常量。單位階躍函數(shù)及其拉氏變換2.斜坡函數(shù)式中A為常量。因為，所以又稱等（勻）速度函數(shù)。單位斜坡函數(shù)及其拉氏變換拋物線函數(shù)式中A為常量。因為，所以又稱等（勻）加速度函數(shù)。單位拋物線函數(shù)及其拉氏變換4.脈沖函數(shù)式中A為常量。當(dāng)A=1且，則稱為單位脈沖函數(shù)δ(t)。δ(t)及其拉氏變換為且正弦函數(shù)式中A為振幅，ω為角頻率。其拉氏變換為用于頻域分析，見第五章。注意：◎線性系統(tǒng)的性能只由系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)及參量決定。采用典型輸入信號的目的，是為了在一個統(tǒng)一的標準下，比較分析各種不同控制系統(tǒng)的性能?。?！◎如何確定選取哪種典型信號作為試驗信號？◎不論選擇何種典型輸入信號，對同一系統(tǒng)而言，其響應(yīng)過程所表征的系統(tǒng)特性是一致的?！蜃畛Ｓ玫牡湫洼斎胧请A躍信號。線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述引言數(shù)學(xué)模型的含義◎數(shù)學(xué)模型：用數(shù)學(xué)的方法和形式表示和描述系統(tǒng)中各變量間的關(guān)系?！蚍治龊驮O(shè)計控制系統(tǒng)，首先要建立它的數(shù)學(xué)模型。2.靜態(tài)模型和動態(tài)模型◎靜態(tài)關(guān)系或靜態(tài)特性：系統(tǒng)中各變量隨時間變化緩慢，其對時間的變化率（導(dǎo)數(shù)）可忽略不計時。?靜態(tài)模型中不含有變量對時間的導(dǎo)數(shù)?！騽討B(tài)關(guān)系或動態(tài)特性：系統(tǒng)中變量對時間的變化率不可忽略，這時各變量之間的關(guān)系稱為動態(tài)關(guān)系或動態(tài)特性。?控制系統(tǒng)中的數(shù)學(xué)模型絕大部分都指的是動態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。控制系統(tǒng)中常見的三類數(shù)學(xué)模型輸入輸出描述，或外部描述◎用數(shù)學(xué)方式把系統(tǒng)的輸入量和輸出量之間的關(guān)系表達出來。?微分方程、傳遞函數(shù)、頻率特性和差分方程。狀態(tài)空間描述或內(nèi)部描述◎不僅可以描述系統(tǒng)輸入、輸出之間的關(guān)系，而且還可以描述系統(tǒng)的內(nèi)部特性?！蛩貏e適用于多輸入、多輸出系統(tǒng)，◎也適用于時變系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)和隨機控制系統(tǒng)。圖形化表示：用比較直觀的結(jié)構(gòu)圖（方塊圖）和信號流圖進行描述?！蛲幌到y(tǒng)的數(shù)學(xué)模型可以表示為不同的形式，需要根據(jù)不同的情況對這些模型進行取舍。建立數(shù)學(xué)模型的兩種基本方法◎機理分析法◎?qū)嶒灡孀R法由數(shù)學(xué)模型確定系統(tǒng)性能的主要途徑2.1線性系統(tǒng)的時域數(shù)學(xué)模型目的：從時間域角度，建立系統(tǒng)輸入量（給定值）和系統(tǒng)輸出量（被控變量）之間的關(guān)系。描述：微分方程描述。線性系統(tǒng)的微分方程描述（機理建模法）SISO線性定常系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系微分方程描述的標準形式式中r(t)：系統(tǒng)的輸入信號；c(t)：輸出信號；ai(i=1,2,…n)和bj(j=0,1,…m)是由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)決定的系數(shù)。