自控原理总复习3分析复习进程.ppt

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1、自控原理总复习3分析按给定值操纵的开环控制按给定值操纵的开环控制2按干扰补偿的开环控制按干扰补偿的开环控制3闭环控制闭环控制4复合控制复合控制5反馈：反馈：输出量送回至输入端并与输入信号比较的过输出量送回至输入端并与输入信号比较的过程。程。正反馈不能进行控制，会使系统的偏差越来正反馈不能进行控制，会使系统的偏差越来越大。越大。只有负反馈控制系统才能完成自动控制的任只有负反馈控制系统才能完成自动控制的任务。务。负反馈控制系统最大的特点：检测偏差，纠负反馈控制系统最大的特点：检测偏差，纠正偏差正偏差按偏差控制按偏差控制6第二章第二章1.线性微分方程的建立（略）线性微分方程的建立（略）2.小偏差线性

2、化方法（略）小偏差线性化方法（略）3.传递函数：理解定义，会求给定系统对应传递函数：理解定义，会求给定系统对应的传递函数（框图化简、的传递函数（框图化简、梅森公式梅森公式）4.典型系统的典型传递函数。典型系统的典型传递函数。7传递函数传递函数u线性定常系统在输入、输出初始条件均线性定常系统在输入、输出初始条件均为零的条件下，输出的拉氏变换与输入为零的条件下，输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比，称为该系统的传递函的拉氏变换之比，称为该系统的传递函数。数。8(一一)方框合并方框合并（1 1）串联等效）串联等效（2 2）并联等效）并联等效（3 3）反馈等效）反馈等效9(二二)信号引出点或综合点的移动

3、信号引出点或综合点的移动G(s)G(s)R R1 1(s)(s)B BA AC(s)C(s)R R2 2(s)(s)-G(s)G(s)1/G(s)1/G(s)R R1 1(s)(s)R R2 2(s)(s)B B-C(s)C(s)(a)(a)(b)(b)G(s)G(s)A AR R1 1(s)(s)R R2 2(s)(s)-C(s)C(s)B BG(s)G(s)G(s)G(s)R R1 1(s)(s)R R2 2(s)(s)B BC(s)C(s)-(a)(a)(b)(b)R R2 2(s)(s)R R1 1(s)(s)R R2 2(s)(s)R R3 3(s)(s)-E E1 1C(s)C(s

4、)R R1 1(s)(s)R R3 3(s)(s)R R1 1(s)(s)R R3 3(s)(s)R R2 2(s)(s)-C(s)C(s)C(s)C(s)(a)(a)(b)(b)(c)(c)(1)(1)综合点的移动规则综合点的移动规则10(2)(2)分支点的移动规则分支点的移动规则G(s)R(s)ABC1(s)C2(s)G(s)G(s)1/G(s)1/G(s)B BR(s)R(s)C C1 1(s)(s)C C2 2(s)(s)G(s)R(s)ABC1(s)C2(s)G(s)G(s)G(s)G(s)A AR(s)R(s)C C1 1(s)(s)C C2 2(s)(s)AB R(s)BAR(s

5、)11Ur(s)Uc(s)sc11R11sc21R21错啦！错啦！你把综合点与引出点互换位置了Uc(s)Ur(s)sc11R11sc21R21sc11Ur(s)Uc(s)sc11R11sc21R21 正正 确确 的的 等等 效效 变变 换换：向向 同同 类类 移移 动！动！121 1、求控制系统结构图的传递函数、求控制系统结构图的传递函数。解解(1)(1)前向通路有前向通路有1 1个个:3 3个单独回路个单独回路:互不接触回路互不接触回路13(2)前向通路有1个:3个单独回路:互不接触回路14解：有解：有2 2个前向通路个前向通路有有5 5个单独回路个单独回路2 2、求如图所示系统的传递函数、

