自控原理復(fù)習(xí)材料

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1、北京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院自控原理復(fù)習(xí)資料3603A黨支部供北京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院第一章自動控制的一般概念1、概念自動控制的任務(wù)：使被控對象的被控量等于給定值。自動控制系統(tǒng)：是指能夠完成自動控制任務(wù)的設(shè)備，一般由控制裝置和被控對象組成。2、自動控制的基本方式北京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院3、本章重點(diǎn)根據(jù)已知自動控制系統(tǒng)，能夠畫出系統(tǒng)的方框圖，清楚系統(tǒng)屬于何種控制方式，并能找出被控對象、被控量、給定值和干擾量。第二章自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型1、控制系統(tǒng)微分方程的建立根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)各變量之間的關(guān)系建立微分方程，確定系統(tǒng)和各元件的輸入和輸出變量。2、傳遞函數(shù)定義：零初始條件下，系統(tǒng)輸出與輸入的拉普拉斯變

2、換之比，即，傳遞函數(shù)完全由系統(tǒng)的參數(shù)、結(jié)構(gòu)決定，與外界輸入無關(guān)。3、典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)（1）、比例環(huán)節(jié)，。（2）、積分環(huán)節(jié)，。（3）、微分環(huán)節(jié)，。（4）、慣性環(huán)節(jié)，。（5）、一階微分環(huán)節(jié)，。（6）、二階振蕩環(huán)節(jié)，。（7）、二階微分環(huán)節(jié)，。（8）、延時環(huán)節(jié)，。其中，前面七種典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)經(jīng)常使用，大家要記住。4、動態(tài)結(jié)構(gòu)圖（1）、動態(tài)結(jié)構(gòu)圖一般由四種基本單元組成：信號線，方框，引出點(diǎn)，綜合點(diǎn)。（2）、動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的幾種常用等效變換北京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院5、梅森公式梅森公式一般形式為。式中，——待求傳遞函數(shù)；——特征式，且；——第k條前向通道的總傳遞函數(shù)；——特征式中，將與第k條前向通道接

3、觸的回路所在項出去后的余下部分，稱為余子式；——各回路的“回路傳遞函數(shù)”之和；——兩兩不接觸的回路的“回路傳遞函數(shù)”乘積之和；——三三不接觸的回路的“回路傳遞函數(shù)”乘積之和。6、本章重點(diǎn)熟記常用的典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；熟練化簡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，得到系統(tǒng)傳遞函數(shù)；熟練掌握梅森公式，并應(yīng)用其化簡復(fù)雜結(jié)構(gòu)圖得傳遞函數(shù)。第三章時域分析法1、系統(tǒng)的時間響應(yīng)一個系統(tǒng)的時間響應(yīng)，取決于系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)、參數(shù)（即傳遞函數(shù)），系統(tǒng)初始狀態(tài)以及外界輸入。典型初始狀態(tài)為零狀態(tài)。2、典型外作用（1）、單位階躍作用，；（2）、單位斜坡作用，；（3）、單位脈沖作用，；北京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院（4）、正弦作用，。3、階躍響應(yīng)的重要

4、性能指標(biāo)（1）、調(diào)節(jié)時間：在單位階躍響應(yīng)曲線的穩(wěn)態(tài)值附近，?。ɑ颍┳鳛檎`差帶，響應(yīng)曲線達(dá)到并不再超出該誤差帶的最小時間，標(biāo)志系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)過程反映系統(tǒng)的快速性。（2）、超調(diào)量：在響應(yīng)過程中，超出穩(wěn)態(tài)值的最大偏離量與穩(wěn)態(tài)值的比值，，反應(yīng)系統(tǒng)的平穩(wěn)性。（3）、穩(wěn)態(tài)誤差：時間趨于無窮時，系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的實際值（穩(wěn)態(tài)值）與期望值之差，即，反映系統(tǒng)的響應(yīng)精度。4、一、二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)（1）、一階系統(tǒng)1）、傳遞函數(shù)，T為時間常數(shù)。2）、單位階躍響應(yīng)，。對應(yīng)5%誤差帶的調(diào)節(jié)時間=3T對應(yīng)2%誤差帶的調(diào)節(jié)時間=4T（2）、二階系統(tǒng)1）、傳遞函數(shù)，為阻尼比，為無阻尼振蕩頻率。2）、系統(tǒng)特征方程：=0。當(dāng)0

5、<<1時，特征方程有一對實部為負(fù)的共軛復(fù)根，系統(tǒng)時間響應(yīng)具有振蕩性，為欠阻尼狀態(tài)。當(dāng)=1時，特征方程有兩個相等的負(fù)實根，為臨界阻尼狀態(tài)。當(dāng)>1時，特征方程有兩個不相等的負(fù)實根，為過阻尼狀態(tài)。對于臨界阻尼和過阻尼狀態(tài)，系統(tǒng)的時間響應(yīng)均無振蕩。當(dāng)=0時，特征方程有一對純虛根，，為零阻尼狀態(tài)，系統(tǒng)時間響應(yīng)為等幅振蕩。當(dāng)=0時，特征方程有正實部的根，為負(fù)阻尼狀態(tài)，此時系統(tǒng)不穩(wěn)定。北京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院3）、階躍響應(yīng)>1過阻尼狀態(tài)時，，相當(dāng)于兩個時間常數(shù)不同的慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)。調(diào)節(jié)時間：時，；，=1.25，；，>1.25，。此時，過阻尼狀態(tài)無超調(diào)量。0<<1欠阻尼狀態(tài)時，，令，，則，成為阻尼角振蕩頻率

6、。阻尼角。性能指標(biāo)：上升時間；峰值時間；超調(diào)量；調(diào)節(jié)時間：<0.8時，（對應(yīng)5%誤差帶），（對應(yīng)2%誤差帶）。5、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析1）、概念：系統(tǒng)的穩(wěn)定性只取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，與初始條件及外作用無關(guān)。2）、穩(wěn)定的數(shù)學(xué)條件：系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)的特征方程（即閉環(huán)傳遞函數(shù)的分母）的所有特征根都具有負(fù)實部，即在s平面的左半平面，當(dāng)實部為零時，處于穩(wěn)定與不穩(wěn)定的臨界狀態(tài)，由于受到擾動后不能恢復(fù)原來的狀態(tài)，亦歸為不穩(wěn)定狀態(tài)。3）、穩(wěn)定性判據(jù)見課本90-93頁，大家重點(diǎn)掌握勞思判據(jù)。6、穩(wěn)態(tài)誤差分析及計算1）穩(wěn)態(tài)誤差一般有兩種定義：a、，b、，當(dāng)系統(tǒng)為單位負(fù)反饋時，兩種定義統(tǒng)一。2）、穩(wěn)態(tài)誤差計算公式：，

7、式中北京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院，前提是，所有極點(diǎn)均具有負(fù)實部。大家注意看看課本P100例3-12.7、穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系設(shè)為系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中積分環(huán)節(jié)的數(shù)目。，系統(tǒng)為0型系統(tǒng)，其對階躍輸入的穩(wěn)態(tài)誤差為常值，對斜坡輸入和等加速輸入的穩(wěn)態(tài)誤差均為。，系統(tǒng)為I型系統(tǒng)，其對階躍輸入穩(wěn)態(tài)誤差為0，對斜坡輸入穩(wěn)態(tài)誤差為常值，對等加速輸入穩(wěn)態(tài)誤差為。，系統(tǒng)為II型系統(tǒng)，其對階躍輸入和斜坡輸入的穩(wěn)態(tài)誤差為0，對等加