(完整版)自动控制原理总经典总结

1、 PAGE PAGE 13控制系统线性系统控制系统线性系统非线性系统校正复合控制校正连续系统离散系统描述函数法相平面法负倒描述函数曲线绘制相轨迹建模求传函建模求脉冲传函自振点的稳定性求奇点和极限环振幅、频率计算求运动时间时 域 法 分析根轨迹稳 定 性 时域分析稳态误频率特性法暂态响应第一章自动控制的基本概念一、学习要点象、控制器、反馈、负反馈控制原理等。控制系统的基本方式：开环控制系统；闭环控制系统；复合控制系统。自动控制系统的组成：由受控对象和控制器组成。自动控制系统的类型：从不同的角度可以有不同的分法，常有：恒值系统与随动系统；线性系统与非线性系统；连续系统与离散系统；定常系统与时变系统

2、等。对自动控制系统的基本要求：稳、快、准。二、基本要求对反馈控制系统的基本控制和方法有一个全面的、整体的了解。系统稳、准、快三方面的基本要求。了解控制系统的典型输入信号。常用术语、基本概念基本控制方式反馈控制系统的组成常用术语、基本概念基本控制方式反馈控制系统的组成自动控制的基本概念控制系统的分类对控制系统的基本要求由系统工作原理图画方框图控制系统的分类被控对象自动控制系统被控对象自动控制系统测量、变换元件控制装置运算、放大元件执行机构按给定量控制方式按给定量控制方式开环控制方式按扰动量控制方式（顺馈控制）自动控制系统的基本控制方式反馈控制（按偏差控制）按给定量补偿复合控制：按偏+差控制按扰动

3、补偿第二章控制系统的数学模型一、学习要点数学模型的数学表达式形式（1）（2）数学工具拉氏变换及反变换；（3）（4）脉冲响应函数及应用。数学模型的图形表示（2）二、基本要求1、正确理解数学模型的特点，对系统的相似性、简化性、动态模型、静态模型、输入变量、输出变量、中间变量等概念，要准确掌握。2、了解动态微分方程建立的一般方法及小偏差线性化的方法。3、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法，并对解的结构、运动模态与特征根的关系、零输入响应、零状态响应等概念有清楚的理解。4、正确理解传递函数的定义、性质和意义。熟练掌握由传递函数派生出来的系统开环传递函数、闭环传递函数、误差传递函数、典型环节传递函数等概念

4、。（）5、掌握系统结构图和信号流图两种数学模型的定义和绘制方法，熟练掌握控制系统的结构图及结构图的简化，并能用梅逊公式求系统传递函数。（）6、传递函数的求取方法：直接法：由微分方程直接得到。复阻抗法：只适用于电网络。结构图及其等效变换，用梅逊公式。三、内容结构图微分方程微分方程（组）的建立及标准化非线性微分方程的线性化牛顿第二（伯原理）线性系统微分方程的解及性质定义及性质局限性及表示形式传递函数典型环节的传递函数建立物理系统的传递函数机 理 实 验 基尔霍夫定律（时域及复域形式）传递函数矩阵线性系统绘制的数学模型 结 构 图 有 关 术 语等效变换规则由微分方程绘制由原理图绘制开环传递函数闭环

5、传递函数串联、并联、反馈引出点、比较点移动规则信号流图梅逊公式绘制有关术语由微分方程绘制由方框图绘制源节点、汇节点、混合节点通路及回路求取代数方程组的解，化简结构图或信号流图四、知识结构图数学、物理数学、物理规律微分方程组微积分消元法拉氏变换系统原理图微分方程代数方程传递函数拉氏变换代数方程组代数消元法等效变换元部件结构图系统结构图梅逊公式信号流图梅逊公式第三章控制系统的时域分析一、学习要点基本概念：稳定性、时域响应、动态性能指标、误差与稳态误差等。控制系统的稳定性（1）（2）赫尔维茨稳定判据。控制系统的动态性能（1）（2）二阶系统的暂态响应。控制系统的稳态性能（2）二、基本要求了解线性定常系

6、统的时域响应组成，熟悉控制系统暂态响应性能指标的定义（。T。（） 和n（）一般了解高阶系统的暂态响应，掌握闭环主导极点的概念。了解稳定性的概念，掌握线性定常系统稳定的充要条件（。Routh （z 判据有一般了解。能根据系统要求确定满足稳定的系统参数范围（。了解稳态误差的概念、定义、产生原因、类型。（）稳劳斯赫尔维茨稳定判据稳劳斯赫尔维茨稳定判据控制系统的时域分析快二阶系统的暂态响应分析及其与极性能指标公式及计算。稳态误差的定义、产生原因、类型准稳态误差终值的计算四、知识结构图一阶标准式T公式、曲线闭环传递函数（s）二阶标准式参数、n公式、曲线性能指标特征方程代数判据稳定性、稳定域误差传递函数e

7、(s)、en(s)误差象函终值定理稳 态 误差系统结常除法或泰勒展开数 E（s）动态误差系数 系统结常除法或泰勒展开数 E（s）动态误差系数 公式构C0、C1、C2图tesr(t)开环传递函数系统型别、开环增益K公式公式静态误差系数 Kp、Kv、Ka扰动作用点之前传递函积分环节数目1K1第四章控制系统的根轨迹法一、学习要点基本概念根轨迹定义根轨迹绘制的基本条件：幅值方程和相角方程。绘制根轨迹的基本法则常规根轨迹的绘制法则参量根轨迹绘制零度根轨迹绘制增加开环零极点对根轨迹的影响利用根轨迹分析系统稳定性；运动形式；主导极点；超调量；调节时间；实数零、极点的影响；偶极子及其处理。二、基本要求（）理解