6、求如图所示系统的传递函数C(s)/R(s)C(s)/R(s)1516第三章第三章1.阶跃响应性能指标的定义阶跃响应性能指标的定义2.一阶系统、二阶系统（欠阻尼）性能分一阶系统、二阶系统（欠阻尼）性能分析及计算析及计算3.系统稳定的数学条件，判断系统的稳定系统稳定的数学条件，判断系统的稳定性（劳斯判据）性（劳斯判据）4.稳态误差的计算（终值定理、静态误差稳态误差的计算（终值定理、静态误差系数法）系数法）1718（2 2）系统的超调量）系统的超调量 1 1、设控制系统结构如图所示、设控制系统结构如图所示,试求：试求：（1 1）闭环传递函数）闭环传递函数（3 3）系统的调节时间）系统的调节时间解解(

7、1)(1)闭环传递函数闭环传递函数19（2 2）系统的超调量）系统的超调量 （3 3）系统的调节时间）系统的调节时间202 2、设单位负反馈二阶系统的单位阶跃响应曲线如图所示，、设单位负反馈二阶系统的单位阶跃响应曲线如图所示，试确定此系统的开环传递函数和闭环传递函数。试确定此系统的开环传递函数和闭环传递函数。解解:21闭环传递函数闭环传递函数:由图可知：由图可知：t tp p=0.4=0.4秒秒22系统稳定的充分必要条件是：系统稳定的充分必要条件是：系统的特征方程的所有根都具有系统的特征方程的所有根都具有负实负实部部，或者说都位于，或者说都位于S S平面的虚轴之左平面的虚轴之左。233 3、已

8、知某调速系统的特征方程式为、已知某调速系统的特征方程式为 求该系统稳定的求该系统稳定的K K值范围。值范围。解：列劳斯表解：列劳斯表由劳斯判据可知，若系统稳定，由劳斯判据可知，若系统稳定，则劳斯表中第一列的系数必须全为正值。因此可得：则劳斯表中第一列的系数必须全为正值。因此可得：0K11.90K00，该系统稳定，该系统稳定5 5、设控制系统方如图所示，试求：系统的输入稳态误差、设控制系统方如图所示，试求：系统的输入稳态误差I I型系统，斜坡输入型系统，斜坡输入27第四章第四章1.根轨迹概念（理解）根轨迹概念（理解）2.根轨迹方程根轨迹方程3.开环增益和根轨迹增益的关系开环增益和根轨迹增益的关系

9、4.常规根轨迹的绘制法则常规根轨迹的绘制法则5.参量根轨迹（求等效传递函数）参量根轨迹（求等效传递函数）6.零度根轨迹（和常规根轨迹的区别）零度根轨迹（和常规根轨迹的区别）7.主导极点和偶极子（理解）主导极点和偶极子（理解）28根轨迹根轨迹根轨迹是指系统开环传递函数中某个参根轨迹是指系统开环传递函数中某个参数（如开环增益数（如开环增益K K）从零变到无穷时，闭）从零变到无穷时，闭环特征根在环特征根在s s平面上移动的轨迹。平面上移动的轨迹。（413）29相角相角方程方程（415）模值模值方程方程（414）30绘制根轨迹图的十条规则绘制根轨迹图的十条规则序序内容内容规规 则则 1 1根轨迹的根轨

10、迹的分支数分支数系统的阶数系统的阶数n n开环传递函数的极点数开环传递函数的极点数(n(n m m）2 2连续性连续性对称性对称性根轨迹是连续变化的曲线或直线，且对称于实根轨迹是连续变化的曲线或直线，且对称于实轴轴3 3起点终点起点终点和终点和终点起始于开环极点，终止于开环零点起始于开环极点，终止于开环零点(包括包括m m个有个有限零点和限零点和 n-mn-m个无穷远零点个无穷远零点)4 4实轴上根实轴上根轨迹轨迹实轴根轨迹区段其右方实数极点个数、实数零实轴根轨迹区段其右方实数极点个数、实数零点个数总和应为奇数点个数总和应为奇数5 5渐近线渐近线有有n-mn-m条根轨迹分支沿着与正实轴夾角条根

