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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,一.自動控制系統的概念,自動控制系統是指由,控制裝置,與,被控對象,結合起來的，能夠對被控對象的一些物理量進行自動控制的一個有機整體。,第一章 自動控制的一般概念,包括經典,控制理論,和,現代控制理論,.,二.對控制系統的基本要求,穩、準、快、魯棒性,三、,方框圖,爐溫控制系統方框圖,第二章 控制系統的數學模型,一.控制系統的模型,微分方程、差分方程、狀態方程、傳遞函數、脈沖傳遞函數、結構圖、信號流圖,零初始條件下，系統
2、輸出量的拉氏變換與輸入量拉氏變換的比值叫該系統的傳遞函數，用,G,(,s,)表示。,三.反饋控制系統及其特點,二.傳遞函數,四.動態結構圖等效變換的方法,共7種,五、由系統微分方程組畫動態結構圖,。,六.梅森公式,梅森公式,式中，,P,輸出和輸入之間的增益或傳遞函數；,P,k,第,k,條前向通道的增益或傳輸函數；,信號流圖的特征式,L,i,所有不同回路增益之和,L,i,L,j,所有兩兩互不接觸回路增益乘積之和,L,i,L,j,L,k,所有三個互不接觸回路增益乘積之和,k,第,k,條前向通道特征式的余子式，等于將中與前向通道相接觸的全部置0,后余下部分,。,例,例,例,第三章 時域分析法,1 控
3、制系統的時域指標（五項指標）,2 二階系統分析,3 系統的穩定性和代數判據,4 穩態誤差的分析和計算,二.二階系統分析,三、控制系統穩定性,1.赫爾維茨判據,例：,設單位負反饋系,統的開環傳遞函數為,確定使該系統閉環穩定的開環增益K的取值范圍。,解法：先寫出系統閉環特征方程，根據赫爾維茨判據，各項系數必須大于0，且奇數（或偶數）階赫氏行列式大于0，聯立可求出參數范圍。,2、勞斯判據,系統的特征方程為,閉環穩定的充要條件是特征方程的全部系數為正值，不缺項，并且由特征方程系數組成的勞斯表的第一列的系數也為正值。,特殊情況有特殊的處理辦法,例 設系統的特征方程為,判斷系統的穩定性。,解 列勞斯表,求
4、導,列新勞斯表,由上列勞斯計算表第一列看出，各元符號均相同。這種情況表明，系統的特征根中不含具有正實部的根，它們的值由輔助方程,四、穩態誤差的計算和無差度,第四章 根軌跡法,能根據基本繪制法則，畫出系統的完整根軌跡,例 負反饋系統的開環傳遞函數,試作,K,(由0,),變動的系統閉環根軌跡。,解：,開環極點：,p,1,=0,，,p,2,=-1,，,p,3,=-2,無開環有限零點。,(2),n,=3，根軌跡有3條分支；,(3),K,=0時，根軌跡起始于,p,1,，,p,2,，,p,3,K,時，皆趨于無窮遠處；,(4)實軸上的根軌跡區段：,(-1,0)，(-,-2),(5),漸近線,：,(6)分離點
5、,s,d,：,由公式,解之，得,s,d,=-0.42,s,d,=-1.58(舍掉),(7)分離角：,(8)根軌跡與虛軸交點坐標（即臨界增益點）：,令,s=,j,，代入特征方程,將實部和虛部分別寫成方程式,解之，得,所以，與虛軸交點坐標為,臨界增益,第5章 頻率域方法,一,、頻率特性的基本概念,在正弦信號作用下，輸出信號的穩態分量與輸入信號的復數比。,若用 表示，則有,稱為系統（元件）的頻率特性，,它描述了在不同頻率下系統（或元件）傳遞正弦信號的能力,。,P,頻率特性在復平面上的表示,例 系統單位階躍響應,確定系統的頻率特性。,二、繪制系統開環,Bode,圖的方法,（1）將系統開環頻率特性 寫成
6、以時間常數表示、以典型環節頻率特性連乘的形式。,（2）求出各環節的轉折頻率，并從小到大依次標在對數坐標圖的橫坐標上。,（3）按傳遞系數,K,計算,20lg,K,的分貝值，過,=1,這一點，繪制斜率為 的直線，此即為低頻段的漸近線（或其延長線）。,（4）從低頻漸近線開始，在,軸從左到右（即沿著頻率增大）的方向，每遇到一個轉折頻率，就按照,特定規律,改變一次對數幅頻特性曲線的斜率，直至經過全部轉折頻率為止。,已知單位負反饋系統的開環傳函,畫開環對數幅頻漸近特性線。,三,、頻率域穩定判據,奈氏判據,：,系統閉環系統穩定的充分必要條件是：開環幅相頻率特性曲線曲線,GH,逆時針包圍（,1，,j,0）點的
7、圈數N等于開環傳遞函數正實部極點個數P的一半.,也可采用,穿越法,。設N,為開環幅相頻率特性曲線,正,穿越（1，,j,0）點左側負實軸的次數（從上往下穿越），N,表示負穿越的次數（從下往上穿越），則,2、對數頻率穩定判據,(定理內容),3、穩定裕度,(1)相角裕度,由于 ，因此在,Bode,圖中，相角裕度表現為,L,(,)=0,dB,處的相角 水平線之間的距離。,(2)模穩定裕度,對于最小相位系統，欲使系統穩定，就要求相角裕度,0和模穩定裕度,h,1,。,一階系統和二階系統的模穩定裕度為無窮大,。,(3)截止頻率和穿越頻率的求法一定要掌握,例 已知開環傳函，求相角裕度。,超前,校正,校正網絡特點,滯后,校正,滯后超前,校正方法,應用場合,效果,幅值增加,相角超前,幅值衰減,相角遲后,幅值衰減,相角超前,滯后超前,均不奏效,第六章 控制系統的設計與校正,反饋校正的幾種作用,利用反饋改變局部結構、參數,利用反饋削弱非線性因素的影響,反饋可提高對模型攝動的不靈敏性,利用反饋可以抑制干擾,只有在,s,2,max,的條件下，采樣后的離散信號,f,*,(,t,)才有可能無失真地恢復到原來的連續信號。,max,為連續信號的上限頻率。,香農（Shannon）采樣定理,
自動控制理論_24期末復習
