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
第五章频琙分析法
第六章线性控制系统的校正
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
的主要内容,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
自动控制糸统的一般组成及控制糸统的原則性方框图
控制信号
干扰
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
控制器
被控对象
反馈量
测量元件
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
LLf1(t)+f2(t)=L[f1()]+L[f2(t)]=F1(s)+F2(s)
LIKf(o]=kF(s)
2)微分定理:如果初始条件f(O)=f"(0)=…=f(m)(0)=0
成立,则有L[f()]=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
3)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
f(t)d]=-Lf(t)]=-F(s)
重复运用上式可以推出
dt di
f(tdt
4)初值定理
lim f(t)=f(0)=limsF(s
S→
5)终值定理
lim f(t)=f(+oo)=limsF(s)
→+
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
C(s
R(
传递函数的性质
,具有复变函数的所有性质。m≤n且所有系数均为
,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
(s)的拉氏反变换是脉冲响应g(t)。g(t)是系统在单位脉冲δ(t)输入
时的输出响应。
5传递函数式可表示成
a(s-ps-B)“()k低
G(s)=bs-=Xs-2)…(s-z
∏I(s-p)
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
p
D
芧K条前相通的通路增
△信号流图的特征式即
△=1-∑La+∑LL。-∑LL。L+
其中:∑L--所有回路增益之和
L--每两不接触回路增颯积之和
LaLL,--每三个互不接触回路尴乘
在Δ除齿与条前向通道相接触的
后的特征式称为前向通特征式的余子式
第三章时域分析法
要求:
理解典型输入信号的作用杋理,明确自动控制系统的时域指标,掌握
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:
lim[r(t)-c(t)]
上升时间tr
4峰值时间t
5延迟时间td
C(n)-c(∞)
M
c(∞)×1009
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
特征根
极点位置
单位阶跃响应
c(t)
0无阻尼|S2=士j
对共轭虚根
等幅周堋振荡
衰减振荡
<5<1,欠阻尼|=c+间q-根(左半平面)
临界阻s2=(重根
对负实重根
单调上升
>L,过阻尼
两个互异