2023-自动控制原理知识点总结.docx

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1、自动限制原理学问点总结第一章1 .什么是自动限制？（填空）自动限制：是指在无人干脆参加的状况下，利用限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更规律去变更的过程。2 .自动限制系统的两种常用限制方式是什么？（填空）开环限制和闭环限制3 .开环限制和闭环限制的概念？开环限制：限制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系特点：开环限制实施起来简洁，但抗扰动实力较差，限制精度也不高。闭环限制：限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：抗扰动实力强，限制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。驾驭典型闭环限制系统的结构。开环限

2、制和闭环限制各自的优缺点？（分析题：对一个实际的限制系统，能够参照下图画出其闭环限制方框图。）给定值上峪）_控制器一执行机构-被控对象一彳控罢反馈量测量变送典型闭环控制系统方框图4 .限制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或推断）（1）、稳定性：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统复原平衡的实力（2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的（3）、精确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值与来表征的其次章1 .限制系统的数学模型有什么？（填空）微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性2 .了解微分方程的建立？（1）、确定系统的输入变量和输入变量（2）、建立初始微分

3、方程组。即依据各环节所遵循的基本物理规律，分别列写出相应的微分方程，并建立微分方程组（3）、消退中间变量，将式子标准化。将与输入量有关的项写在方程式等号的右边，与输出量有关的项写在等号的左边3 .传递函数定义和性质？仔细理解。（填空或选择）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4.七个典型环节的传递函数(必需参B驭)。了解其特点。(简答)典型环节传递函数特点比例环节G(三)=需=K输出不失真、不延迟、成比例地复现输入信号的变更，即信号的传递没有惯性惯性环节G(三)=爵舟其输出量不能瞬时完成与输入量完全一样的变更积分环节G(三)=需4输出量与输入

4、量对时间的积分成正比。若输入突变，输出值要等时间T之后才等于输入值，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，输出才反向积分而下降。常用积分环节来改善系统的稳态性能微分环节G(三)=需=TS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更率，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更趋势，加快系统限制作用的实现。常用微分环节来改善系统的动态性能振荡环节G(三)-MS厂TV+2铝+1若输入为一阶跃信号，则动态响应应具有振荡的形式时滞环节G(三)=给F输出波形与输入波形相同，但延迟了时间7。时滞环节

5、的存在对系统的稳定性不利5.动态结构图的等效变换与化简。三种基本形式，尤其是式2-61。主要驾驭结构图的化简用法,参考P38习题2-9(a)、(e)、(f)o(化简)等效变换，是指被变换部分的输入量和输出量之间的数学关系，在变换前后保持不变。串联，并联，反馈连接，综合点和引出点的移动(P27)6.系统的开环传递函数、闭环传递函数(重点是给定作用下)、误差传递函数(重点是给定作用下)：式2-63、2-64、2-66系统的反馈量B(三)与误差信号E(三)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(三)作用下的闭环传递函数和扰动信号D(三)作用下的闭环传递函数系统的开环传递函

6、数Gk(三)=黑=G(SL2(三)H(三)=G(三)H(三)E(三)系统的闭环传递函给定信号R(s)作用，设D(s)=OQ=金=G(S弧)=G(三)Ri)1+G1(三)G2(三)H(三)1+G(三)H(三)数扰动信号D(s)作用，设R(s)=0(C(三)=($)一G)八D(三)1+Gi()G2(5)h()1+G(三)h(三)系统的误差传递函数给定信号R(s)作用，设D(s)=0(三)=坐=!=1R(三)1G1(三)G2(5)H(三)I+G(三)H(三)扰动信号D(s)作用，设R(s)二0C(三)-Gz(Ms)_F(M)D(三)1+G(三)G2(三)H(三)-1+G(三)H(三)第三章1. P4

7、2系统的时域性能指标。各自的定义，各自衡量了什么性能？(填空或选择)(1)、上升时间tr指系统响应从零起先，第一次上升到稳态值所需的时间(2)、峰值时间tptp指系统响应从零起先，第一次到达峰值所需的时间(3)、超调量。(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)、调整时间ts(快速性)1 s指系统响应应从零起先，达到并保持在稳态值的5%(或2%)误差范围内，即响应进入并保持在5%(或2%)误差带之内所需的时间(5)、稳态误差%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。这是一个稳态性能指标2 .一阶系统的单位阶跃响应。(填空或选择)从输入信号看，单位斜坡信号的导

