自動(dòng)控制理論_24期末復(fù)習(xí)

單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,一.自動(dòng)控制系統(tǒng)的概念,自動(dòng)控制系統(tǒng)是指由,控制裝置,與,被控對象,結(jié)合起來的，能夠?qū)Ρ豢貙ο蟮囊恍┪锢砹窟M(jìn)行自動(dòng)控制的一個(gè)有機(jī)整體。,第一章 自動(dòng)控制的一般概念,包括經(jīng)典,控制理論,和,現(xiàn)代控制理論,.,二.對控制系統(tǒng)的基本要求,穩(wěn)、準(zhǔn)、快、魯棒性,三、,方框圖,爐溫控制系統(tǒng)方框圖,第二章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,一.控制系統(tǒng)的模型,微分方程、差分方程、狀態(tài)方程、傳遞函數(shù)、脈沖傳遞函數(shù)、結(jié)構(gòu)圖、信號流圖,零初始條件下，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量拉氏變換的比值叫該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，用,G,(,s,)表示。,三.反饋控制系統(tǒng)及其特點(diǎn),二.傳遞函數(shù),四.動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖等效變換的方法,共7種,五、由系統(tǒng)微分方程組畫動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖,。,六.梅森公式,梅森公式,式中，,P,輸出和輸入之間的增益或傳遞函數(shù)；,P,k,第,k,條前向通道的增益或傳輸函數(shù)；,信號流圖的特征式,L,i,所有不同回路增益之和,L,i,L,j,所有兩兩互不接觸回路增益乘積之和,L,i,L,j,L,k,所有三個(gè)互不接觸回路增益乘積之和,k,第,k,條前向通道特征式的余子式，等于將中與前向通道相接觸的全部置0,后余下部分,。,例,例,例,第三章 時(shí)域分析法,1 控制系統(tǒng)的時(shí)域指標(biāo)（五項(xiàng)指標(biāo)）,2 二階系統(tǒng)分析,3 系統(tǒng)的穩(wěn)定性和代數(shù)判據(jù),4 穩(wěn)態(tài)誤差的分析和計(jì)算,二.二階系統(tǒng)分析,三、控制系統(tǒng)穩(wěn)定性,1.赫爾維茨判據(jù),例：,設(shè)單位負(fù)反饋系,統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為,確定使該系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定的開環(huán)增益K的取值范圍。,解法：先寫出系統(tǒng)閉環(huán)特征方程，根據(jù)赫爾維茨判據(jù)，各項(xiàng)系數(shù)必須大于0，且奇數(shù)（或偶數(shù)）階赫氏行列式大于0，聯(lián)立可求出參數(shù)范圍。,2、勞斯判據(jù),系統(tǒng)的特征方程為,閉環(huán)穩(wěn)定的充要條件是特征方程的全部系數(shù)為正值，不缺項(xiàng)，并且由特征方程系數(shù)組成的勞斯表的第一列的系數(shù)也為正值。,特殊情況有特殊的處理辦法,例 設(shè)系統(tǒng)的特征方程為,判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。,解 列勞斯表,求導(dǎo),列新勞斯表,由上列勞斯計(jì)算表第一列看出，各元符號均相同。這種情況表明，系統(tǒng)的特征根中不含具有正實(shí)部的根，它們的值由輔助方程,四、穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算和無差度,第四章 根軌跡法,能根據(jù)基本繪制法則，畫出系統(tǒng)的完整根軌跡,例 負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù),試作,K,(由0,),變動(dòng)的系統(tǒng)閉環(huán)根軌跡。,解：,開環(huán)極點(diǎn)：,p,1,=0,，,p,2,=-1,，,p,3,=-2,無開環(huán)有限零點(diǎn)。