(完整版)自动控制原理知识点汇总

1、完整版)自动控制原理知识点汇总自动控制原理总结第一章 绪 论技术术语被控对象 :是指要务实现自动控制的机器、设施或生产过程。被控量：表征被控对象工作状态的物理参量 (或状态参量 )，如转速、压力、温度、电压、位移 等。控制器：又称调理器、控制装置，由控制元件构成，它接受指令信号，输出控制作用信 号于被控对象。给定值或指令信号 r(t) ：要求控制系统按必定规律变化的信号，是系统的输入信号。扰乱信号 n(t) ：又称扰动值，是一种对系统的被控量起损坏作用的信号。反应信号 b(t) ：是指被控量经丈量元件检测后回馈送到系统输入端的信号。偏差信号e(t):是指给定值与被控量的差值，或指令信号与反应信

2、号的差值。 闭环控制的主要长处 ：控制精度高，抗扰乱能力强。弊端 ：使用的元件多，线路复杂，系统的剖析和设计都比较麻烦。对控制系统的性能要求:稳固性 迅速性 正确性稳固性和迅速性反应了系统的过渡过程的性能。 正确性是权衡系统稳态精度的指标，反应了动向过程后期的性能。第二章 控制系统的数学模型拉氏变换的定义 :F ( s)f ( t )e- st d t0几种典型函数的拉氏变换单位阶跃函数 1(t)单位斜坡函数等加快函数指数函数 e-at正弦函数 sin st余弦函数 cos s t单位脉冲函数(函数)拉氏变换的基本法例1. 线性法例微分法例积分法例L f ( t )d t1 F ( s )s终

3、值定理e( ) lim e( t ) lim sE ( s)ts 0位移定理)L f (t o e o sF(s)l eat f ( t )F ( s a )传达函数：线性定常系统在零初始条件下，输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比称为系统(或元零件)的传达函数。动向构造图及其等效变换串连变换法例并联变换法例反应变换法例比较点前移“加倒数”；比较点后移“加自己”。引出点前移“加自己”；引出点后移“加倒数”梅森(S. J. Mason )公式求传达函数典型环节的传达函数比率(放大)环节积分环节惯性环节一阶微分环节振荡环节G ( s)2 Ts 1PkPk第三章时域剖析法二阶系统剖析K.2n

4、JF.J完整版）自动控制原理知识点汇总二阶系统的单位阶跃响应过阻尼1的状况：系统闭环特色方程有两个不相等的负实根。过阻尼二阶系统能够当作两个时间常数不一样的惯性环节的串连。当Ti=T2（ E =1的临界阻尼状况）:调理时间ts=4.75T 1 ；当 T1=4T 2（ g =1.25）时：ts & ；当 T14T 2（ g 1.25）时：ts 心 3T1。 临界阻尼 g=1的状况：欠阻尼0 g1的状况：安稳性：阻尼比 g越大，超调量越小，响应的振荡偏向越弱，安稳性越好。反之，阻尼比 越小，振荡越强，安稳性越差。迅速性：g过大，系统响应愚钝，调理时间ts长，迅速性差；g过小，固然响应的开端速度ts

5、ts也长，迅速性差。arccos欠阻尼二阶系统单位阶跃响应性能指标arccos上涨时间和阻尼频次峰值时间超调量。h( $ )1100%100%tr4.调理时间 当阻尼比tsI 0.8时，近似取为ts（取5%偏差带）ts(h( $ )1100%100%tr4.调理时间 当阻尼比tsI m(即传达函数中分母阶次大于分子阶次)，各型系统幅相曲线的幅 值等于0，相角为-(n-m) 90。伯德图的绘制：系统开环对数幅频等于各环节对数幅频之和；系统开环对数相频等于各环节对数相频之和。 正问题：绘制系统的伯德图。反问题：求传达函数。绘制对数幅频特征的步骤：确立出系统开环增益K，并计算201gK。确立各相关环

6、节的转折频次，并把相关的转折频次标明在半对数坐标的横轴上。在半对数坐标上确立 s =l(l/s)且纵坐标等于20lgK dB的点A。过A点做向来线，使其斜 率等于-20 v dB/十倍频程。当v=0, v=1, v时=2，斜率分别是(0，-20，-40)/十倍频程。从低频段第一个转折频次开始做斜直线，该直线的斜率等于过 A点直线的斜率加这个环节的斜率(惯性环节加-20，振荡环节加-40，阶微分环节加+20 的斜率)，这样过每一个转 折频次都要进行斜率的加减。高频段最后的斜线的斜率应等于-20(n-m) dB/十倍频程。若系统中有振荡环节，当Z时，需对L( s)进行修正。绘制对数相频特征的步骤：

7、在半对数坐标纸上分别绘制出各环节的相频特征曲线。将各环节的相频特征曲线沿纵坐标方向相加，进而获得系统开环对数相频特征曲线e (s)o当 s f 0 时，e( s) f - v 90o 当 s f 8时，e( s) f-(n-m)90o系统开环对数幅频特征曲线与横轴(0 dB线)交点的频次称为 穿越频次或截止频次sco系统开环对数相频特征曲线与-180。线交点的频次称为 相频截止频次sgo传达函数中没有右极点、右零点的系统，称为最小相角系统(最小相位系统)。稳固判据及稳固裕度奈氏判据对数频次稳固判据对数频次稳固判据：一个反应控制系统，其闭环特色方程正实部根个数为乙能够依据开环传达函数右半s平面极

8、点数P和开环对数幅频特征为正当的全部频次范围内，对数相频曲线对-180。线的正负穿越之差N=N+-N -决定Z=P-2NZ=0，闭环系统稳固；不然，闭环系统不稳固。控制系统稳固裕度1 相位裕量Y :定义为180 +开环幅相曲线幅值为1时的相角。Y值越大，其系统的稳固程度 越高，工程上一般要求丫上40 (40 60 )。180180 o G j c H1802 幅值裕量h :开环幅相曲线与负实轴交点处的模值IG(jg)H(j)1的倒数。2 幅值裕量h :开环幅相曲线与负实轴交点处的模值IG(jg)H(j)1的倒数。L hG j g H j g020 lg G(dB)L值越大，其闭环系统稳固程度越

9、高，一般要求L 2 6 dB(610 dB)。h第六章自动控制系统的设计与校订在校订装置中，常采纳比率(P)、微分(D)、积分、比率微分(PD)、比率积分(PI)、比率积分 微分(PID)等基本的控制规律。比率(P)控制作用：在系统中增大比率系数Kp可减少系统的稳态偏差以提升稳态精度。增添Kp可降低系统的惯性，减小一阶系统的时间常数，改良系统的迅速性。提升Kp常常会降低系统的相对稳固性，甚至会造成系统的不稳固。比率-微分(PD)控制作用：PD控制拥有超前校订的作用，能给出控制系统提早开始制动的信号，拥有“预示”性，能反响偏差信号的变化速率 (变化趋向)，并能在偏差信号变得太大以前，在系统中引进 一个有效的初期修正信号，有助于增添系统的稳固性，同时还能够提升系统的迅速性。其弊端是系统抗高频扰乱能力差。比率积分(PI)控制作用：在系统中主要用于在保证控制系统稳固的基础上提升系统的型别，进