8、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。3 .二阶系统：(1)传递函数、两个参数各自的含义；(填空)J阻尼比，J值越大，系统的平稳性越好，超调越小；J值越小，系统响应振荡越强，振荡频率越高。当g为O时，系统输出为等幅振荡，不能正常工作，属不稳定。%为无阻尼振荡频率(2)单位阶跃响应的分类，不同阻尼比时响应的大致状况(图3-10)：(填空)P(4

9、7)(3)欠阻尼状况的单位阶跃响应：驾驭式军21、*23*27;参考P51例3-4的欠阻尼状况、P72习题3-6。欠阻尼二阶系统的性能指标：C-砂/r(1)、上升时间LC(tr)=l-/Sin(G/+夕)=1/1上2由此式可得4二工二2=75 j-2其中 = arc tai(2)、峰值时间tp依据tp的定义，可采纳求极值的方法来求取它，得_(3)、超调量cr%b%=6/而XlOO%(4)、调整时间ts4=(g0.68)5%误差带地4=G0.7之后又有gTfU.即J太大或太小，快速性均变差。一般，在限制工程中，J是由对超调量的要求来确定的。肯定时，0“Tf(J由此分析可知，要想获得较好的快速性，

10、阻尼比4不能太大或是太小，而%可尽量选大。一般将J=0.707称为最佳阻尼比，此时系统不仅响应速度快，而且超调量小。(3)、精确性J的增加和g的减小虽然对于系统的平稳性有利，但将使得系统跟踪斜坡信号的稳态误差增加4 .系统稳定的充要条件？系统的全部特征根的实部小于零，其特征方程的根部都在S左半平面劳斯判据的简洁应用：参考P55例3-5、3-6o(分析题)劳斯稳定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，则全部的特征根均位于S左半平面，相应的系统是稳定的；否则系统不稳定，且第一列元素符号变更的次数等于该特征方程的正实部根的个数。5.用误差系数法求解给定作用下的

11、稳态误差。参考P72习题3-13。(计算题)P(60)系统的稳态误差既与系统的结构参数有关，也与输入有关，设系统的输入的一般表达式为R(三)=&式中N为输入的阶次SKfI(YI)令系统的开环传递函数一般表达式为G(三)H(三)=T(加)Sd+。；=1式中，K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；/、Tj为时间常数；V为积分环节的个数，由它表征系统的类型，或称其为系统的无差度。A系统的稳态误差可表示为.r=im表51给定信号作用下系统稳态误差分,系统型号阶跃信号输入R(三)=&S速度信号输入R(三)=今S加速度信号输入R(三)=?稳态误差e）工ssr1+KpeSSr

12、Ke=配Ka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KaKC=IimposvKv=Iim-v0SZ叱rKKa=Iim-av0S701+号OOOOIO%KVOOIIOOKa稳态误差是衡量系统限制精度的性能指标。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；为了削减有限误差，可增加开环增益。但这样一来都会使系统的稳定性变差。而采纳补偿的方法，则可保证稳定性的前提下减小稳态误差。第四章1.幅频特性、相频特性和频率特性的概念。系统的幅频特

13、性：Aw=IG（皿|系统的相频特性：*=4G（加系统的频率特性（又称幅相特性）：G（）=A6,）ejy）=|G（jy）|ejZG（j2.七个典型环节的频率特性（必需驾驭）。了解其伯德图的形态。（简答题）典型环节传递函数幅频特性相频特性斜率dB/dec特别点比例环节G(三)=KA(y)=K()=Oo0L(O)=201gk积分环节G(三)=ISA(y)=My)=-90-2069=1,L(69)=0G=IO,L(g)=200B微分环节G(三)=sA()=3)=90。20=9L(69)=0=10,L()=20JB惯性环节G(三)-Ts+1A(G)=1yl+(T)2co)=-arctanOfr-20和0一阶微分环节G(三)=n+1A(G)=Jl+(37j2(c)=arctan0和20L()=0时滞环节G(三)VA()=1co)=-非最小相位环节G(三)-7-lA(g)=.F()2。=-arctanJ比例环节、积分环节、惯性环节、微分环节、一阶微分环节、振荡环节、（时滞环节、）非最小相位环节3 .绘制伯德图的步骤（主要