2022年自动控制原理知识点总结.docx

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1、精品word学习资料可编辑资料- - - - - - - - - - - - - - - -自动掌握原理学问点总结第一章1. 什么是自动掌握（填空）自动掌握：是指在无人直接参加的情形下,利用掌握装置操纵受控对象,是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程；2. 自动掌握系统的两种常用掌握方式是什么（填空） 开环掌握和闭环掌握3. 开环掌握和闭环掌握的概念开环掌握：掌握装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系特点：开环掌握实施起来简洁,但抗扰动才能较差,掌握精度也不高；闭环掌握：掌握装置与受控对象之间,不但有顺向作用,而且仍有反向联系,既有被控量对被控过程的影响；主要特点：抗扰动才能

2、强,掌握精度高,但存在能否正常工作,即稳固与否的问题；把握典型闭环掌握系统的结构；开环掌握和闭环掌握各自的优缺点（ 分析题：对一个实际的掌握系统,能够参照下图画出其闭环掌握方框图；）4. 掌握系统的性能指标主要表现在哪三个方面各自的定义（填空或判定）（ 1）、稳固性：系统受到外作用后,其动态过程的振荡倾向和系统复原平稳的才能（ 2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的- - -细心整理 - - - 欢迎下载 - - -第 8 页,共 8 页（ 3）、精确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值ess 来表征的其次章1. 掌握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

3、性2. 明白微分方程的建立（ 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）、 排除中间变量,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懂得； （填空或挑选）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（必需把握）；明白其特点；（ 简答）典型传递函数特点环节比例G sC sR sK输出不失真、不推迟、成比例地复现输入信号的变化,即信号的传递没有惯性环

4、节惯性G sC sR sKTs1其输出量不能瞬时完成与输入量完全一样的变化环节输出量与输入量对时间的积分成正比；如输入突变,输出值要等积 分G sC sR s1Ts时间 T之后才等于输入值, 故有滞后作用； 输出积存一段时间后,即使输入为零,输出也将保持原值不变,即具有记忆功能；只有环节当输入反向时,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微分G sC sR sTs化率,而不反映输入量本身的大小；因此,可由微分环节的输出环节来反映输入信号的变化趋势,加快系统掌握作用的实现；常用微分环节来改善系统的动态性能振荡G sC sR

5、sT 2 s212 Ts1如输入为一阶跃信号,就动态响应应具有振荡的形式环节时滞G sC sR ses1e s输出波形与输入波形相同,但推迟了时间；时滞环节的存在对系统的稳固性不利环节5. 动态结构图的等效变换与化简；三种基本形式, 特别是式 2-61 ；主要把握结构图的化简用法,参考 P38 习题 2-9 （ a）、（ e）、（ f ）；（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

6、、2-66系统的反馈量 B（ s）与误差信号 E（s）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（ s）作用下的闭环传递函数和扰动信号D（ s）作用下的闭环传递函数GsB sGs Gs H sG s H s系统的开环传递函数k12E s系 统 的 闭环 传 递 函数给定信号 R（ s） 作用,设 D（ s） =0sC sR s1G1 s G 2 sG sG1 s G2 S H s1G s H s扰动信号 D（ s）C sd sG2 sG2 s作用,设 R（ s）Es11Rs1G1 s G2 S Hs1Gs H s=0D s1G1 s G2 S H s1G s H s系统

7、的误差传递函数给定信号 R（ s） 作用,设 D（ s） =0er s扰动信号 D（ s） 作用,设 R（ s）E sed sD s1G 2 s H sG1 s G 2 S H sG 2 s H s1G s H s=0第三章系统的时域性能指标；各自的定义,各自衡量了什么性能（填空或挑选）（ 1）、上升时间 trtr 指系统响应从零开头,第一次上升到稳态值所需的时间（ 2）、峰值时间 t pt p 指系统响应从零开头,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）、调剂时间ts （快速性）ts 指系统响应应从零开头,达到并保持在稳态值

8、的5%（或2%）误差范畴内,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ess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；（填空或挑选）从输入信号看, 单位斜坡信号的导数为单位阶跃信号,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

9、含义；（填空）阻尼比,值越大,系统的平稳性越好,超调越小；值越小,系统响应振荡越强,振荡频率越高；当为 0 时,系统输出为等幅振荡,不能正常工作,属不稳固；n 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情形（图3-10 ）； （填空） P（ 47）（3）欠阻尼情形的单位阶跃响应：把握式3-21 、 3-233-27 ；参考 P51 例 3-4 的欠阻尼情形、P72 习题 3-6 ；欠阻尼二阶系统的性能指标：（ 1）、上升时间 t rC t rentr112sind tr112由此式可得 t rd其中arctan12n（ 2）、峰值时间 t p依据 t p的定义,可采纳求

