自動控制原理課程綜述報(bào)告

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1、HEFEIUNIVERSITY自動控制原理課程綜述報(bào)告系　　　別電子信息與電氣工程系班級自動化姓　　　名學(xué)號完成時間2011/12/30摘要：在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的眾多領(lǐng)域中，自動控制技術(shù)起著越來越重要的作用。自動控制是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置（稱控制裝置或控制器），使機(jī)器，設(shè)備或生產(chǎn)過程（統(tǒng)稱被控對象）的某個工作狀態(tài)或參數(shù)（即被控制量）自動地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。關(guān)鍵詞：正文：根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖的等效變換和簡化或者應(yīng)用信號流圖與梅森公式求傳遞函數(shù)一、控制系統(tǒng)3種模型，即時域模型----微分方程；復(fù)域模型——傳遞函數(shù)；頻域

2、模型——頻率特性。其中重點(diǎn)為傳遞函數(shù)。在傳遞函數(shù)中，需要理解傳遞函數(shù)定義（線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是在零初始條件下，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換式與輸入量的拉氏變換式之比）和性質(zhì)。二、結(jié)構(gòu)圖的等效變換和簡化---實(shí)際上，也就是消去中間變量求取系統(tǒng)總傳遞函數(shù)的過程。1．等效原則：變換前后變量關(guān)系保持等效，簡化的前后要保持一致2．結(jié)構(gòu)圖基本連接方式只有串聯(lián)、并聯(lián)和反饋連接三種。如果結(jié)構(gòu)圖彼此交叉，看不出3種基本連接方式，就應(yīng)用移出引出點(diǎn)或比較點(diǎn)先解套，再畫簡。其中：引出點(diǎn)前移在移動支路中乘以。（注意：只須記住此，其他根據(jù)倒數(shù)關(guān)系導(dǎo)出即可）；引出點(diǎn)后移在移動支

3、路中乘以；相加點(diǎn)前移在移動支路中乘以；相加點(diǎn)后移在移動支路中乘以。三.應(yīng)用信號流圖與梅森公式求傳遞函數(shù)梅森公式：式中，P—總增益；n—前向通道總數(shù)；Pk—第k條前向通道增益；△—系統(tǒng)特征式，即Li—回路增益；∑La—所有回路增益之和；∑LbLc—所有兩個不接觸回路增益乘積之和；∑LdLeLf—所有三個不接觸回路增益乘積之和；△k—第k條前向通道的余因子式，在△計(jì)算式中刪除與第k條前向通道接觸的回路。一般給出的是結(jié)構(gòu)圖，若用梅森公式求傳遞函數(shù)，則必須先畫出信號流圖。注意2：在應(yīng)用梅森公式時，一定要注意不要漏項(xiàng)。前向通道總數(shù)不要少，各個回路不要漏。

4、線性系統(tǒng)的時域分析四、時域分析方法和思路：已知系統(tǒng)輸入和系統(tǒng)模型，求時域響應(yīng)。例1：求一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。1）輸入，則其拉氏變換為，則2）3）對上式取拉氏反變換，得其響應(yīng)單位階躍信號的響應(yīng)為：五、線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是閉環(huán)特征根均需具有負(fù)實(shí)部或者說的極點(diǎn)都在在s平面右半部分。---系統(tǒng)穩(wěn)定性是系統(tǒng)本來的固有特性，與外輸入信號無關(guān)。1．只有當(dāng)系統(tǒng)的特征根全部具有負(fù)實(shí)部時，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定。2．如果特征根中有一個或一個以上具有正實(shí)部，則這表明系統(tǒng)不穩(wěn)定；3．如果特征根中具有一個或一個以上的零實(shí)部根，而其余的特征根均具有負(fù)實(shí)部，則脈沖響應(yīng)函數(shù)趨于常

