自动控制原理知识点总结1~3章

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1、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

2、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

3、主要原则有：主反馈原则、补偿原则、复合控制原则。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

4、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(Maso n)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G (s )= KR (s )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G () C (s)KGVs 丿=R(s ) Ts +1其输出量不能瞬时元成与输入量元全致 的变化积 分 环 节G ( ) C (s)1GVs 丿=R(s) Ts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

5、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，输出才反向积分而卜降。常用积分环 节来改善系统的稳态性能微 分 环 节G (s )= TsR ks)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G c1若输入为一阶跃信号，则动态响应应具有 振荡的形式B= R (s )= T2 s 2 + 2g Ts +1时 滞 环 节G ( ) C C)1GVs

6、 丿=(a = e -ts =R (s 丿ecs输出波形与输入波形相同，但延迟了时间 T。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G(s)= G (s)G (s)H(s)= G(s)H(s)系统的闭 环传递函 数给定信号R (s)作用，设D (s)=0质)C(s)G (s)G (s)G(s)-RQ - 1 + G C )G ()H C ) 1 + G C

7、 )H C )1 2扰动信号D (s)作用， 设 R(s)=O不()C(s)G ()G C)d DO 1 + G ()G(S)H(s) 1 + GC)H(s)1 2系统的误 差传递函 数给定信号R(s)作用， 设D (s )=0不()E(s)11er RO 1 + G (s )G (S )H (s) 1 + G (s )H (s)1 2扰动信号D(s)作用， 设 R(s)=O壬()E(s)-G (s)H(s)-G (s)H(s)ed DCO 1 + G (s)G(S)HC) 1 + GC)HC)1 2第三章1、上升时间t : t指系统响应从零开始，第一次上升到稳态值所需的时间。rr2、峰值时间

8、t : t指系统响应从零开始，第一次到达峰值所需的时间。3、超调量b % (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t (快速性)：t指系统响应应从零开始，达到并保持在稳态值的土ss5% (或土2%)误差范围内，即响应进入并保持在5% (或土2%)误差带之内所 需的时间。5、稳态误差e :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。ss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

9、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：g阻尼比，g值越大，系统的平稳性越好，超调越小；g值越小， 系统响应振荡越强，振荡频率越咼。当g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 t ： C(t )= 1 -rre皂 sin6 t +卩）=1由此式可得1 -g 2冗一B冗一pt =rd V1 -g 2dn9、峰值时间t :根据tP冗其中卩=p的定义，可采用求极值的方法来求取它，得d，-；1 -g 2dn10、超调量b % :b %

10、 二 e / i-g 2 x 100%11、调节时间 t ：st =丄 0.68)土 5%误差带 s gn= 丄(g 0.7之后又有gT t J。即g太大或太小，快速性均变差。s16、准确性： g 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； 否贝系统不稳定，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。k n c

11、 +1)19、系统的开环传递函数一般表达式为：G(s)H(s)= i=1 /Xn m)sv n (t +1)jj=1K 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T.、T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 ij统的无差度。A20、系统的稳态误差可表示为e - lim Sn ssrs to i + KSV21、给定信号作用下系统稳态误差essr系 统 型 号阶跃信号输入R (s )= Ros速度信号输入R (s )=第s 2加速度信号输入R (s )=你s 3稳态 误 差Re =ossr 1 + Kpve = o-ssrKvae = o-

12、ssrKa静态位置误差系数Kp静态速度误差系数Kv静态加速度误差系数KaK = lim KP s to S vK = lim Kvs to Sv_1K = lim Kas to Sv -20R 0 1 + K poocoI0V-j0VcoII00aa22、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。