8、参量根轨迹和零度根轨迹的绘制；了解多回路控制系统的根轨迹；（）常规根轨迹绘制参量根轨迹根轨迹绘制常规根轨迹绘制参量根轨迹根轨迹绘制根轨迹分析法广义根轨迹绘制零度根轨迹滞后系统根轨迹根轨迹应用四、知识结构图K稳态误差系统结构图开环传递函数法则根轨迹（常稳定性、稳定域主导极点估算性能指标系统响应运动形式第五章控制系统的频率特性一、学习要点频率特性的定义频率特性的几何表示极坐标图或奈奎斯特图（Nyquist 图）对数频率特性曲线（Bode 图）典型环节的频率特性及最小相位系统典型环节频率特性最小相位系统与非最小相位系统稳定判据奈奎斯特稳定判据对数频率特性的稳定判据开环频域指标幅值裕度相角裕度闭环频域

9、指标M(0)带宽频率bMr和谐振频率r闭环系统频域指标与时域指标的关系开环对数频率特性与时域性能指标：三频段的概念二、基本要求（）t Bode图的方法，会求剪切频率c（。（）（）（）Bode K （）三、内容结构图定义定义频率特性极 坐 标 图(Nyquist 图)频率特性图形表示图（Bode 图）Nyquist 判据频域分析法稳定性判据（绝对稳定性）稳定性分析对数判据稳定裕度（相对稳定性）动态性能分析系统结构、参数系统结构、参数开环传递函数 G（s）s=j开环频率特G（j）开环幅相曲线判别系统结构图开环对数频率特性曲线闭环传递函数（s）s=j闭环频率特性（）公式j闭环频域指标rb开环频域指标

10、c、h时域指标微分方程s=p控制系统j=p传递函数频率特性s j第6章控制系统的校正一、学习要点控制系统校正的一般概念控制系统的性能指标校正方法频率法，根轨迹法校正方式1）串联校正；2）反馈校正；3）串联反馈校正；4）前馈补偿校正（复合控制。基于频率响应法的串联校正 1）串联超前校正；2）串联滞后校正；3）串联滞后超前校正； 4）三种串联校正方法的特点与作用；5）二、基本要求熟悉典型的无源校正装置，掌握校正网络的频率特性及其作用。正确选择校正网络。（。（）（）超前校正线性系统校正串联校正超前校正线性系统校正串联校正滞后校正反馈校正滞后超前校正复合校正串联超前校正串联校正串联超前校正串联校正串联

11、滞后校正校正方式反馈校正滞后超前校正复合校正无源校正装置校正校正装置有源校正装置PID 控制器分析法（试探法）频率法校正设计方法综合法（期望特性法）根轨迹法系统系统结构图G(s)计算、判稳稳定性,时域指标,频域指标指标吗Y结束N校正计算 校正方式网络校正后开环传递函数计算校正后指标吗YN系统系统结构图G(s)计算、判稳稳定性,时域指标,频域指标指标吗Y结束N绘制期望特性校正网络校正后开环传递函数计算校正后指标吗Y修改参数N第七章线性离散控制系统一、学习要点基本概念：连续信号、离散信号、离散系统、采样过程、采样开关、保持器。1）（2）（3）零阶保持器。（1）（2）数学工具z （3）脉冲传递函数。

12、3. 系统分析离散系统稳定性分析准确性分析（离散系统的稳态误差分析）快速性分析与时间响应的校正二、基本要求1、掌握离散控制系统的相关概念及离散控制系统与连续控制系统的主要区别。2、掌握 z 变换、z 反变换的概念及其主要性质。3、充分理解采样定理及采样周期对离散控制系统的影响。4、理解零阶保持器的具体含义及作用，熟悉零阶保持器的传递函数、频率特性及特点。5、重点掌握脉冲传递函数的概念及其求解离散控制系统开环、闭环脉冲传递函数的方法。（）6（）7（）8统的时间响应。9的校正和无稳态误差的最少拍系统的校正。基本概念采样过程基本概念采样过程离散控制系统脉冲传函数学模型差分方程稳定性分析系统分析准确性

13、分析快速性分析系统校正最少拍校正四、知识结构图c(nT)闭环脉冲传递函数zC(z)系统结构图特征方程稳定判据 稳定性、稳定域终值定理z 变换E（z）稳态误差e()z 反变换e(nT)t开环脉冲传递函数G（z）公式静态误差系数Kp、Kv、Ka法则系统根轨迹第八章非线性控制系统分析一、学习要点非线性系统的特点典型非线性环节及其对系统性能的影响非线性系统分析描述函数法：描述函数的应用前提、自振的分析及计算。相平面法：基本概念：相平面、相轨迹、奇点、平衡点、相轨迹的走向、极限环等。相轨迹描述方法：解析法、等倾线法。二、基本要求1的基本概念和本质区别。2、正确理解描述函数法的基本概念和应用前提。3、利用描述函数法能够对系统作定性分析及求出一般近似解。4、掌握负倒描述函数曲线的绘制方法。（）5、重点掌握基于描述函数法计算系统自振参数及判断系统稳定性的方法。（）6、正确理解相平面法的基本概念和特点。7、掌握开关线、奇点及其类型、极限环等概念，尤其能判断奇点及其类型。