自控原理(08J-12)

自控原理知识点总结同济1. 系统建模系统建模是自控原理中的重要内容，它是指将具体的控制对象抽象成数学模型的过程。

系统建模的目的是为了方便后续的分析和设计工作。

通常可以采用状态空间法或传递函数法对系统进行建模。

状态空间法适用于描述动态系统的动态响应，而传递函数法则适用于描述系统的输入输出关系。

系统建模的关键是确定系统的结构和参数，建立准确的系统模型是进行自控原理分析和设计的前提。

2. 传递函数传递函数是描述线性时不变系统的重要工具，它用来描述输入与输出之间的关系。

传递函数可以通过系统的微分方程求解得到，通常表示为H(s)，其中s为复频域变量。

传递函数包括零点和极点两个重要概念，零点是使传递函数为0的频率点，极点是使传递函数为无穷大的频率点。

传递函数的性质可以通过其零点和极点来分析，从而确定系统的稳定性和动态特性。

3. 稳定性分析系统的稳定性是自控原理中非常重要的概念，它是指系统在受到一定扰动后，是否能够回到平衡状态或者永远保持在某个状态下。

常见的稳定性分析方法包括极点位置判据、Nyquist稳定性判据、Routh-Hurwitz稳定性判据等。

极点位置判据通过判断传递函数的极点位置来确定系统的稳定性，Nyquist稳定性判据通过绘制系统的 Nyquist 图来判断系统的稳定性，Routh-Hurwitz稳定性判据通过构造判别式矩阵来判断系统的稳定性。

稳定性分析是自控原理中的基础，它为后续的控制器设计和系统优化提供了重要的依据。

4. 根轨迹法根轨迹法是自控原理中常用的一种分析和设计方法，它通过画出系统传递函数的极点轨迹图来分析系统的稳定性和动态特性。

根轨迹图中，极点的位置随着控制器参数的变化而变化，通过调节控制器参数可以使系统的极点达到期望的位置，从而实现对系统的控制。

根轨迹法是一种直观的分析方法，它可以有效地帮助工程师快速理解系统的动态特性，为控制系统的设计提供了重要的参考。

5. 频域分析频域分析是自控原理中用来分析系统动态特性的重要方法，它通过分析系统在频域下的响应特性来确定系统的稳定性和性能。

08级课程设计任务书自控原理安徽建筑工业学院机电学院2010－2011第1学期《自动控制原理》课程设计任务书课程：自动控制原理专业： 08城建电气班级：指导教师：汪萍一、自动控制原理课程设计的目的与任务自动控制原理课程设计是综合性与实践性较强的教学环节。

本课程设计的任务是使学生初步掌握控制系统数字仿真的基本方法，同时学会利用MATLAB 语言进行控制系统仿真和辅助设计的基本技能，为今后从事控制系统研究工作打下较好的基础。

二、设计课题1.模拟随动控制系统的串联校正设计。

已知某随动系统固有特性开环传递函数为:)1)(1()(21++=s T s T s Ks G其中：T 1=0.1s ，T 2=0.025s 。

设计迟后-超前校正装置。

使校正后的系统具有如下性能指标：1) 开环增益K≥1002) 超调量σp ≤30%3) 调整时间t s ≤0.5秒要求：①仿真校正前系统的开环对数频率特性图以及系统的根轨迹图。

②将校正前性能指标与期望指标进行比较，确定串联校正网络)(s G c 的传递函数，仿真出校正网络的开环频率特性曲线图。

仿真校正后整个系统的开环对数频率特性图以及系统的根轨迹图。

③当输入)(t r ＝1（t ）时，仿真出校正前、后系统的单位阶跃响应曲线)(t h 。

分析校正前后的单位阶跃响应曲线，得出结果分析结论。

2. 设一系统的开环传递函数为：1)1)(0.5s s(s k (s)G 0++=，试设计串联校正网络)(s G c 要求校正后，系统稳态速度误差系数v K =5秒-1，γ≥400。

要求：①确定采用何种校正装置。

仿真校正前系统的开环对数频率特性图以及系统的根轨迹图。

②将校正前性能指标与期望指标进行比较，确定串联校正网络)(s G c 的传递函数，仿真出校正网络的开环频率特性曲线图。

仿真校正后整个系统的开环对数频率特性图以及系统的根轨迹图。

③当输入)(t r ＝1（t ）时，仿真出校正前、后系统的单位阶跃响应曲线)(t h 。

《自动控制原理》习题答案普通高等教育“十一五”国家级规划教材全国高等专科教育自动化类专业规划教材《自动控制原理》习题答案主编：陈铁牛机械工业出版社第一章习题答案1-11-21-3闭环控制系统主要由被控对象，给定装置，比较、放大装置，执行装置，测量和变送装置，校正装置等组成。

