文档介绍：自动控制原理
第一章自动控制系统的基本概念
第二章控制系统数学模型的建立
第三章时域分析法
第四章根轨迹分析法
第五章频域分析法
第六章线件控制系统的校正
第七章离散控制系统
第一章自动控制的基本概念
要求
了解自动控制的基本概念,掌握自动控制系统的类型、组成及所研究的
主要內容,掌握开环控制与闭环控制,了解自动控制理论的发展应用状况,
明确本课程的特点、学****方法及基本要求。
重点难点
反馈控制的基本原理,如何由系统原理图形成系统的原理方框图及判别
控制方式的方法。
旬动控制糸统的一般组成及控制糸统的原则性方框
控制信
干
「比较器编差控制器执行器
控制量
被控量
被控对象
给定值
测量值
检测变送器
轴入壁<控制器
控制量
被控对象输出
反馈量
则量元件
第二章控制系统数学模型的建立
要求
掌握控制系统微分方程的建立,传递函数的基本概念和定义,传递函数
的性质,基本环节及传递函数,控制系统方框图及其绘制,方框图的变换规
则,典型系统的方框图与传递函数,方框图的化简,用梅森增益公式化简信
号流图。
重点难点
用微分方程、传递函数、动态结构图和信号流程图表征控制系统的基本
方法,各种数学模型表达形式之间的相互转换关系,化简原则与方法
拉氏变换的基本定理
1)线性定理
Lf1(t)+f2(1)]=Lf1()]+L2()=F1(s)+F2(s)
LLkf(t)]=kF(s)
2)微分定理:如果初始条件f(O)=f"(O)=…
(O)=0
成立则有Lf(t)]=s"F(S)
第二章控制系统数学模型的建立
拉氏变换的基本定理
积分定理
个函数积分后再取拉氏变换等于这个函数的拉氏变换除以复参数s,即
LlL f(t )dt]=L[f(t]=-F(S
重复运用上式可以推出
dt dt
f(,_I
4)初值定理
lim f(t)=f(0)=limsF(s
5)终值定理
lim f(=f(oo)=lim sF(S
t→十0
第二章控制系统数学模型的建立
传递函数定义:
初始条件为零时,线性定常系统或元件输出信号的拉氏变换与输入信号的拉
氏变换的比,称为该系统或元件的传递函数
G(s)
C(s)
R(S)
传递函数的性质
1传递函数是复变量S的有理真分式函数,具有复变函数的所有性质。msn且所有系数均为
2传递函数是以系统本身的参数描述的线性定常系统输入量与输出量的关系式,它表达了系
统内在的固有特性,只与系统的结构、参数有关,而与输入量或输入函数的形式无关
3传递函数与微分方程有相通性
4传递函数G(s)的拉氏反变换是脉冲响应g(t)。g(t)是系统在单位脉冲6(t)输入时
的输出响应
5传递函数式可表示成
G(s)
ao(s-P Xs-P2.(5-P)+.I(s-z)
b(s-x1)(s-2)…(
第二章控制系统数学模型的建立
●传递函数的求取方法
●典型环节的传递函数
●控制系统结构图的绘制方法与步骤,化简原则等。
●信号流图的性质方法与化简方法,利用梅逊增益公式求取系统传递函数等
之增蓝
第K前相遭效的路增益
△-号流图的特征式即
△=1
SLL
L,L,L。+
所有回踣增益之矛
∑L1--每两互不接触回路增勰积之和
,—-每三个工不接触回路乘
总的在实鞭斯通建物参独的
第三章时域分析法
要求
理解典型输入信号的作用机理,明确自动控制系统的时堿指标,掌握一
阶、二阶系统的响应形式,熟练掌握分析判定系统稳定的条件、稳定判据及
其应用,掌握稳态误差的概念和计算方法,明确系统阶跃响应与极点位置的
关系。
重点难点
阶、二阶系统的响应形式,分析判定系统稳定的条件、稳定判据及其
应用,稳态误差的概念和计算方法
时域性能指标
1稳态误差e
es=lim[r(t)-c(t)
3调整时间ts
4峰值时间t
5延迟时间d
6最大超调量M
C(tn)-c(∞)
M
100%
c(∞)
第三章时域分析法
阶系统的时域分析
●二阶系统的时域分析
二阶无阻尼、欠阻尼、临界阻尼和过阻尼系统四种情况的
阻尼系数、特征根、极点分布和单位阶跃响应如下表所示
阻尼系数
极点位置
单位阶跃响应
=+
5=0无阻尼|S2=
对共轭虚根
等细同期振荡
Jo
袁减荡
<<L,欠阻尼5=如、=5概左半平面)
5=1,临界阻
(重根)对负实三根
2>1,过阻尼
=-@+0
两个互异负
单调上升
24681012