2022年自动控制原理复习提纲.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 自动掌握原理课程 概念性学问 复习提纲具体版 第一章：1.自动掌握的任务（背） ： 是在没有人直接参加下,利用掌握装置操纵被控对象,使被控量等于给定值；2.自动掌握基本方式 一.按给定值操纵的开环掌握 二 .按干扰补偿的开环掌握 三.按偏差调剂的闭环掌握 3.性能要求： 稳快准 其次章：4.微分方程的建立：课后 2.5 5.传递函数定义（背）线性定常系统（或元件）的传递函数为在零初始条件下,系统（或元件）的输出变量拉氏变换与输入变量拉氏变 换之比；这里的零初始条件包含两方面的意思,一是指输入作用是在 t=0 以后才加于系统,因此输入量及其各阶导

2、数,在 t= 0时的值为零；二是指输入信号作用于系统之间系统是静止的,即 t 0 时,系统的输出量及其各阶导数为零；这 是反映掌握系统的实际工作情形的,由于式（2-38）表示的是平稳工作点邻近的增量方程,很多情形下传递函数是能 完全反映系统的动态性能的；6.结构图化简： 课后 2.14（结构图化简一道大题,梅森公式化简一道大题）复习要点名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 7.几种传递函数（要求：懂得原理）一 .输入信号 rt作用下的系统闭环传递函数传递函数 三 .闭环系统的误差传递函数二.干扰信号nt作用下的系统闭环8

3、.阶跃响应,脉冲响应,传递函数之间的关系单位脉冲响应：Ks=s Hs=sCt阶跃响应： Hs=1 s单位斜坡响应：C （s） =12 sH s 1K s 1Ct 1H s 1 s综合可得Ks=sHs ss2 s第三章：9.阶跃响应的性能指标有哪些,各个性能指标的意义是什么；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 推迟时间dt ：指单位阶跃响应曲线ht 上升到其稳态值的50%所需要的时间上升时间rt ：指单位阶跃响应曲线ht ,从稳态值的10%上升到90%所需要的时间（也有指从零上升到稳态值所需要的时间）峰值时间 pt：指单

4、位阶跃响应曲线 ht,超过其稳态值而达到第一个峰值所需要的时间；超调量 %：指在响应过程中,超出稳态值的最大偏移量与稳态值之比,即h t p h % 100%,式中： h pt 是单位阶跃响应的峰值；h 是单位阶跃响应的稳态值h 调剂时间 st ：在单位阶跃响应曲线的稳态值邻近,取 5% （有时也取 2%作为误差带,响应曲线达到并不再超出该误差带的最小时间,成为调剂时间（或过渡过程时间）；调剂时间 st 标志着过渡过程终止,系统的响应进入稳态过程；稳态误差 e ss：当时间 t 趋于无穷时,系统单位阶跃响应的实际值（即稳态值）与期望值 一般为输入值 1（t） 之差,一般定义为稳态误差；即 e

5、ss 1 h 推迟时间、上升时间、峰值时间 表征 系统响应初始段的快慢；调剂时间,表示系统过渡过程连续的时间,是系统快速性的一个指标,超调量反映系统响应过程的平稳性,稳态误差就反映系统复现输入信号的最终（稳态）精度；10.从平稳性,快速性和稳态精度三个方面,简述典型二阶欠阻尼系统结构参数,n 对阶跃相应的影响；由于欠阻尼二阶系统具有一对实部为负的共轭复特点根,时间响应呈衰减振荡特性,故又称为振荡环节；系统闭环传递函数的一般形式为C s 2n的nR s 2 s2ns2n由于 01,所以一对共轭复根为s 1,2njn12jd式中,n,为特点根实部之模值,具有角频率量纲；dn12,称为阻尼振荡角频率