11、轨迹分支沿着与正实轴夾角 ,截截距为距为aa的一组渐近线趋于无穷远处的一组渐近线趋于无穷远处,渐近线相渐近线相交于实轴上的同一点：交于实轴上的同一点：坐标为：坐标为：倾角为：倾角为：31序内容规 则 6 6起始角起始角终止角终止角极点处的起始角：极点处的起始角：零点处的终止角：零点处的终止角：7 7分离点分离点分离点分离点(会合点会合点)坐标坐标d d的计算公式：的计算公式：8 8分离角分离角会合点会合点分离角与会合角：分离角与会合角：9 9与虚轴与虚轴交点交点（1）满足特征方程）满足特征方程 的的 值和值和Kg 值；值；（2）由）由劳斯阵列劳斯阵列求得求得（及（及Kg值）；值）；1010闭环

12、极闭环极点的和点的和与积与积 根轨迹走向：一些轨迹向右，则另一些将向左根轨迹走向：一些轨迹向右，则另一些将向左321 1、设单位负反馈控制系统开环传递函数：、设单位负反馈控制系统开环传递函数：试绘制控制系统根轨迹图。试绘制控制系统根轨迹图。解：解：1 1：根轨迹的分支数：根轨迹的分支数n n3 3根轨迹起始于开环极点根轨迹起始于开环极点0 0，2 2，4 4，终止无穷远开环零点终止无穷远开环零点2:2:实轴上的根轨迹线段是实轴上的根轨迹线段是 2 2，00，（，（，44。334 4：根轨迹的分离点：根轨迹的分离点：舍去舍去实轴交点实轴交点与实轴夹角与实轴夹角3 3：根轨迹的渐近线：共有根轨迹的

13、渐近线：共有3 30 03 3条渐近线条渐近线345 5：与虚轴交点（方法与虚轴交点（方法1 1）：）：代入实部，代入实部，实部实部虚部虚部方法方法2 2 劳斯表：劳斯表：S S3 3 1 8 1 8S S2 2 6 6S S1 1 0 0S S0 0时，时，S S1 1行全为行全为0 0辅助方程：辅助方程：6 6S S2 248480 03536第五章第五章1.频率特性的定义（理解），几种表示方法（会频率特性的定义（理解），几种表示方法（会表示）表示）2.典型环节的幅相特性和对数频率特性（放到系典型环节的幅相特性和对数频率特性（放到系统中会分析）统中会分析）3.系统开环幅相曲线和对数幅频、相

14、频曲线的绘系统开环幅相曲线和对数幅频、相频曲线的绘制方法（给传递函数会画曲线，根据曲线会求制方法（给传递函数会画曲线，根据曲线会求传递函数）传递函数）4.利用穿越次数计算利用穿越次数计算N（分别在开环幅相曲线和（分别在开环幅相曲线和对数幅频上），从而判断系统的稳定性。对数幅频上），从而判断系统的稳定性。5.计算系统的稳定裕度计算系统的稳定裕度37 频率特性的定义频率特性的定义 线性定常系统，在正弦信号作用下，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，称输出的稳态分量与输入的复数比，称 为系统的为系统的频率特性频率特性（即为幅相频率特（即为幅相频率特 性，简称幅相特性）。性，

15、简称幅相特性）。记做记做38 频率特性的几种表示方法频率特性的几种表示方法（1 1）指数形式）指数形式（2 2）幅角）幅角(极坐标极坐标)形式形式（3 3）直角坐标形式）直角坐标形式其中：其中：39典型环节的典型环节的nyquistnyquist图和图和BodeBode图图1 1）比例环节）比例环节2 2）微分环节）微分环节3)3)积分环节积分环节404)4)惯性环节惯性环节5)5)不稳定的惯性环节不稳定的惯性环节416)6)一阶复合微分一阶复合微分惯性环节惯性环节427)7)振荡环节振荡环节438 8）二阶复合微分）二阶复合微分449 9）延迟环节延迟环节451 1、设闭环控制系统的开环传递

16、函数为，、设闭环控制系统的开环传递函数为，(1)(1)画出奈奎斯特（画出奈奎斯特（NyquistNyquist）曲线；）曲线；(2)(2)利用奈奎斯特（利用奈奎斯特（NyquistNyquist）稳定判据，判断该系统的稳定性。）稳定判据，判断该系统的稳定性。解解:(1)(1)画出奈奎斯特（画出奈奎斯特（NyquistNyquist）曲线）曲线46(2)(2)由奈奎斯特稳定判据可知，奈氏曲线不包围（由奈奎斯特稳定判据可知，奈氏曲线不包围（1 1，0j0j）点）点该系统的稳定性。该系统的稳定性。(稳定稳定)472 2、已已知知开开环环系系统统的的频频率率特特性性如如下下图图所所示示，试试判判断断闭

