自动控制原理知识点总结1-3章.pdf

自动控制原理知识点总结第一章第一章 1、自动控制：是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。2、被控制量：在控制系统中按规定的任务需要加以控制的物理量。3、控制量：作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星也称控制输入。4、扰动量：干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量，也称扰动输入或干扰掐入。5、反馈：通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端，与输入信号相比较。反送到输入端的信号称为反馈信号。6、负反馈：反馈信号与输人信号相减，其差为偏差信号。7、负反馈控制原理：检测偏差用以消除偏差。将系统的输出信号引回插入端，与输入信号相减，形成偏差信号。然后根据偏差信号产生相应的控制作用，力图消除或减少偏差的过程。8、自动控制系统的两种常用控制方式是开环控制和闭环控制。9、开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系 特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差，控制精度也不高。10、闭环控制：控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对被控过程的影响。主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。11、控制系统的性能指标主要表现在：（1）、稳定性：系统的工作基础。（2）、快速性：动态过程时间要短，振荡要轻。（3）、准确性：稳态精度要高，误差要小。12、实现自动控制的主要原则有：主反馈原则、补偿原则、复合控制原则。第二章第二章 1、控制系统的数学模型有：微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性。2、传递函数：在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换域系统输入量的拉普拉斯变换之比 3、求传递函数通常有两种方法：对系统的微分方程取拉氏变换，或化简系统的动态方框图。对于由电阻、电感、电容元件组成的电气网络，一般采用运算阻抗的方法求传递函数。4、结构图的变换与化简 化简方框图是求传递函数的常用方法。对方框图进行变换和化简时要遵循等效原则：对任一环节进行变换时，变换前后该环节的输人量、输出量及其相互关系应保持不变。化简方框图的主要方法就是将串联环节并联环节和基本反馈环节用一个等效环节代替。化简方框图的关键是解除交叉结构，即移动分支点或相加点，使被简化的环节中不存在与外部直接相连的分支点和相加点。5、利用梅森(Mason)公式求传递函数。6、七个典型环节的传递函数典型环节传递函数特点比例环节 KsRsCsG输出不失真、不延迟、成比例地复现输入信号的变化，即信号的传递没有惯性惯性环节 1KGTssRsCs其输出量不能瞬时完成与输入量完全一致的变化积分环节 s1GTsRsCs输出量与输入量对时间的积分成正比。若输入突变，输出值要等时间 T 之后才等于输入值，故有滞后作用。输出积累一段时间后，即使输入为零，输出也将保持原值不变，即具有记忆功能只有当输入反向时，输出才反向积分而下降。常用积分环节来改善系统的稳态性能微分环节 TsGsRsCs输出与输入信号对时间的微分成正比，即输出反映输入信号的变化率，而不反映输入量本身的大小。因此，可由微分环节的输出来反映输入信号的变化趋势，加快系统控制作用的实现。常用微分环节来改善系统的动态性能振荡环节 12T1G22TsssRsCs若输入为一阶跃信号，则动态响应应具有振荡的形式时滞环节 sesRsCs1eGs输出波形与输入波形相同，但延迟了时间。时滞环节的存在对系统的稳定性不利7、系统的开环传递函数、闭环传递函数、误差传递函数系统的反馈量 B（s）与误差信号 E（s）的比值，称为闭环系统的开环传递函数。