2013-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）开环限制与闭环限制3.开环限制与闭环限制的概念？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络特点：开环限制施行起来简洁，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，而且还有反向联络，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构造。开环限制与闭

2、环限制各自的优缺点？（分析题：对一个实际的限制系统，可以参照下图画出其闭环限制方框图。）4.限制系统的性能指标主要表如今哪三个方面？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与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来表征的第二章1.限制系统的数学模型有什么？（填空）微分方程、传递函数、动态构造图、频率特性2.理解微分方程的建立？（1）、确定系统的输入变量与输入变量（2）、建立初始微分方程组。即依据各环节所遵循的根本物理规律，分别列写出相应的微分方程，并建立微分方程组（3）、 消退

3、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.传递函数定义与性质？细致理解。（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（必需驾驭）。理解其特点。（简答）典型环节传递函数特点比例环节输出不失真、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输出量与输入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

4、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输出波形与输入波形一样，但延迟了时间。时滞环节的存在对系统的稳定性不利5.动态构造图的等效变换与化简。三种根本形式，尤其是式2-61。主要驾驭构造图的化简用法，参考P38习题2-9（a）、（e）、（f）。（化简）等效变换，是指被变换局部的输入量与输出量之

5、间的数学关系，在变换前后保持不变。串联，并联，反响连接，综合点与引出点的挪动（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系统的反响量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与扰动信号D（s）作用下的闭环传递函数系统的开环传递函数系统的闭环传递函数给定信号R（s）作用，设D（s）=0扰动信号D（s）作用，设R（s）=0系统的误差传递函数给定信号R（s）作用，设D（s）=0扰动信号D（s）作用，设R（s）=0第三章1.P42系统的时域

6、性能指标。各自的定义，各自衡量了什么性能？（填空或选择）（1）、上升时间指系统响应从零开场，第一次上升到稳态值所需的时间（2）、峰值时间指系统响应从零开场，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（快速性）指系统响应应从零开场，到达并保持在稳态值的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，单位斜坡信号的导数为单位阶跃信号，而单位阶跃信号的导数为

7、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，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（47）（3）欠阻尼状况的单位阶跃响应：驾驭式3-

8、21、3-233-27；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：（1）、上升时间由此式可得其中（2）、峰值时间依据的定义，可承受求极值的方法来求取它，得（3）、超调量（4）、调整时间5%误差带2%误差带当大于上述值时，可承受近似公式计算（5）、稳态误差在系统稳定的前提下，主要分析系统的动态性能与稳态性能。动态性能包括平稳性与快速性，稳态性能是指精确性。（1）、平稳性主要有确定，平稳性越好。当=0时，系统等幅振荡，不能稳定工作。确定时，系统平稳性变差。（）（2）、快速性当n确定时，若较小，则，而当0.7之后又有。即太大或太小，快速性均变差。一般，在限制工程中，

9、是由对超调量的要求来确定的.。确定时，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，而可尽量选大。一般将=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）、精确性的增加与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、3-6。（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

10、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构造参数有关，也与输入有关，设系统的输入的一般表达式为式中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；、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。系统的稳态误差可表示为表5-1 给定信号作用下系统稳态误差 系统型号阶跃信号输入速度信号输入加速度信号输入稳态误差静态位置误差系数静态速度误差系数静态加速度误差系数0000稳态误差是衡量系统限制精度的性

11、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与开环增益来确定的。为了进步精度等级，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。而承受补偿的方法，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、相频特性与频率特性的概念。系统的幅频特性：=|系统的相频特性：=系统的频率特性（又称幅相特性）：=|2.七个典型环节的频率特性（必需驾驭）。理解其伯德图的形态。（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0积分环节-20微分环节

12、20惯性环节-20与0一阶微分环节0与20振荡环节0与-40时滞环节非最小相位环节比例环节、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，且按大小依次在坐标中标出来。（3）、过=1，L()=20lgk这点，作斜率为-20vdB/dec的低频渐近线。（4）、从低频渐近线开场，每到某一环节的转折频率处，就依据该环节的特性变更一次渐进线的斜率，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

13、考P110习题4-4。（分析题）P905.奈氏判据的用法：参考P111习题4-6。（分析题）P946.相位裕量与幅值裕量的概念、意义及工程中对二者的要求。（填空或推断）对应于|=1时的频率称为穿越频率，或称剪切频率，也截止频率相位裕量：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：幅值裕量：开环频率特性的相角时，在对应的频率处，开环频率特性的幅值,其算式为：一般，值越大，说明系统的相对稳定性越好；反之，当1时，对应的闭环系统不稳定。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、抗干扰实力留意相位裕量与穿越频率各自影响什么性能？（填空或推断）相位裕量：一般相对裕量越大，系统的相对稳定性越好。在工程中，通常要求在到之间穿越频率：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）串联矫正与反响校正2.PID限制：（1）时域表达式P122式5-18 （2）P、PI、PD、PID限制各自的优缺点？（简答题）第 9 页