6、,且dn平稳性： 阻尼比,超调量,响应振荡倾向越弱,平稳性越好；反之,阻尼比,超调量,振荡越强,平稳性越差；当0 时,零阻尼响应为h t 1cosn t t0,具有频率为不衰减（等幅）振荡；超调量与阻尼比的关系：dn12n,d,阻尼比肯定,平稳性越差；快速性 :0.707 时,超调量 % 5%,平稳性最好；稳态精度：由式 3-25 可看出,瞬态重量随时间 t 的增长衰减到零,而稳态重量等于 1,因此,上述欠阻尼二阶系统的单位阶跃响应稳态误差为零；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1）上升时间rt ：,ptarcos2

7、）峰值时间pt：dh t p h / 1 23）超调量 %：% 100%e 100%h 4）调剂时间 st ：st 不仅与阻尼比 有关,而且与自然振荡频率 n有关；当 0.8 时,st 3.5（取 5%误差带）st 4.5（取 2%误差带）n n11.一阶系统性能指标：ts 1单位阶跃响应：ht=1-eTt0； 一阶系统没有超调量,性能指标主要是调剂时间st ,表征系统过渡过程的快慢；ts=3T ,对应 5%误差带ts4 T,对应 2%误差带n 21T s 12.二阶性能指标：欠阻尼时定性分析,几个性能指标运算公式：课后 如第 10 点3.6,3.8 13.改善二阶系统响应的措施；1.误差信号

8、的比例-微分掌握开环传函：G s C s E s s s2n闭环传函： C s 2 s221T s 2nR s nT d2 snn原理：比例 -微分掌握抑制了振荡,使超调减弱,可以改善系统的平稳性,另外和n打算了开环增益,微分作用之所以能改善动态性能,由于它产生一种早期掌握（或称为超前控制）,能在实际超调量出来之前,就产生了一个修正作用；2.输出量的速度反馈掌握原理： 速度反馈同样可以加大阻尼,改善动态性能； 由于速度反馈系统闭环传递函数没有零点,所以其输出响应的平稳性与反馈系数 K 的关系比较简洁, 易于调整, 但环节 K s 的加入,会使系统开环放大系数降低,因此在设计速度反馈系统时,一般

9、可适当增大原先系统的开环增益,以补偿速度反馈掌握引起的开环增益缺失,同时适当挑选反馈系数 K ,使阻尼比 t比较合适；14. 什么是系统稳固性；简述稳固的数学条件； 背）定义： 假如系统受到扰动,偏离了原先的平稳状态,产生偏差,而当扰动消逝之后,系统又能够逐步复原到原先的平 衡状态,就称系统是稳固的,或具有稳固性；如扰动消逝后,系统不能复原原先的平稳状态,甚至偏差越来越大,就 称系统是不稳固的,或不具有稳固性；稳固性是当扰动消逝以后,系统自身的一种复原才能,是系统的一种固有特性；这种稳固性取决于系统的结构、参数而与初始条件及外作用无关；稳固的数学条件： 判定系统是否稳固,可以归结为判别系统特点

10、根实部的符号,全部特点根均具有负实部,即Resi 0 第 4 页,共 7 页名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 行列式：D na a a 1 3 5. a 2n1,D 1a ,D 2a a 3,D3a a a 5D奇 0,或 D偶 0 a a a 4. a 2n2a a a 0 240 a a 3. a 2n3a a 0 20a a 3.2.林纳德 -奇帕特判据 条件： 1.系统特点方程的各项系数大于零,即 ia 0 3.劳斯判据 第一列全部元素符号相同（但不为零）2.奇数阶或偶数阶的赫尔维茨行列式大于零,即特别情形：1.某行的第一列为零,

11、 而其余各项不为零,或不全为零：用（s+a）乘以原特点方程,其中 a 可为任意正数；在对新的特点方程 应用劳斯判据2.某行显现全零行：用全零行的上一行的 系数构造一个帮助方程,对其求导,用所得方程的系数代替全零行；帮助方程的次数通常为偶数,它说明数值相同,符号相反的根数；17.稳态误差的运算：静态误差系数法课后 3.19 16.误差两种定义, 什么是稳态误差； （背）1） e r t c t 期望值 -实际值2） e r t b t 期望值 -反馈量定义：稳态系统误差的终值称为稳态误差,当时间 t 趋于无穷时, et的极限存在,就稳态误差为 e ss lim t第四章：18.根轨迹方程（背）系