系统的闭环传递函数分为给定信号 R（s）作用下的闭环传递函数和扰动信号 D（s）作用下的闭环传递函数系统的开环传递函数 sHsGsHsGsGssG21kEBs给定信号R（s）作用，设D（s）=0 sHsGsGsHSGsGsGsGss11RCs2121系统的闭环传递函数扰动信号D（s）作用，设R（s）=0 sHsGsGsHSGsGsGssd11DCs2212给定信号R（s）作用，设D（s）=0 sHsGsHSGsGsser1111REs21系统的误差传递函数扰动信号D（s）作用，设R（s）=0 sHsGsHsGsHSGsGsHsGssed11DEs2212第三章第三章 1、上升时间：指系统响应从零开始，第一次上升到稳态值所需的时间。rtrt2、峰值时间：指系统响应从零开始，第一次到达峰值所需的时间。ptpt3、超调量(平稳性)：指系统响应超出稳态值的最大偏离量占稳态值的百分%比。4、调节时间（快速性）：指系统响应应从零开始，达到并保持在稳态值的stst5%（或2%）误差范围内，即响应进入并保持在5%（或2%）误差带之内所需的时间。5、稳态误差：稳态误差指系统期望值与实际输出的最终稳态值之间的差值。sse这是一个稳态性能指标。6、一阶系统的单位阶跃响应：从输入信号看，单位斜坡信号的导数为单位阶跃信号，而单位阶跃信号的导数为单位脉冲信号。相应的，从输出信号来看，单位斜坡响应的导数为单位阶跃响应，而单位阶跃响应的导数是单位脉冲响应。由此得出 线性定常系统的一个重要性质;某输入信号的输出响应，就等于该输出响应的导数；同理，某输入信号积分的输出响应，就等于该输入信号输出响应的积分。7、二阶系统：阻尼比，值越大，系统的平稳性越好，超调越小；值越小，系统响应振荡越强，振荡频率越高。当为 0 时，系统输出为等幅振荡，不能正常工作，属不稳定。8、上升时间：由此式可得rt 1sin11t2rrdtteCrn其中21ndrt21arctan9、峰值时间：根据的定义，可采用求极值的方法来求取它，得ptpt2d1npt10、超调量：%100%21/e11、调节时间：5%误差带st68.03nst 2%误差带76.03nst当大于上述值时，可采用近似公式计算：7.145.61nst12、稳态误差：ssensse213、在系统稳定的前提下，主要分析系统的动态性能和稳态性能。动态性能包括平稳性和快速性，稳态性能是指准确性。14、平稳性：主要有决定，平稳性越好。当=0 时，系统等幅%振荡，不能稳定工作。一定时，系统平稳性变差。dn15、快速性：当 n一定时，若较小，则，而当0.7 之后又有st。即太大或太小，快速性均变差。st16、准确性：的增加和的减小虽然对于系统的平稳性有利，但将使得系统n跟踪斜坡信号的稳态误差增加17、系统稳定的充要条件：系统的所有特征根的实部小于零，其特征方程的根部都在 S 左半平面18、劳斯判据：若特征方程式的各项系数都大于零（必要条件），且劳斯表中第一列元素均为正值，则所有的特征根均位于 s 左半平面，相应的系统是稳定的；否则系统不稳定，且第一列元素符号改变的次数等于该特征方程的正实部根的个数。19、系统的开环传递函数一般表达式为：mnTsKsHsGvnjjvmii1111K 为系统的开环增益，即开环传递函数中各因式的常数项为 1 时的总比例系数；、为时间常数；v 为积分环节的个数，由它表征系统的类型，或称其为系ijT统的无差度。20、系统的稳态误差可表示为vNsssrSKSAse1lim021、给定信号作用下系统稳态误差 ssre系统型号阶跃信号输入 0RR ss速度信号输入 02vR ss加速度信号输入 03aR ss稳态误差pKR1e0ssrv0ssrveKa0ssraeK静态位置误差系数pK静态速度误差系数vK静态加速度误差系数aKvsSK0plimK10vlimKvsSK20alimKvsSK001pRK00vvK000aaK22、稳态误差是衡量系统控制精度的性能指标。稳态误差可分为，由给定信号引起的误差以及由扰动信号引起的误差两种。稳态误差也可以用误差系数来表述。系统的稳态误差主要是由积分环节的个数和开环增益来确定的。为了提高精度等级，可增加积分环节的数目；为了减少有限误差，可增加开环增益。但这样一来都会使系统的稳定性变差。而采用补偿的方法，则可保证稳定性的前提下减小稳态误差。