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自动控制原理整理 第一章绪论 自动控制：自动控制，就是在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（控制 装置），使机器、设备或生产过程（控制对象）的某个工作状态或参数（被控量）自动 地按照预定的规律运行。 自动控制系统：是指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统。它是控制对象以 及参与实现其被控制量自动控制的装置或元部件的组合，一般由控制装置和被控刈像组 成。一般包括三种机构：测量机构、比较机构、执行机构。 反馈：把输出塑送回到系统的输入端并与输入信号比较的过程。 反馈控制系统的基本组成：测量元件、给定元件、比较元件、放大元件、执行元件、校 正元件 控制方式 （1） 反馈控制方式（2）开环控制方式（3）复合控制方式 控制系统的分类 （1） 恒值系统和随动系统（按参考输入形式分类） （2） 线性系统和非线性系统（按照组成系统的元件特性分类） （3） 连续系统和离散系统（按照系统内信号的传递形式分类） 控制系统的性能指标：稳定性、快速性、准确性，即稳准快。 第二章控制系统的数学模型 定义：数学模型是描述系统内部物理量（或变量）之间关系的数学表达式。 建立方法：解析法、实验法 线性系统：能够用线性数学模型（线性的代数方程、微分方程、差分方程等）描述的系统, 称为线性系统。重要性质：叠加原理，即具有可叠加性和均匀性。 单位阶跃函数l（t） 1(0 = ] 0 /0 .1 z0 单位阶跃函数的拉氏变换为 Soo ]o~7oo S oo ] o~7 F^ = \e-Stdt 0 单位脉冲函数 0te /vO 或/￡ 单位脉冲函数的拉氏变换为 传递函数的定义与性质 定义：线性定常系统的传递函数为零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与系统输入 量的拉氏变换之比。 所谓零初始条件是指 1） 输入量在t0时才作用在系统上，即在t=o-时系统输入及各项导数均为零； 2） 输入量在加于系统Z前，系统为稳态，即在仁0-时系统输出及其所有导数项为零。 性质： ?传递函数是复变量s的有理真分式函数，分子多项式的次数m低于或等于分 母多项的次数n,所有系数均为实数； ?传递函数与微分方程有相通性，可经简单置换而转换； ?传递函数表征了系统本身的动态特性。 ?只能描述线性定常系统与单输入单输出系统，不能表征内部所有状态的特征。 ?只能反映零初始条件下输入信号引起的输出，不能反映非零初始条件引起的 输出。 ?服从不同动力学规律的系统可有同样的传递函数 ?传递函数有一定的零、极点分布图与之对应，因此传递函数的零、极点分布 图也表征了系统的动态性能。 零极点形式 G（s） = n（-A） /=1 系统零点、Z,（心1,2,…系统的特性,因此,M = 1,2,???M的零极点图，直接分 析系统特性。在零极点图上，用“ x 〃表示极点位置，用“圆圈〃表示零点 结构图的基本组成： 定义：由具有一定函数关系的环节组成的，并标明信号流向的系统的方框图，称为系统 的结构图。 组成：信号线、引出点、比较点、方框。 结构图的基本组成形式 串联连接、并联连接、反馈连接 反馈连接的等效变换 比较点前后移动 比较点前后移动 引出点前移在移动支路中乘以G($)。引出点后移在移动支路中乘以1/G(s) o相加点前移在移动支路中乘以1/G($) o相加点后移在移动支路中乘以G(s) o 信号流图的组成及性质 引出点前移在移动支路中乘以G($)。 引出点后移在移动支路中乘以1/G(s) o 相加点前移在移动支路中乘以1/G($) o 相加点后移在移动支路中乘以G(s) o 信号流图的组成及性质 源节点、阱节点、混合节点、前向通路、回路、不接触回路 系统微分方程绘制、系统结构图绘制 梅森公式: 1 ? P卞P4 △ k=P60 闭环系统的传递函数 ① r(s) = C(s) 丽 G)(y)G2(s) 1 + G,(5)G2(s)H(5) 图2.18 图2.18反馈控制系统 在一定条件下，系统的输出只取决于反馈通路传递函数H⑸及输入信号R(s) 数学模型实验测定的主要方法 时域测定法，频域测定法，统计相关测定法 第三章线性系统的时域分析法 典型输入信号 P77 延迟时间td:响应曲线第一次达到其稳态值一半所需时间。 上升时间tr：响应从稳态值的10%上升到稳态值90%所需时间；对有振荡系统亦可定义 为响应从零第一次上升到稳态值所需时间。上升时间是响应速度的度量。 峰值时间tp：响应超过其稳态值到达第一个峰值所需时间， 调节时间ts：响应到达并保持在稳态值内所需时间。 超调量o%：响应的最大偏离量h(tp)与稳态值h(oo)之差的百分比，即 (T% =X100%力 (T% = X100% 力(g) 稳态性能：由稳态误差。拓描述。 惯性环节①(s)=C(5)_ 1/(7\)