胡寿松第五版 自动控制原理总复习.doc

第1章 自动控制的一般概念n 1.1 自动控制的基本原理与方式n 1.2 自动控制系统的分类n 1.3 对自动控制系统的基本要求1什么是自动控制：所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（控制器），使机器、设备或生产过程（被控对象）的某个工作状态或参数（被控变量）自动地按照预定规律运行。2自动控制系统是指由控制装置与被控对象结合起来的，能够对被控对象的一些物理量进行自动控制的一个有机整体3被控对象：要求实现自动控制的机器设备、生产过程，或其他对象4被控制量：指被控制系统所要控制的物理量，一般指系统的输出量5控制量：可以被改变，并影响被控制量的物理量，一般指系统的输入量6扰动：破坏控制量与被控制量之间正常函数关系的因素，称为系统的扰动7控制装置：能够对被控对象起控制作用的设备总称【控制器，控制阀】8检测装置：测量系统某些物理量值的装置【温度传感器】热水系统方框图控制器控制阀加热水箱温度传感器输出温度测量值蒸汽流量偏差阀门开度干扰9 对控制系统的基本要求基本要求：稳定性、快速性、准确性（稳、快、准）、抗干扰（1）稳定性：稳定的控制系统，其被控量偏离期望值的初始偏差应随时间变化趋于零恒值系统：被控量恢复设定值随动系统：被控量跟踪到新的值（2）快速性：指过渡过程的形式和快满，称为动态性能（3）准确性：指过渡过程结束后稳态误差越小越好稳态误差：指过渡过程结束后，希望的输出量与实际输出量之间的误差1.3.2 典型外作用几种典型输入：阶跃函数，斜坡函数，加速度函数脉冲函数，正弦函数拉普拉斯变换第2章 控制系统的数学模型2.1 控制系统的时域数学模型2.1.1 控制系统微分方程的建立2.1.2 线性系统的特性2.1.3 线性定常微分方程求解2.1.4 非线性微分方程的线性化2.2 控制系统的复数域数学模型2.2.1 传递函数的定义和性质2.2.2 传递函数的零点和极点2.2.3 典型环节的传递函数2.3 控制系统的结构图2.3.1 结构图的基本元素2.3.2 几个基本概念及术语2.3.3 结构图的绘制2.3.4 结构图的简化2.4 信号流图与梅森增益公式2.4.1 信号流图的组成及性质2.4.2 信号流图的绘制2.4.3 梅森增益公式第3章 线性系统的时域分析法3.1 系统时间响应的性能指标3.1.1 动态过程与稳态过程3.1.2 动态性能与稳态性能3.2 一阶系统的时域分析3.2.1 一阶系统的数学模型3.2.2 单位阶跃响应3.2.3 单位脉冲响应3.2.4 单位斜坡响应3.2.5 单位加速度响应3.3 二阶系统的时域分析3.3.1 二阶系统的数学模型3.3.2 单位阶跃响应3.3.3 欠阻尼二阶系统动态过程分析3.3.4 过阻尼二阶系统动态过程分析3.3.5 单位斜坡响应3.3.6 二阶系统性能的改善3.5 线性系统的稳定性分析3.5.1 稳定的基本概念3.5.2 线性系统稳定的充要条件3.5.3 劳斯赫尔维茨稳定判据3.6 线性系统的稳态误差3.6.1 误差与稳态误差3.6.2 系统类型3.6.3 阶跃输入作用下的稳态误差3.6.4 斜坡输入作用下的稳态误差3.6.5 加速度输入作用下的稳态误差3.6.6 扰动作用下的稳态误差3.6.7 减小或消除稳态误差的措施第4章 线性系统的根轨迹法4.1 根轨迹法的基本概念根轨迹：开环系统某一参数从零变化到无穷时，闭环系统特征方程的根在平面上变化的轨迹理解：n 根轨迹是闭环特征根的轨迹 n 闭环特征根就是闭环系统的极点 n 闭环系统的极点决定了系统的稳定性等性质 n 有参数变化，特征方程的根相当于某个参数的函数4.1.2 根轨迹方程根轨迹就是当K*变化时，系统所有闭环极点的集合，也就是当K*变化时，满足根轨迹方程的所有解的集合。 n 相角条件是绘制根轨迹的充分必要条件n 要确定一个测试点是否在根轨迹上，只需要看其否满足相角条件 n 确定根轨迹上某一点的K*值时，才使用模值条件4.2 根轨迹的绘制4.3 广义根轨迹4.3.1 参数根轨迹4.3.2 附加开环零点的作用：作用1：改变稳定性；作用2：改善动态性能4.3.3 零度根轨迹第5章 线性系统的频域分析法5.1 频率特性什么叫频率特性？一个稳定的线性系统，当输入正弦信号时，则输出信号是与输入同频率、但幅值和相位（一般）不同的正弦信号。三种模型的关系频率特性曲线：1、幅相频率特性曲线奈奎斯特（Nyquist）曲线，或极坐标图2、对数频率特性曲线伯德（Bode）图3、对数幅相特性曲线尼柯尔斯（Nichols）图5.2 典型环节的频率特性5.2.4 开环幅相曲线的绘制（1）确定在=0+和处的点在低频段，即起点处 即幅相曲线终于坐标原点 ；终止角（2）确定与实轴的交点，即Q()=05.2.5 开环对数频率特性曲线的绘制绘制幅频特性曲线的步骤1）开环传函按典型环节分解2）确定各环节交接频率3）绘制低频段渐近线根据频率特性曲线确定系统传递函数，仅适用于最小相位系统5.3 频率域稳定判据1、Nyquist稳定判据 5.4 稳定裕度 各种频域指标的意义 的定义和意义； 的定义第6章 线性系统校正频域指标：相角裕度，幅值裕度，谐振峰值，闭环带宽，静态误差系数一般采用频率法校正校正方法：1）串联校正，2）反馈校正，3）复合校正