5、數(shù)，或者趨于等幅正弦(余弦)振蕩，稱為臨界穩(wěn)定。六、二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)及其欠阻尼情況下指標(biāo)計(jì)算1．熟悉二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的3個對應(yīng)關(guān)系，即：不同阻尼比類型—不同單位階躍的時間響應(yīng)波形圖---不同系統(tǒng)穩(wěn)定性2．二階系統(tǒng)欠阻尼單位階躍響應(yīng)的指標(biāo)計(jì)算：欠阻尼二階系統(tǒng)上升時間、峰值時間、調(diào)節(jié)時間、超調(diào)量計(jì)算（公式必須牢記），其中，阻尼角，阻尼振蕩頻率七、附加閉環(huán)負(fù)實(shí)零點(diǎn)對系統(tǒng)影響具有閉環(huán)負(fù)實(shí)零點(diǎn)時的二階系統(tǒng)分析對系統(tǒng)的作用表現(xiàn)為：1.僅在過渡過程開始階段有較大影響；2.附加合適的閉環(huán)負(fù)實(shí)零點(diǎn)可使系統(tǒng)響應(yīng)速度加快，但系統(tǒng)的超調(diào)量略有增大；3.負(fù)實(shí)零點(diǎn)

6、越接近虛軸，作用越強(qiáng)。八、利用勞斯判據(jù)判定系統(tǒng)穩(wěn)定性并求使得系統(tǒng)穩(wěn)定的參數(shù)條件。1．根據(jù)特征方程：，則線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是勞斯表首列元素均大于零；首列系數(shù)符號改變次數(shù)與分布在s平面右半部的極點(diǎn)個數(shù)相同。2．勞斯表特殊情況時，系統(tǒng)臨界穩(wěn)定或者不穩(wěn)定。3．如果系統(tǒng)穩(wěn)定，則特征方程系數(shù)同號且不缺項(xiàng)；4．利用勞斯判據(jù)判定系統(tǒng)穩(wěn)定性1.穩(wěn)態(tài)誤差定義：其中，誤差傳遞函數(shù)，2．終值定理法求穩(wěn)態(tài)誤差如果有理函數(shù)除了在原點(diǎn)有唯一的極點(diǎn)外，在s右半平面及虛軸解析，即的極點(diǎn)均位于s左半平面（包括坐標(biāo)原點(diǎn)），則根據(jù)終值定理可求穩(wěn)態(tài)誤差。3．系統(tǒng)型別ν-定義為開環(huán)傳

7、遞函數(shù)在s平面的積分環(huán)節(jié)個數(shù)。其中，K：系統(tǒng)的開環(huán)增益（放大倍數(shù)），ν為型別。4．基于靜態(tài)誤差系數(shù)的穩(wěn)態(tài)誤差---當(dāng)-輸入為階躍、速度、加速度信號及其組合信號時，?靜態(tài)位置誤差系數(shù)，?靜態(tài)速度誤差系數(shù)，?靜態(tài)加速度誤差系數(shù)，線性系統(tǒng)的根軌跡法九、根軌跡定義：開環(huán)系統(tǒng)某一參數(shù)從時，閉環(huán)系統(tǒng)特征方程式的根（閉環(huán)極點(diǎn)）在[s]平面變化的軌跡。[注]：根軌跡是閉環(huán)系統(tǒng)特征方程式的根的軌跡。十、根軌跡法中開環(huán)傳遞函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式——零極點(diǎn)形式，稱為開環(huán)系統(tǒng)根軌跡增益[注]：變化的參數(shù)以規(guī)范形式出現(xiàn)在分子上。開環(huán)系統(tǒng)零極點(diǎn)形式表示，s項(xiàng)的系數(shù)為1；十一、線性

8、系統(tǒng)的校正方法要求：1）在三頻段理論基礎(chǔ)上，能夠熟練應(yīng)用基于頻率法的串聯(lián)超前、滯后和滯后—超前校正設(shè)計(jì)需要的系統(tǒng)。2）至于根軌跡校正，要求掌握其基本原