被控对象：指要进行控制的设备和过程。

给定装置：设定与被控量相对应给定量的装置。

比较、放大装置：对给定量与测量值进行运算，并将偏差量进行放大的装置。

执行装置：直接作用于控制对象的传动装置和调节机构。

测量和变送装置：检测被控量并进行转换用以和给定量比较的装置。

校正装置：用以改善原系统控制性能的装置。

题1-4 答：（图略）题1-5 答：该系统是随动系统。

（图略） 题1-6 答：（图略）第二章习题答案题2-1 解：（1）F(s)=12s 1+-Ts T（2）F(s)=0.5)421(2+-s s（3）F(s)=428+⋅s e s sπ（4）F(s)=25)1(12+++s s（5）F(s)=32412ss s ++ 题2-2 解：(1) f(t)=1+cost+5sint (2) f(t)=e -4t(cost-4sint)(3) f(t)=t t t te e e 101091811811----- (4) f(t)= -tt t te e e ----+-3118195214(5) f(t)= -tt e e t 4181312123--+++题2-3 解：a)dtdu u C R dt du R R c c r 22111=++）（ b)r c c u CR dt du R R u C R dt du R R 1r 12112111+=++）（ c) r r r c c c u dtdu C R C R dtu d C C R R u dtdu C R C R C R dtu d C C R R +++=++++）（）（1211222121122111222121 题2-4 解：a) G(s)=1)(212++s T T sT (T 1=R 1C, T 2=R 2C )b) G(s)=1)(1212+++s T T s T (T 1=R 1C, T 2=R 2C )c) G(s)= 1)(1)(32122131221+++++++s T T T s T T s T T s T T (T 1=R 1C 1, T 2=R 1C 2, T 3=R 2C 1, T 4=R 2C 2 ) 题2-5 解：(图略) 题2-6 解：33)(+=Φs s 题2-7 解：a) ksf ms s +-=Φ21)(b) )()()(1))(1)(()(21221s G s G s G s G s G s +++=Φc) )()(1)())()(()(31321s G s G s G s G s G s ++=Φd) )()()()(1))()()(323121s G s G s G s G s G s G s -+-=Φe) G(s)=[G 1(s)- G 2(s)]G 3(s)f) )()()()()()()()()()(1)()()()()(43213243214321s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s +-++=Φg) )()()()()()()()(1)()()()(43213212321s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s -+-=Φ题2-8 解：102310)1()()(k k s s T Ts k k s R s C ⋅++++⋅=1023101)1()()(k k s s T Ts k k s N s C ⋅++++⋅=1023102)1()()(k k s s T Ts s T k k s N s C ⋅++++⋅⋅⋅= 题2-9 解：)()()()(1)()()(4321111s G s G s G s G s G s R s C +=)()()()(1)()()(4321222s G s G s G s G s G s R s C +=)()()()(1)()()()()(432142121s G s G s G s G s G s G s G s R s C +=)()()()(1)()()(4321412s G s G s G s G s G s R s C += 题2-10 解：(1)3212321)()(k k k s k k k s R s C +=3212032143)()()(k k k s s G k k k s k k s N s C +⋅+= (2) 2140)(k k sk s G ⋅-= 题2-11 解：122212211111)()1()()(z z s T s T T C s T T s T k k s s m m d e L ⋅++⋅+++⋅=ΘΘ(T 1=R 1C, T 2=R 2C, T d =L a /R a , T m =GD 2R a /375C e C m )第三章 习题答案3-1． s T 15=（取5%误差带） 3-2． 1.0=H K K=2 3-3．当系统参数为：2.0=ξ，15-=s n ω时，指标计算为：%7.52%222.0114.32.01===-⨯---e eξξπσs t ns 352.033=⨯==ξωs t n p 641.02.01514.3122=-⨯=-=ξωπ当系统参数为：0.1=ξ，15-=s n ω时，系统为临界阻尼状态，系统无超调，此时有：st ns 95.057.10.145.67.145.6=-⨯=-=ωξ3-4．当110-=s K 时，代入上式得：110-=s n ω，5.0=ξ，此时的性能指标为：%3.16%225.0114.35.01===-⨯---e eξξπσs t ns 6.0105.033=⨯==ξωs t n p 36.05.011014.3122=-⨯=-=ξωπ当120-=s K 时，代入上式得：11.14-=s n ω，35.0=ξ，此时的性能指标为：%5.30%2235.0114.335.01===-⨯---e eξξπσs t ns 6.01.1435.033=⨯==ξω由本题计算的结果可知：当系统的开环放大倍数增大时，其阻尼比减小，系统相对稳定性变差，系统峰值时间变短，超调量增大，响应变快，但由于振荡加剧，调节时间不一定短，本题中的调节时间一样大。