列寫系統(tǒng)微分方程的步驟=1\*GB3\*MERGEFORMAT①劃分不同環(huán)節(jié)，確定系統(tǒng)輸入量和輸出量；=2\*GB3\*MERGEFORMAT②寫出各環(huán)節(jié)（元件）的運動方程；=3\*GB3\*MERGEFORMAT③消去中間變量，求取只含有系統(tǒng)輸入和輸出變量及其各階導(dǎo)數(shù)的方程；=4\*GB3\*MERGEFORMAT④化為標準形式。2.2傳遞函數(shù)1、為什么要研究LTI系統(tǒng)的傳函表示？微分方程是系統(tǒng)的時域數(shù)學(xué)模型，給定外部作用和初始條件下，求解微分方程可以得到系統(tǒng)的輸出響應(yīng)。方法直觀，借助計算機可快速、準確求出方程的解。但是如果系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)改變或某個參數(shù)變化時，就要重新列寫并求解微分方程，不便于對系統(tǒng)進行分析和設(shè)計。2.傳遞函數(shù)的定義：線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，定義為零初始條件下，系統(tǒng)輸出拉氏變換與輸入拉氏變換之比3.傳遞函數(shù)的特點和有關(guān)概念傳遞函數(shù)的概念適用于線性定常系統(tǒng)傳遞函數(shù)是在零初始條件下定義的傳遞函數(shù)概念主要適用于單輸入、單輸出的情況傳遞函數(shù)是復(fù)變量s的有理真分式函數(shù)傳遞函數(shù)與線性常微分方程一一對應(yīng)傳遞函數(shù)的特征方程、零點和極點傳遞函數(shù)的三種形式傳遞函數(shù)不能反映系統(tǒng)或元件的學(xué)科屬性和物理性質(zhì)（物理性質(zhì)和學(xué)科類別截然不同的系統(tǒng)可能具有完全相同的傳遞函數(shù)）。4.比例環(huán)節(jié)/放大環(huán)節(jié)：特點：輸入輸出量成比例，無失真和時間延遲。5.慣性環(huán)節(jié)式中為T時間常數(shù)，K為比例系數(shù)特點：含一個獨立的儲能元件，對突變的輸入，其輸出不能立即復(fù)現(xiàn)，輸出無振蕩6.純微分環(huán)節(jié)特點：輸出量正比輸入量變化的速度，能預(yù)示輸入信號的變化趨勢。7.積分環(huán)節(jié)特點：輸出量與輸入量的積分成正比例，當(dāng)輸入消失，輸出具有記憶功能；具有明顯的滯后作用；可以改善穩(wěn)態(tài)性能。8.二階振蕩環(huán)節(jié)式中ζ稱為振蕩環(huán)節(jié)的阻尼比，T為時間常數(shù)，ωn為系統(tǒng)的自然振蕩角頻率（無阻尼自振角頻率），并且有。特點：環(huán)節(jié)中有兩個獨立的儲能元件，并可進行能量交換，其輸出出現(xiàn)振蕩。9.純時間延時環(huán)節(jié)式中τ稱為該環(huán)節(jié)的延遲時間特點：輸出量能準確復(fù)現(xiàn)輸入量，但要延遲一固定的時間間隔τ☆延遲環(huán)節(jié)與慣性環(huán)節(jié)的區(qū)別：慣性環(huán)節(jié)從輸入開始時刻起就已有輸出，僅由于慣性，輸出要滯后一段時間才接近所要求的輸出值。延遲環(huán)節(jié)從輸入開始之初，在0~τ時間內(nèi)沒有輸出，但t=τ之后，輸出完全等于輸入。傳遞函數(shù)的結(jié)構(gòu)和各項系數(shù)（包括常數(shù)項）完全取決于系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)；與輸入信號的具體形式和大小無關(guān)；只反映了輸入和輸出之間的因果關(guān)系；不反映系統(tǒng)的任何內(nèi)部信息。10.控制系統(tǒng)的零初始條件有兩層含義：一是指輸入量在t≥0時才起作用；在t=0ˉ時輸入量及其各階導(dǎo)數(shù)均為0。二是指輸入量加于系統(tǒng)之前，系統(tǒng)處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，輸出及其各階導(dǎo)數(shù)均為零。11.