12、统开环传递函数中某个参数（如开环 增益 K）从零变到无穷时,闭环特点根 在 s 平面上移动的轨迹；零点以及开环根轨迹增益* K 有关；课后 4.3,4.5 19.闭环零极点与开环零极点关系（背）闭环系统的根轨迹增益等于系统前向通道的根轨迹增益,对于H（s） =1 的单位反馈系统,闭环系统根轨迹增益就等于开环系统根轨迹增益；闭环系统的零点由前向通道的零点和反馈通道的极点组成,对于Hs1 的单位反馈系统,闭环系统的零点就是开环系统的零点；闭环系统的极点与开环系统的极点、20.根轨迹的绘制：并利用绘制的根轨迹进行系统分析简述闭环零、 极点分布与阶跃相应的关系； P155（背）A 要小,由于A 小,对

13、应的暂态重量小；从而看出,闭环极点之间的间距s k要求系统稳固,就必需使全部的闭环极点 is 均位于 s 平面的左半部；要求系统的快速性好,应使阶跃响应式中每个重量衰减得快,就闭环极点应远离虚轴；要求系统平稳性好,就复数极点最好设置在 s 平面中与负实轴成 45；夹角线邻近；要求动态过程尽快消逝,要求系数s i要大；零点iz 应靠近极点ks ；名师归纳总结 第 5 页,共 7 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 21. 什 么 是 主 导 极点,什么是偶极子p155（背）主导极点： 离虚轴最 近且邻近没有闭环 零点的一些闭环极 点（复数极点或实数 极点

14、）对系统的动态 过程性能影响最大,起着主要的打算的 作用的；偶极子： 将一对靠得 很近的闭环零、 极点 称为偶极子22.什么是最小相位 系统与非最小相位 系统 p162（背）最小相位系统： 系统 的全部开环极点和 零点都位于 s平面的 左半部 非最小相位系统：s 平面的右半部具有 开环极点或零点的 系统 第五章：23. 频 率 特 性 的 定 义：（背） 线性定常 系统,在正弦信号作 用下,输出的稳态分 量与输入的复数比；称为系统的频率特 性（即为幅相频率特 性,简称幅相特性） ；24.奈氏曲线 奈奎斯特图是对于一 个连续时间的线性非 时变系统,将其频率 响应的增益及相位以 极座标的方式绘出,

15、常在掌握系统或信号 处理中使用,可以用 来判定一个有回授的 系统是否稳固；奈奎 斯特图上每一点都是 对应一特定频率下的 频率响应,该点相对 于原点的角度表示相奈奎斯特图将振幅及相位的波德图综合在一张图中；如右图位,而和原点之间的 距离表示增益,因此25.伯德图（写传递函数）如下图第 6 页,共 7 页26.稳固判据2 个1. 奈奎斯特稳固判据2.对数频率稳固判据27.裕度指标运算相角裕度：在 G j H j 曲线上模值等于 1 的矢量与负实轴的夹角；在对数频率特性曲线上,相当于 L 20lg G j H j 0 dB 处的相频G j H j 与 的差角；G j c H j c 180 ； 18

16、0；+ G j c H j c 模 稳 定 裕 度 h ： 是 G j H j 曲 线 与 负 实 轴 相 交 点 处 的 模 值G j 1 H j 1 的倒数；（仅对 G j 1 H j 1 1 的情形）名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - hG j11j1G j1Hjh1为时,对应的对数幅频H在对数曲线上,相当于的绝对值即20lg1h dB20lgG j1H j120lgG j1Hj128.三频段理论29.闭环幅频特性定性分析系统的性能第六章30.串联校正：重点超前校正题型：挑选： 5 个, 10 分第 7 页,共 7 页简答题（ 5 小题,每道题8 分,共 40 分）综合运算题（ 5 小题, 8,10,10,10,12,共 50 分）名师归纳总结 - - - - - - -