2022年自动控制原理知识点总结3.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 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：抗扰动才能强,掌握精度高,但存在能否正常

2、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（ 3）、精确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值 e 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

3、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）1 / 7名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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GGsCCsK1输出不失真、不推迟、成比例地复现输入信号

4、的变化,即信号的传递没有惯性Rs环节惯性ssK其输出量不能瞬时完成与输入量完全一样的变化RsTs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GsCs1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RsTs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微分GsCsTs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Rs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Gss

5、CssT2s2s1Ts1如输入为一阶跃信号,就动态响应应具有振荡的形式Rs2环节G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C1e时滞系统的稳固性不利Rses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）下）：式 2-63、2-64、2-66 、误差传递函数（重点是给定作用系统的反馈量B

6、（ s）与误差信号E（s）的比值,称为闭环系统的开环传递函数D（ s）作用下的闭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环传递函数系统的开环传递函数sGkssBsG 1sG2sHsGsHssEs系 统 的 闭 环 传 递 函给定信号 R（s）作用,设 D（s ）=0 C1G1sG2sHs1GsRsG 1sG2SGsH2 / 7名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 数扰动信号 D（s）dsCs1G 1G2sSHs1G2ss作用,设 R（s）DssG2GsH=0 系统的误给定信号 R（s）ersE

7、s1G 1s1Hs1G1Hs作用,设 D（s 差传递函RsG2Ss）=0 数扰动信号 D（s）edsEs1G2sHss1G2sHs作用,设 R（s）DsG1sG2SHGsHs=0 第三章1. P42 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 rtrt 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 ptpt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st （快速性）5%（或2%）误差范畴内,即响应st 指系统响应应从零开头,达到并保持在

8、稳态值的进入并保持在5%（或2%）误差带之内所需的时间（ 5）、稳态误差e ss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、两个参数各自的含义；（填空）阻尼比,

9、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rtdCtr1entr2sindtrarctan1121由此式可得rtn12其中3 / 7名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - -

10、 - - - - - （ 2）、峰值时间 ptpt依据pt 的定义,可采纳求极值的方法来求取它,得5%误差带dn12（ 3）、超调量%e/12100 %（ 4）、调剂时间stst30. 68nst30. 762%误差带n当大于上述值时,可采纳近似公式运算st16 .451 .7n（ 5）、稳态误差e sse ss2n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）、平稳性主要有打算,%平稳性越好；当1=0 时,系统等幅振荡,不能稳固工作；一定时,nd2）,系统平稳性变差； （dn（ 2）、快速性当 n肯定时,如较小,就st,而当0.

11、7 之后又有st；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=0.707 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 劳斯稳固判据P55 例 3-5 、3-6 ；（分析题）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,

12、就全部的特4 / 7名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 征根均位于 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RsA式中 N 为输入的阶次T 为时 jSnmKi1令系统的开环传递函数一般表达式为GsHss vi1T j1nmnvj1式中, K 为系统的开环增益,即开环传递函数中各因式的

13、常数项为1 时的总比例系数；i、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；a0A系统的稳态误差可表示为e ssrlim s0 s1SNKv S表 5-1 给定信号作用下系统稳态误差e ssr系统型号阶跃信号输入R sR 0速度信号输入R sv0加速度信号输入R sss2s3稳态误差essr1R 0pessrv0essra0KKvKaKa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Kplim s 0KKvlim s 0K1Kalim s 0K2SvSvSv0 1R 0pK0 v 0Kv0 0 a0Ka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

14、,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；5 / 7名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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）|：G（j）=A（）je（）=|G（ j）|jeG（j）系统的相频特性：=G（ j）系

15、统的频率特性（又称幅相特性）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特别点dB/dec 比例环节GsKAK00 L20lgk积分环节-20 1,L0G s1A1-90s微分环节GssA9010,L20dB20 1,L0惯性环节Gs11A11T2arctanT10,L20dB一阶微分Ts-20 和 0 GsTs1A1T2arctanT0 和 20 L20lgA环节振荡环节GsA0 和-40 0,L12 s22n2121222arctan22n2n,A1n2时滞环节nsn22nnL0GsesA1非最小相Gs11A11T2arct

16、anT（时滞环节、 ）非最小位环节Ts1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、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6 / 7名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - （ 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-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

17、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0vKP110 习题 4-4；（分析题） P90 5. 奈氏判据的用法：参考 P111习题 4-6；（分析题） P94 6. 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 j H 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 j H j 曲线上,模值为 1 处对应的矢量与负实周之间的夹角,其算式为：=（c）+180 A c 1 c幅值裕量 K g：开环频率特性的相角 g 180 时,在对应的频率 g处,开环频率特性的幅值| G j g H j g

18、| ,其算式为：K g 1 1| G j g H j g | A g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2. PID 掌握：（1）时域表达式KP122 式 5-18 DdetutKPett1edKdt0（2） P、PI 、PD、PID 掌握各自的优缺点？（简答题）7 / 7名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页