控制工程基础应掌握的重要知识点

1、精品控制工程基础应掌握的重要知识点控制以测量反馈为基础,控制的本质是检测偏差，纠正偏差。自动控制系统的重要信号有输入信号、输出信号、反馈信号、偏差信号等。输入信号又称为输入量、给定量、控制量等。自动控制按有无反馈作用分为开环控制与闭环控制。自动控制系统按给定量的运动规律分为恒值调节系统、程序控制系统与随动控制系统。自动控制系统按系统线性特性分为线性系统殳F线性系统自动控制系统按系统信号类型分为连续控制系统与离散控制系统对控制系统的基本要求是木啰性、准确性、快速性求机械系统与电路的微分方程与传递函数拉普拉斯变换:1S21t21S3sin t 22 cos t 22s 2seatf(t)F(sa)

2、f(tT)eTSF(s)在零初始条件下力(n)(t)SnF(S)在零初始条件下f(n)(t)卑Snlimf(t)limSF(S)ts0拉普拉斯反变换拉普拉斯变换解微分方程传递函数是在零初始条件下将微分方程作拉普拉斯变换、进而运算而来传递函数与微分方程是等价的，传递函数适合线性定常系统。典型环节传递函数:比例环节K一阶微分环节积分环节惯性环节 ts微分环节S12振荡环节 ( 2-2或-222 )T2S2 2 TS 1 S2 2 ns 2二阶微分环节2S2 2 S 1传递函数框图的化简R(S)B(S)Gb(S)C(S)R(S)G(S)1 G(S)H(S)闭环传递函数开环传递函数误差传递函数Gk(S

3、) G(S)H(S)Ge(S)E(S)R(S)闭环传递函数是输出信号与输入信号间的传递函数。误差传递函数又称偏差传递函数，是偏差信号与输入信号间的传递函数。系统输出信号称为响应，时间响应由瞬态响应与稳态响应组成。系统的特征方程是令系统闭环传狒函数分母等于零而得特征方程的根就是系统的极点。感谢下载载一阶惯性系统G（S）黑）Q的单位阶跃响应:R（S）TS1特征方程为：TS10特征方程的根（即极点）为：Si:单位阶跃信号r（t）1系统进入稳定状态指响应c（t）进入并永远保持在稳态值c（分）的允许误差范围内，允许误差常取2炖5%调整时间tts3T,4T,5%2%二阶振荡系统:G(S)C(S)1R(S)

4、 T2S2 2 TS 12nS2 2 nS无阻尼自由振荡频率阻尼比特征方程为：S22ns20特征方程的根（即极点）为：01（欠阻尼），S1,2njJ12,一对复极点1（临界阻尼）,S1,2nn,两相同实极点1（过阻尼）,S1,2nnJ21,两不同实极点0（无阻尼），S12j n，一对虚极点0,系统振荡会越来越大，不能用01(欠阻尼),具有振荡特性的二阶蔡应工作在此状态2(0.4,0.8)好，最佳彳0.707,过小则振荡厉害过大则响应慢极点Si,2njnRrnjd,为一对复极点有阻尼自由振荡频率dnJi一极点s1,2njd的实部决定c(t)暂态分量的衰减e虚部决定暂态分量的振荡sindt，故极点

5、实部必须为负暂态分量才能衰减，信号才能进入稳定状态2.1(临界阻尼),Si,2nn，两相同实极点3.4.0（无阻尼），S1 2 j n，一对虚极点二阶系统的瞬态响应指标:府g中*疗100%2%5%峰值时间tp一pd最大超调量调整时间ts系统稳室的充要条件是系统特征方程的根（极点）全部具有负实部。劳斯稳定判据，劳斯计算表稳定的充要条件是劳斯计算表的第一列各项符号皆为正。第一列各项符号改变的次数就是正实部根（不稳定根）的个数。误差（偏差）E（S）的求法，稳态误差系统按开环（即系统内部）积分环节I型、II型系统。ess lim e(t) lim SE(S)1的个数入=0, 1, 2分别称为0型、 S

6、稳态误差ess表（P73表3-1）对数频率特性图（Bode图）包括对数幅频图与相频图。比例环节、惯性环节、积分环节、微分环节、一阶微分环节、振荡环节、二阶微分环节的Bode图（L201gA、（）GsGisG2sGrs频率特性GjGijG2jGrjAA1A2ArLL1L2Lr12r相频（）()90S ( ) 901TS 1arctan TS 1( ) arctan高阶系统Bode图的绘制最小相位系统指开环传递函数的零点和极点不处在复平面右半部的系统、即1开环（系统内部）由K、一、s1、一1一、2s22s1和T2S22?Ts1STS1构成的闭环系统。对于最小相位系统闭环稳定的充要条件是:开坯Bode图穿越频率3c<3g(oc：L(3)穿越0dB线时对应的频率；3g：3(一)穿越-180°线时对应的频率。对于最小相位系统，开环Bode图上3c处,(|)()应在-180°线上方,闭环才稳定。相位裕度(c)(180)180(c)自控系统设计时常取3060对于最小相位系统，开环Bode图上3g处，L（o）应在0dB线下