☆N(s)=0系統(tǒng)的特征方程， 特征方程（根）決定著系統(tǒng)的動態(tài)特性。 N(s)中s的最高階次等于系統(tǒng)的階次。☆M(s)=b0(s-z1)(s-z2)…(s-zm)=0的根s=zi(i=1,2,…,m)，稱為傳遞函數(shù)的零點?！頝(s)=a0(s-p1)(s-p2)…(s-pn)=0的根s=pj(j=1,2,…,n)，稱為傳遞函數(shù)的極點?！?！系統(tǒng)傳遞函數(shù)的極點就是系統(tǒng)的特征根。！零點和極點的數(shù)值完全取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。2.3結(jié)構(gòu)圖1.結(jié)構(gòu)圖（方塊圖）的含義控制系統(tǒng)都是由一些元部件組成的。根據(jù)不同的功能，可將系統(tǒng)劃分為若干環(huán)節(jié)或者叫子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)的功能都可以用一個單向性的函數(shù)方塊來表示。方塊中填寫表示這個子系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，輸入量加到方塊上，那么輸出量就是傳遞結(jié)果。2.結(jié)構(gòu)圖的組成①結(jié)構(gòu)圖的每一元件用標有傳遞函數(shù)的方框表示。方塊外面帶箭頭的線段表示這個環(huán)節(jié)的輸入信號（箭頭指向方框）和輸出信號（箭頭離開方框），其方向表示信號傳遞方向。②對于閉環(huán)系統(tǒng)，需引入兩個新符號，分別稱為相加點（比較點、綜合點）和分支點（引出點、測量點）。小結(jié)：任何系統(tǒng)都可以由信號線、函數(shù)方塊、信號引出點及求和點組成的方塊圖來表示。3、閉環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖圖中各信號之間的關(guān)系為式中E(s)和B(s)分別為偏差信號和反饋信號的拉氏變換，H(s)為閉環(huán)系統(tǒng)中的反饋傳遞函數(shù)4.閉環(huán)傳遞函數(shù):上式就是系統(tǒng)輸出量C(s)和輸入量R(s)之間的傳遞函數(shù)，稱為閉環(huán)傳遞函數(shù)5.開環(huán)傳遞函數(shù)：反饋信號B(s)與偏差信號E(s)之比。即6.結(jié)構(gòu)圖的簡化和變換規(guī)則結(jié)構(gòu)圖表示了系統(tǒng)中各信號之間的傳遞與運算的全部關(guān)系；有時結(jié)構(gòu)圖比較復(fù)雜，需簡化后才能求出傳遞函數(shù)；等效原則：對結(jié)構(gòu)圖任何部分進行變換時，變換前后該部分的輸入量、輸出量及其相互之間的數(shù)學(xué)關(guān)系應(yīng)保持不變。7.串聯(lián)環(huán)節(jié)的簡化:串聯(lián)的等效傳遞函數(shù)等于n個傳遞函數(shù)相乘，即8.并聯(lián)環(huán)節(jié)的簡化任意n個環(huán)節(jié)并聯(lián)系統(tǒng)的等效傳遞函數(shù)是各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的代數(shù)和。9.反饋回路的簡化10.應(yīng)當(dāng)指出，在結(jié)構(gòu)圖簡化過程中，兩個相鄰的相加點和分支點不能輕易交換!!!11.采用結(jié)構(gòu)圖變換方法求取傳遞函數(shù)的步驟觀察結(jié)構(gòu)圖，適當(dāng)移動相加點和分支點，將結(jié)構(gòu)圖變換成三種典型連接形式（串聯(lián)、并聯(lián)和反饋）。對于多回路的結(jié)構(gòu)圖，先求內(nèi)回路的等效變換方框圖，再求外回路的等效變換方框圖。求出傳遞函數(shù)。第三章線性系統(tǒng)的時域分析3.1動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能1.線性