10、极值的方法来求取它,得2t p2dn1（ 3）、超调量%e/1100%3（ 4）、调剂时间 tst sn0 .685%误差带ts30.76n2%误差带当大于上述值时,可采纳近似公式运算16.45tsn1.7（ 5）、稳态误差2eessssn在系统稳固的前提下,主要分析系统的动态性能和稳态性能；动态性能包括平稳性和快速性, 稳态性能是指精确性；（ 1）、平稳性2主要有打算,%平稳性越好；当=0 时,系统等幅振荡,不能稳固工作；一定时,nd,系统平稳性变差； （ dn1）（ 2）、快速性当 n 肯定时,如较小,就ts,而当之后又有ts；即太大或太小,快速性均变差；一般,在掌握工程中,是由对超调量的

11、要求来确定的. ； 肯定时,nts由此分析可知,要想获得较好的快速性,阻尼比不能太大或是太小,而n 可尽量选大；一般将=称为正确阻尼比,此时系统不仅响应速度快,而且超调量小；（ 3）、精确性的增加和n 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. 系统稳固的充要条件系统的全部特点根的实部小于零,其特点方程的根部都在S 左半平面劳斯判据的简洁应用：参考P55 例 3-5 、3-6 ；（分析题）劳斯稳固判据如特点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,就全部的特点根均位于 s 左半平面,相应的系统是稳固的；否就系统不稳固,且第一列元素符号转

12、变的次数等于该特点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稳态误差；参考P72 习题 3-13 ；（运算题） P60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AR sSn式中 N 为输入的阶次令系统的开环传递函数一般表达式为G s H smKi1i 1nmvn vsTj1j 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；i 、 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；N系统的稳态误差可表示为essrlim ss0S1KSv表 5-1给定信号作用下系统稳态误差e

13、ssr系统型号阶跃信号输入R sR0s速度信号输入R sv0s2加速度信号输入 R sa0s3稳态误差essr1R0K pessrv 0K vessra0K a静态位置误差系数K p静态速度误差系数 K v静态加速度误差系数K aKplim Ksv0 SKKKvlimsv 10 SKalimsv 20 S0R01K p0v0Kv00a0K aA稳态误差是衡量系统掌握精度的性能指标；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

14、加开环增益；但这样一来都会使系统的稳固性变差；而采纳补偿的方法,就可保证稳固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；系统的幅频特性：A（ ）=|G（ j ）|系统的相频特性：=G（ j ）系统的频率特性（又称幅相特性）： G= Aej （ ）G| ejG（ j ）（ j ）（ ）=|（ j ）2. 七个典型环节的频率特性（必需把握）；明白其伯德图的外形； （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 sKAK00L20lgk积分环节G s1A1s-90-201,L10, L020dB微分环节G ssA90201,L0惯性环节一阶微分

15、环节G s112Ts1A1T2G sTs1A1TarctanTarctanT-20 和 00 和 2010, LL20lgA20dB振荡环节G s2nA1222arctann0 和-400 , L11n ,A2nn1ns22s2222222nnL0时滞环节G se sA1非最小相G s11ATs12arctanT位环节1T1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（主要是L ）（ 1）、将开环传递函数标准化（ 2）、找出各环节的转折频率,且按大小次序在坐标中标出来；（ 3）、过 =1,L =20lgk 这点,作斜率为 -

16、20vdB/dec的低频渐近线；（ 4）、从低频渐近线开头,每到某一环节的转折频率处,就依据该环节的特性转变一次渐进线的斜率,从而画出对数幅特性的近似曲线；（ 5）、依据系统的开环对数相频特性的表达式,画出对数相频特性的近似曲线；4. 依据伯德图求传递函数：参考P110 习题 4-4 ；（分析题） P90Kv05. 奈氏判据的用法：参考P111 习题 4-6 ；（分析题） P946. 相位裕量和幅值裕量的概念、意义及工程中对二者的要求；（填空或判定）对应于 | G jH j|=1 时的频率c 称为穿越频率,或称剪切频率,也截止频率相位裕量： G jH j曲线上,模值为 1 处对应的矢量与负实周

17、之间的夹角,其算式为：=（ c ） +180Ac1c幅值裕量K g ：开环频率特性的相角g180时,在对应的频率g 处,开环频率特性的幅值| G jg H jg | , 其算式为： K g| G j11g H jg |Ag一般,K g 值越大,说明系统的相对稳固性越好；反之,当K g 1 时,对应的闭环系统不稳固；7. 开环频率特性与时域指标的关系中低频段、中频段、高频段各自影响什么性能稳态性能、动态性能、抗干扰才能留意相位裕量和穿越频率各自影响什么性能（填空或判定）相位裕量：一般相对裕量越大,系统的相对稳固性越好；在工程中, 通常要求在 30 到 60之间穿越频率：c 来反映系统的快速性第五章1. 常用的校正方案有什么（填空） 串联矫正和反馈校正掌握：（1）时域表达式 P122 式 5-18KDtu tKPe tK1ed0d e t dt（ 2） P、PI 、 PD、PID 掌握各自的优缺点（简答题）