《自控原理1复习》课件

《自控原理1复习》ppt课件自控原理概述自动控制系统数学模型线性系统的时域分析法线性系统的根轨迹分析法线性系统的频域分析法线性系统的校正方法非线性控制系统简介contents目录01自控原理概述自控系统的定义与组成总结词自控系统是指通过自动控制技术，实现系统内部或与外部环境之间的能量、物质、信息交换，以达到某种预定目标的系统。自控系统由控制器、执行器、传感器和被控对象等组成。详细描述自控系统的定义与组成总结词自控系统的分类详细描述根据不同的分类标准，自控系统可以分为多种类型。按控制方式可分为开环控制系统和闭环控制系统；按控制精度可分为恒值控制系统、程序控制系统和随动控制系统；按被控参数数量可分为单变量控制系统和多变量控制系统。自控系统的分类自控系统的基本要求自控系统的基本要求总结词自控系统的基本要求包括稳定性、快速性和准确性。稳定性是指系统在受到扰动后能够回到原来的平衡状态；快速性是指系统能够快速响应输入的变化；准确性是指系统的输出能够准确地跟踪输入信号的变化。详细描述02自动控制系统数学模型总结词描述系统动态特性的数学模型详细描述建立线性常微分方程模型的方法包括物理法、电路法、传递函数法等，这些方法根据系统的物理性质、电路图或传递函数来建立模型。详细描述线性常微分方程模型是描述自动控制系统动态特性的数学模型之一，它通过一组线性常微分方程来描述系统的输入和输出之间的关系。总结词模型的适用范围总结词建立模型的方法详细描述线性常微分方程模型适用于线性时不变系统，这类系统在控制工程中应用广泛，如机械系统、热工系统等。线性常微分方程模型详细描述传递函数模型是描述自动控制系统传递特性的数学模型，它通过传递函数来描述系统的输入和输出之间的关系。详细描述建立传递函数模型的方法包括实验法、元件法等，这些方法根据系统的实验数据或元件参数来建立模型。详细描述传递函数模型适用于线性时不变系统，这类系统在控制工程中应用广泛，如机械系统、热工系统等。总结词描述系统传递特性的数学模型总结词建立模型的方法总结词模型的适用范围010203040506传递函数模型总结词详细描述总结词详细描述总结词详细描述用图形方式描述系统动态特性的模型动态结构图模型是一种用图形方式描述系统动态特性的模型，它通过方框图来表示系统的各个组成部分及其之间的动态关系。建立模型的方法建立动态结构图模型的方法包括方框图法、状态图法等，这些方法根据系统的物理性质、工作原理等来建立模型。模型的适用范围动态结构图模型适用于各种类型的控制系统，包括线性系统和非线性系统、时不变系统和时变系统等。动态结构图模型总结词详细描述总结词详细描述总结词详细描述描述系统状态变化的数学模型状态空间模型是描述自动控制系统状态变化的数学模型，它通过状态方程和输出方程来描述系统的状态变化和输出关系。建立模型的方法建立状态空间模型的方法包括状态方程法、统计法等，这些方法根据系统的物理性质、工作原理等来建立模型。模型的适用范围状态空间模型适用于各种类型的控制系统，包括线性系统和非线性系统、时不变系统和时变系统等。由于其具有较为严格的数学基础，因此在进行控制系统的分析和设计时，状态空间模型被广泛应用。状态空间模型03线性系统的时域分析法如果系统在受到扰动后能够回到平衡状态，则称系统是稳定的。定义根据系统特征根的位置来判断，实部为负的根表示稳定的，实部为正的根表示不稳定的。判断方法衡量系统稳定性的一个指标，表示系统在平衡点附近的稳定程度。稳定裕度系统的稳定性分析一阶、二阶系统的时域响应一阶系统一阶微分方程描述的系统，其响应由时间常数决定，具有指数衰减特性。二阶系统二阶微分方程描述的系统，其响应具有振荡特性，由两个根（实部为负）决定。高阶系统高阶微分方程描述的系统，其响应由多个根（实部为负）决定，具有更复杂的动态特性。主导极点在分析高阶系统时，通常只考虑对系统动态特性起主导作用的极点，忽略其他次要极点。稳定性分析高阶系统的稳定性可以通过分析其特征根的实部来确定，所有实部为负的根表示系统是稳定的。高阶系统的时域响应04线性系统的根轨迹分析法根轨迹方程表示系统特征方程根与参数关系的方程。根轨迹图根据根轨迹方程绘制出的图形，用于分析系统性能。根轨迹描述系统特征方程根随参数变化的曲线。根轨迹的基本概念根轨迹的绘制方法确定系统的开环传递函数。根据开环极点和零点计算根轨迹方程。确定系统的开环极点和零点。根据根轨迹方程绘制根轨迹图。123通过观察根轨迹，判断系统是否稳定以及稳定程度。分析系统稳定性通过调整参数，使系统性能达到最优。优化系统性能根据根轨迹，计算系统达到稳态所需的时间。分析系统响应时间根轨迹分析法在系统性能分析中的应用05线性系统的频域分析法01描述线性系统对不同频率输入信号的响应特性。频率特性02描述系统输出信号的幅度和相位随输入信号频率变化的关系。幅频特性和相频特性03用于表示频率特性的工具，其中极坐标图用于表示幅频特性和相频特性，伯德图则将两者结合在一起。极坐标图和伯德图频率特性的基本概念通过实验测试系统对不同频率输入信号的响应，测量输出信号的幅度和相位，并据此绘制频率特性图。实验法利用系统函数的数学表达式，通过数学计算得到频率特性，并通过绘图软件绘制频率特性图。解析法对于某些复杂系统，可以采用近似法简化计算过程，得到近似的频率特性。近似法频率特性的绘制方法系统稳定性分析通过分析频率特性曲线，判断系统是否稳定以及稳定裕度。系统性能优化根据性能要求，调整系统参数或改变系统结构，优化频率特性曲线，提高系统性能。系统设计在设计新系统时，通过频域分析法预测系统的性能，为系统设计提供依据和指导。频域分析法在系统性能分析中的应用06线性系统的校正方法03校正装置用于改善系统性能的装置，如电容器、电感器等。01校正通过引入适当的装置，改变一个或多个系统参数，使系统的性能指标满足要求。02性能指标衡量系统性能好坏的标准，如系统的稳态精度、动态响应等。系统校正的基本概念串联校正装置串联连接在系统输入和输出之间的装置，通过改变系统的开环增益，改善系统的性能。串联超前校正通过引入超前校正装置，提高系统的相位裕度，改善系统的稳定性。串联滞后校正通过引入滞后校正装置，减小系统的截止频率，提高系统的稳态精度。串联校正并联连接在系统输入或输出端的装置，通过改变系统的开环增益，改善系统的性能。并联校正装置通过引入并联超前校正装置，提高系统的相位裕度，改善系统的稳定性。并联超前校正通过引入并联滞后校正装置，减小系统的截止频率，提高系统的稳态精度。并联滞后校正并联校正07非线性控制系统简介总结词非线性系统的基本概念、特点非线性系统的定义非线性系统是指系统的输出与输入之间存在非线性关系的系统。非线性系统的特点具有记忆性、不可叠加性、复杂性和多样性。非线性系统的应用在工程、生物、经济等领域广泛应用。非线性系统的基本概念与特点总结词通过求解非线性微分方程或差分方程来分析系统的动态行为。解析法近似法数值法01020403通过数值计算和仿真来研究非线性系统的动态特性。非线性系统的分析方法利用线性化、小扰动等近