17、闭环环系系统统 的稳定性，求出闭环系统在右半平面的极点数。的稳定性，求出闭环系统在右半平面的极点数。解解.483 3、设单位负反馈控制系统的开环传递函数为：、设单位负反馈控制系统的开环传递函数为：（1 1）画出系统）画出系统BodeBode图；图；（2 2）计算相角裕量和幅值裕量。）计算相角裕量和幅值裕量。解解:（1 1）画出系统）画出系统BodeBode图；图；4950 在在处的开环对数幅值为处的开环对数幅值为51 4 4、已知最小相位系统开环、已知最小相位系统开环对数渐近幅频曲线，求开环对数渐近幅频曲线，求开环传递函数。传递函数。截止频率截止频率w w2 2 w wcwcw3 3,此时，对

18、开此时，对开环对数幅频渐进特性曲线产生影环对数幅频渐进特性曲线产生影响的典型环节包括：比例环节、响的典型环节包括：比例环节、积分环节、积分环节、w w1 1对应的惯性环节和对应的惯性环节和w w2 2对应的比例微分环节。对应的比例微分环节。52第六章第六章1.校正的方式（串联校正、反馈校正、复合校正的方式（串联校正、反馈校正、复合校正）校正）2.校正装置的传递函数、特征点校正装置的传递函数、特征点3.串联超前校正的方法串联超前校正的方法53这一最大值发生在对数频率特性曲线的几何中心处，对应的角这一最大值发生在对数频率特性曲线的几何中心处，对应的角频率为频率为1 1、串联相位超前校正、串联相位超

19、前校正超前角的最大值为：超前角的最大值为：（61）相位超前校正装置的传递函数相位超前校正装置的传递函数542 2、串联滞后校正、串联滞后校正滞后校正传递函数为滞后校正传递函数为:553 3、串联滞后、串联滞后-超前超前超前部分超前部分滞后部分滞后部分滞后滞后-超前网络特点：超前网络特点：幅值衰减，相角超前幅值衰减，相角超前56第八章第八章1.1.理解采样保持的概念理解采样保持的概念2.2.熟悉熟悉Z Z变换变换3.3.求系统的脉冲传递函数或输出求系统的脉冲传递函数或输出C(z)C(z)4.4.判断采样系统的稳定性和计算稳态误差。判断采样系统的稳定性和计算稳态误差。571 1、系统结构如图、系统

20、结构如图8-138-13所示，其中所示，其中采样周期采样周期 s s求其开环脉冲传递函数。求其开环脉冲传递函数。58解：解：由于由于所以所以592 2、闭环采样系统的结构如图所示，其中、闭环采样系统的结构如图所示，其中采样周期采样周期 s s，求闭环脉冲传递函数，求闭环脉冲传递函数，60解：解：61 3 3、已知离散系统特征方程已知离散系统特征方程 ，判定系统稳定性。，判定系统稳定性。系统不稳定系统不稳定624 4、已知离散系统特征方程、已知离散系统特征方程 ，判定系统稳定性。，判定系统稳定性。系统不稳定系统不稳定635 5、已知采样系统的结构如图所示，其中，、已知采样系统的结构如图所示，其中

21、，采样周期，采样周期T=0.2sT=0.2s，求在输入信号，求在输入信号的作用下，系统的稳态误差。的作用下，系统的稳态误差。图图8-218-2164解：解：采样系统的闭环特征方程为采样系统的闭环特征方程为采样系统的开环脉冲传递函数为采样系统的开环脉冲传递函数为该采样系统稳定该采样系统稳定 65该系统是该系统是型系统，在型系统，在阶跃和斜坡函数阶跃和斜坡函数作用下的稳态误作用下的稳态误差为零（差为零（K Kp p=，K Kv v=），静态），静态加速度误差系数加速度误差系数为为因此，在输入因此，在输入 作用下的稳态误差为作用下的稳态误差为66此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