,(2),n,=3，根軌跡有3條分支；,(3),K,=0時(shí)，根軌跡起始于,p,1,，,p,2,，,p,3,K,時(shí)，皆趨于無窮遠(yuǎn)處；,(4)實(shí)軸上的根軌跡區(qū)段：,(-1,0)，(-,-2),(5),漸近線,：,(6)分離點(diǎn),s,d,：,由公式,解之，得,s,d,=-0.42,s,d,=-1.58(舍掉),(7)分離角：,(8)根軌跡與虛軸交點(diǎn)坐標(biāo)（即臨界增益點(diǎn)）：,令,s=,j,，代入特征方程,將實(shí)部和虛部分別寫成方程式,解之，得,所以，與虛軸交點(diǎn)坐標(biāo)為,臨界增益,第5章 頻率域方法,一,、頻率特性的基本概念,在正弦信號作用下，輸出信號的穩(wěn)態(tài)分量與輸入信號的復(fù)數(shù)比。,若用 表示，則有,稱為系統(tǒng)（元件）的頻率特性，,它描述了在不同頻率下系統(tǒng)（或元件）傳遞正弦信號的能力,。,P,頻率特性在復(fù)平面上的表示,例 系統(tǒng)單位階躍響應(yīng),確定系統(tǒng)的頻率特性。,二、繪制系統(tǒng)開環(huán),Bode,圖的方法,（1）將系統(tǒng)開環(huán)頻率特性 寫成以時(shí)間常數(shù)表示、以典型環(huán)節(jié)頻率特性連乘的形式。,（2）求出各環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率，并從小到大依次標(biāo)在對數(shù)坐標(biāo)圖的橫坐標(biāo)上。,（3）按傳遞系數(shù),K,計(jì)算,20lg,K,的分貝值，過,=1,這一點(diǎn)，繪制斜率為 的直線，此即為低頻段的漸近線（或其延長線）。,（4）從低頻漸近線開始，在,軸從左到右（即沿著頻率增大）的方向，每遇到一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率，就按照,特定規(guī)律,改變一次對數(shù)幅頻特性曲線的斜率，直至經(jīng)過全部轉(zhuǎn)折頻率為止。,已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳函,畫開環(huán)對數(shù)幅頻漸近特性線。,三,、頻率域穩(wěn)定判據(jù),奈氏判據(jù),：,系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是：開環(huán)幅相頻率特性曲線曲線,GH,逆時(shí)針包圍（,1，,j,0）點(diǎn)的圈數(shù)N等于開環(huán)傳遞函數(shù)正實(shí)部極點(diǎn)個(gè)數(shù)P的一半.,也可采用,穿越法,。設(shè)N,為開環(huán)幅相頻率特性曲線,正,穿越（1，,j,0）點(diǎn)左側(cè)負(fù)實(shí)軸的次數(shù)（從上往下穿越），N,表示負(fù)穿越的次數(shù)（從下往上穿越），則,2、對數(shù)頻率穩(wěn)定判據(jù),(定理內(nèi)容),3、穩(wěn)定裕度,(1)相角裕度,由于 ，因此在,Bode,圖中，相角裕度表現(xiàn)為,L,(,)=0,dB,處的相角 水平線之間的距離。,(2)模穩(wěn)定裕度,對于最小相位系統(tǒng)，欲使系統(tǒng)穩(wěn)定，就要求相角裕度,0和模穩(wěn)定裕度,h,1,。,一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的模穩(wěn)定裕度為無窮大,。,(3)截止頻率和穿越頻率的求法一定要掌握,例 已知開環(huán)傳函，求相角裕度。,超前,校正,校正網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn),滯后,校正,滯后超前,校正方法,應(yīng)用場合,效果,幅值增加,相角超前,幅值衰減,相角遲后,幅值衰減,相角超前,滯后超前,均不奏效,第六章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正,反饋校正的幾種作用,利用反饋改變局部結(jié)構(gòu)、參數(shù),利用反饋削弱非線性因素的影響,反饋可提高對模型攝動(dòng)的不靈敏性,利用反饋可以抑制干擾,只有在,s,2,max,的條件下，采樣后的離散信號,f,*,(,t,)才有可能無失真地恢復(fù)到原來的連續(xù)信號。,max,為連續(xù)信號的上限頻率。,香農(nóng)（Shannon）采樣定理,