控制理论基础复习.ppt
浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要控制理论基础控制理论基础浙江理工大学浙江理工大学本科本科课课程程课程主讲：课程主讲：课程主讲：课程主讲：高建华高建华高建华高建华 浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要指数函数三角函数单位脉冲函数单位阶跃函数单位速度函数单位加速度函数幂函数常用拉氏变换常用拉氏变换浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要运动微分方程的标准形式运动微分方程的标准形式（1 1）将将与与输输入入量量有有关关的的各各项项写写在在方方程程的的右右边边；与与输输出出量量有有关的各项写在方程的左边。关的各项写在方程的左边。（2 2）方程两边各导数项均按降幂排列。）方程两边各导数项均按降幂排列。浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要比例环节比例环节一阶微分环节一阶微分环节二阶微分环节二阶微分环节积分环节积分环节惯性环节惯性环节振荡环节振荡环节延迟环节延迟环节传递函数的标准形式：多个典型环节的串联形式纯微分环节纯微分环节浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要几个环节串联，总的传递函数等于每个环节的传递函几个环节串联，总的传递函数等于每个环节的传递函数的乘积。数的乘积。串联运算规则串联运算规则串联运算规则串联运算规则浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要同向环节并联的传递函数等于所有并联的环节传递同向环节并联的传递函数等于所有并联的环节传递函数之和。函数之和。并联运算规则并联运算规则浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要反馈运算规则反馈运算规则浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要基于比较点的简化基于比较点的简化比较点交换比较点交换比较点合并或分解比较点合并或分解1/G浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要基于引出点的简化基于引出点的简化浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要当系统中只有一条前向通道只有一条前向通道且各反馈回路间有公各反馈回路间有公共的方块共的方块时，多回路系统的闭环传递函数为（梅逊公式）闭环系统输入量到输出量间的串联环节的总传递函闭环系统输入量到输出量间的串联环节的总传递函数即前向通路传递函数的乘积。数即前向通路传递函数的乘积。n n 闭环系统所具有的反馈回路的总数闭环系统所具有的反馈回路的总数i i 各反馈回路的序号各反馈回路的序号闭环系统中各交错反馈或多环局部反馈的开环传递闭环系统中各交错反馈或多环局部反馈的开环传递函数即每个反馈回路的传递函数的乘积。函数即每个反馈回路的传递函数的乘积。-正反馈正反馈 +负反馈负反馈公式法求系统方块图的传递函数公式法求系统方块图的传递函数浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要求出特征点，起点、终点、与坐标轴的交点；补充必要的点，根据A()、()的变化趋势以及所处的象限，画出Nyquist图的大致形状。由G(s)G(s)G(jG(j)|G(jG(j)|)|,G(jG(j),ReG(jReG(j),ImG(jImG(j)NyquistNyquist图的绘制步骤图的绘制步骤|G(j)|或或A()G(j)或或()ReG(j)或或U()ImG(j)或或V()0?1?2?取点表格浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要BodeBode图的绘制步骤图的绘制步骤（直接法）（直接法）将传递函数表示为标准形式；确定各环节的转折频率并由小到大标示在对数频率轴上；计算20lgK，在 1 1 rad/s处找到纵坐标等于 20lgK20lgK 的点，过该点作斜率等于-20v-20v dB/dB/decdec的直线，向左延长此线至所有环节的转折频率之左，得到最低频段的渐近线。向右延长最低频段渐近线，每遇到一个转折频率改变一次渐近线斜率；惯惯 性性 环环 节节:-20dB/dec:-20dB/dec振振 荡荡 环环 节节:-40dB/dec:-40dB/dec一阶微分环节一阶微分环节:+20dB/dec:+20dB/dec二阶微分环节二阶微分环节:+40dB/dec:+40dB/dec至此获得系统的对数幅频特性；对数相频特性曲线列表取点获得。浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要自动控制系统稳定的充分必要条件自动控制系统稳定的充分必要条件 (教材教材P141)P141)系统特征方程的根全部具有负实部，或：闭环系统的极点全部在S平面左半部。浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要性质：第一列符号改变次数性质：第一列符号改变次数=系统特征方程含有系统特征方程含有正实部根的个数。正实部根的个数。劳思阵列劳思阵列（教材（教材P143P143）浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要特征方程：特征方程：劳思阵列：劳思阵列：浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要NyquistNyquist判判据据 形形式式11：若若系系统统开开环环不不稳稳定定，且且有有m个个开开环环特特征征根根位位于于右右半半s平平面面，则则闭闭环环系系统统稳稳定定的的充充要要条条件件：当当由由0变变化化到到时时，开开环环G(j)H(j)轨轨迹迹逆逆时针包围时针包围 GH平面平面 (-1，j0)点点m/2次。次。NyquistNyquist判判据据 形形式式22：系系统统在在开开环环状状态态稳稳定定的的条条件件下下,闭闭环环稳稳定定的的充充要要条条件件是是：当当由由0变变化化到到时时，开开环环G(j)H(j)轨迹不包围轨迹不包围GH平面的平面的(-1,j0)点。点。NyquistNyquist稳定性判据：稳定性判据：利用利用G(jG(j)H(j)H(j)轨迹来判别闭环系统的稳定性轨迹来判别闭环系统的稳定性浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要开环含有积分环节(原点处存在极点、或开环特征方程具有零根)时，应作如下处理：开环含有积分环节（参见教材开环含有积分环节（参见教材P157158P157158）(1)(1)将开环特征方程的零根视为将开环特征方程的零根视为左根左根；(2)(2)作作辅辅助助线线完完善善G(j)H(j)G(j)H(j)轨轨迹迹：从从正正实实轴轴端端开开始始，以以的的半半径径，顺顺时时针针补补画画 v90的的圆圆弧弧，连接到连接到G(j)H(j)G(j)H(j)轨迹的起始端轨迹的起始端(=0+)。浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要具有零根的开环G(j)H(j)轨迹(b)(a)(c)浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要对数判据（教材（教材P160P160）若系统开环传递函数m个位于右半s平面的特征根，则当在L()0 的所有频率范围内，对数相频特性曲线()与-180线的正负穿越次数之差等于m/2时，系统闭环稳定，否则，闭环不稳定。浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要系统在控制信号作用下的稳态误差（教材系统在控制信号作用下的稳态误差（教材P174）单位阶跃输入单位阶跃输入单位斜坡输入单位斜坡输入单位抛物线输入单位抛物线输入稳态位置误差系数Kp稳态速度误差系数Kv稳态加速度误差系数Ka不不同同控控制制信信号号作作用用下下浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要稳态误差系数和稳态误差稳态误差系数和稳态误差（教材（教材P177表表5.1）浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要上升时间峰值时间调整时间二阶欠阻尼系统单位阶跃响应的瞬态指标二阶欠阻尼系统单位阶跃响应的瞬态指标（教材（教材P206）最大超调量浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要1.自动控制系统稳定的充分必要条件是什么？2.反馈控制系统由哪些基本元件组成？3.自动控制系统有哪些常用的典型环节？4.绘制典型反馈控制系统的方块图。5.对控制系统的基本要求是什么？6.控制系统常用的瞬态响应指标有哪些？7.控制系统常用的频域性能指标有哪些？8.什么是开环控制系统？什么是闭环控制系统？并简述二者优缺点。9.减小和消除控制系统稳态误差的方法有哪些？10.控制系统中加在输入端的典型控制信号一般有哪些？简答问题简答问题浙江理工大学机械与自动控制学院浙江理工大学机械与自动控制学院School of Mechanical&Automatic Engineering控制理论基础控制理论基础 复习概要复习概要This is End of Chapter ReviewBackBackBackBack
