自控原理总复习2013

1、自动控制的概念 控制系统的组成：能对照控制系统实例说明其组成 被控对象、控制装置（测量元件、比较元件、执行 元件、给定元件、放大元件、校正元件）。 3.三种控制方式：能对照控制系统实例说明其控制方 式（开环、闭环、复合） 4.控制系统中传递的信号：能说明控制系统实例中对 应的信号（输入信号、扰动信号、输出信号、反 馈信号、偏差信号、误差信号 ） 5.负反馈控制的工作原理,第一章,在没人直接参与的情况下，利用外加 的设备或装置（称控制装置或控制器）使 机器、设备或生产过程（统称被控对象） 的某个工作状态或参数（称被控量）自动 地按预定规律运行。,自动控制,按给定值操纵的开环控制,按干扰补偿的开环

2、控制,闭环控制,复合控制,反馈：输出量送回至输入端并与输入信号比较的过程。 正反馈不能进行控制，会使系统的偏差越来越大。 只有负反馈控制系统才能完成自动控制的任务。 负反馈控制系统最大的特点：检测偏差，纠正偏差按偏差控制,第二章,线性微分方程的建立（略） 小偏差线性化方法（略） 传递函数：理解定义，会求给定系统对应的传递函数（框图化简、梅森公式） 典型系统的典型传递函数。,传递函数,线性定常系统在输入、输出初始条件均为零的条件下，输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比，称为该系统的传递函数。,(一)方框合并,（1）串联等效,（2）并联等效,（3）反馈等效,(二)信号引出点或综合点的移动,(1)综合

3、点的移动规则,(2)分支点的移动规则,Uc(s),错啦！,你把综合点与引出点互换位置了,正 确 的 等 效 变 换 ： 向 同 类 移 动！,1、求控制系统结构图的传递函数。,解(1)前向通路有1个:,3个单独回路:,互不接触回路,(2)前向通路有1个:,3个单独回路:,互不接触回路,解：有2个前向通路,有5个单独回路,2、求如图所示系统的传递函数C(s)/R(s),第三章,阶跃响应性能指标的定义 一阶系统、二阶系统（欠阻尼）性能分析及计算 系统稳定的数学条件，判断系统的稳定性（劳斯判据） 稳态误差的计算（终值定理、静态误差系数法）,（2）系统的超调量,1、设控制系统结构如图所示,试求：,（1

4、）闭环传递函数,（3）系统的调节时间,解(1)闭环传递函数,（2）系统的超调量,（3）系统的调节时间,2、设单位负反馈二阶系统的单位阶跃响应曲线如图所示，试确定此系统的开环传递函数和闭环传递函数。,解:,闭环传递函数:,由图可知： tp=0.4秒,系统稳定的充分必要条件是：,系统的特征方程的所有根都具有负实部，或者说都位于S平面的虚轴之左。,3、已知某调速系统的特征方程式为,求该系统稳定的K值范围。,解：列劳斯表,由劳斯判据可知，若系统稳定， 则劳斯表中第一列的系数必须全为正值。因此可得：,0K11.9,4、设单位负反馈系统的开环传递函数为 若要求闭环特征方程的实部均小于 1，K值应取什么范围

5、？,解:,6,3,1,0,1,2,3,K-10,K-10,S1,S1,S1,S1,列劳斯表：,E(S),解:,系统的输入稳态误差,二阶系统，系数均0，该系统稳定,5、设控制系统方如图所示，试求：系统的输入稳态误差,I型系统，斜坡输入,第四章,根轨迹概念（理解） 根轨迹方程 开环增益和根轨迹增益的关系 常规根轨迹的绘制法则 参量根轨迹（求等效传递函数） 零度根轨迹（和常规根轨迹的区别） 主导极点和偶极子（理解）,根轨迹,根轨迹是指系统开环传递函数中某个参数（如开环增益K）从零变到无穷时，闭环特征根在s平面上移动的轨迹。,（413）,绘制根轨迹图的十条规则,1、设单位负反馈控制系统开环传递函数：,

6、试绘制控制系统根轨迹图。,解：,1：根轨迹的分支数n3 根轨迹起始于开环极点0，2，4， 终止无穷远开环零点,2: 实轴上的根轨迹线段是2，0，（，4。,4：根轨迹的分离点：,舍去,实轴交点,与实轴夹角,3：根轨迹的渐近线：共有303条渐近线,5：与虚轴交点（方法1）：,代入实部，,实部 虚部,方法2 劳斯表：,S3 1 8 S2 6 S1 0 S0,时，S1行全为0,辅助方程：6S2480,第五章,频率特性的定义（理解），几种表示方法（会表示） 典型环节的幅相特性和对数频率特性（放到系统中会分析） 系统开环幅相曲线和对数幅频、相频曲线的绘制方法（给传递函数会画曲线，根据曲线会求传递函数） 利

7、用穿越次数计算N（分别在开环幅相曲线和对数幅频上），从而判断系统的稳定性。 计算系统的稳定裕度,频率特性的定义,线性定常系统，在正弦信号作用下， 输出的稳态分量与输入的复数比，称 为系统的频率特性（即为幅相频率特 性，简称幅相特性）。 记做,频率特性的几种表示方法,（1）指数形式,（2）幅角(极坐标)形式,（3）直角坐标形式,其中：,典型环节的nyquist图和Bode图,1）比例环节,2）微分环节,3)积分环节,4) 惯性环节,5) 不稳定的惯性环节,6)一阶复合微分,惯性环节,7) 振荡环节,8）二阶复合微分,9） 延迟环节,1、设闭环控制系统的开环传递函数为， (1) 画出奈奎斯特（Ny

8、quist）曲线； (2)利用奈奎斯特（Nyquist）稳定判据，判断该系统的稳定性。,解: (1) 画出奈奎斯特（Nyquist）曲线,(2)由奈奎斯特稳定判据可知，奈氏曲线不包围（1，0j）点 该系统的稳定性。,(稳定),2、已知开环系统的频率特性如下图所示，试判断闭环系统 的稳定性，求出闭环系统在右半平面的极点数。,解.,3、设单位负反馈控制系统的开环传递函数为： （1）画出系统Bode图； （2）计算相角裕量和幅值裕量。,解:,（1）画出系统Bode图；,4、已知最小相位系统开环对数渐近幅频曲线，求开环传递函数。,截止频率w2wcw3,此时，对开 环对数幅频渐进特性曲线产生影 响的典型

9、环节包括：比例环节、 积分环节、w1对应的惯性环节和 w2对应的比例微分环节。,第六章,校正的方式（串联校正、反馈校正、复合校正） 校正装置的传递函数、特征点 串联超前校正的方法,这一最大值发生在对数频率特性曲线的几何中心处，对应的角频率为,1、串联相位超前校正,超前角的最大值为：,（61）,相位超前校正装置的传递函数,2、串联滞后校正,滞后校正传递函数为:,3、串联滞后-超前,超前部分,滞后部分,滞后-超前网络特点： 幅值衰减，相角超前,第八章,理解采样保持的概念 熟悉Z变换 求系统的脉冲传递函数或输出C(z) 判断采样系统的稳定性和计算稳态误差。,1、系统结构如图8-13所示，其中 采样周期 s 求其开环脉冲传递函数。,解：,由于 所以,2、闭环采样系统的结构如图所示，其中 采样周期 s， 求闭环脉冲传递函数，,解：,3、 已知离散系统特征方程 ，判定系统稳定性。,系统不稳定,4、已知离散系统特征方程 ，判定系统稳定性。,系统不稳定,5、已知采样系统的结构如图