哈工程自控控制原理参考书自控控制原理是自动控制领域中的重要基础知识，其研究和应用对于提高工业自动化水平、实现自动化生产和智能化管理具有重要意义。

以下是一些关于自控控制原理的参考书籍，明星考试提供：1.《自动控制原理》（第8版）- 刘春翔这本书是自控控制原理领域的经典教材之一，作者刘春翔是哈尔滨工业大学自动化专业的教授。

书中系统介绍了自动控制的基本概念，包括传递函数、系统的动态响应、稳定性分析、根轨迹方法等。

同时，该书还通过大量的例题和习题帮助读者深入理解和掌握自动控制原理。

2.《现代控制工程》（第5版）-Katsuhiko Ogata这本书是国际上较为权威的自控控制原理教材之一，作者Katsuhiko Ogata是美国加州大学伯克利分校名誉教授。

该书系统介绍了现代控制工程的基本概念和方法，包括传递函数、状态空间法、PID控制器设计、频域分析等内容。

书中以清晰的语言和大量的演示例题帮助读者理解和运用自控控制原理。

3.《现代控制理论》（第4版）-程钟这本书是国内较为经典的自控控制原理教材之一，作者程钟是中国科学技术大学的教授。

该书系统介绍了现代控制理论的基本概念和方法，包括传递函数、根轨迹法、频域法、状态空间法等内容。

书中通过大量的实例和习题帮助读者加深理解和掌握自控控制原理。

4.《现代控制理论与应用》（第3版）-何玉熙、方伟这本书是国内比较综合的自控控制原理教材之一，作者何玉熙和方伟都是华中科技大学的教授。

该书内容包括传统控制理论基础、线性系统稳定性分析、根轨迹法、PID控制器设计、状态空间法等。

此外，该书还介绍了模糊控制、神经网络控制、自适应控制等现代自控控制方法。

5.《模糊控制与智能控制》-杨小庆这本书是介绍模糊控制和智能控制的专著之一，作者杨小庆是哈尔滨工业大学的教授。

该书内容包括模糊数学基础、模糊控制基本原理、模糊控制器设计和应用等。

通过在实例中介绍模糊控制在温度控制、速度控制等方面的应用，帮助读者理解和运用模糊控制原理。

天津大学812自动控制理论考研资料+经验812自动控制理论是天津大学电气与自动化工程学院考研唯二的两门专业课之一，复习起来是有一定难度的。

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<一>天津大学812自动控制理论考研主要参考教材1、自动控制原理，科学出版社，夏超英2、自动控制原理，科学出版社，胡寿松3、现代控制理论，机械工业出版社，刘豹4、现代控制理论，科学出版社，夏超英专业课复习基础阶段需要将参考教材看1-2遍，达到基础知识无盲点，通过天津大学本科课件、笔记、讲义等资料配合参考书使用，可以更好的把握天大本科授课重点。

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自控原理基本原理1. 引言自控原理是控制工程的基础，它研究如何通过各种手段使系统在给定的要求下实现稳定、准确、快速地响应。

自控原理广泛应用于工业生产、交通运输、航天航空、电力系统等各个领域。

本文将详细解释与827自控原理相关的基本原理，包括反馈控制系统、传递函数、稳定性分析等内容。

2. 反馈控制系统反馈控制系统是自控原理的核心概念之一。

它由被控对象（或称为过程）、传感器、执行器和控制器组成。

其中，被控对象是需要进行调节或监测的物理系统；传感器负责将被控对象的状态转换为可测量的信号；执行器则根据来自控制器的指令对被控对象进行调节；而控制器则根据传感器采集到的信息计算出合适的指令发送给执行器。

3. 传递函数传递函数是描述线性时不变（LTI）系统输入-输出关系的数学模型。

对于一个连续时间LTI系统，传递函数可以用 Laplace 变换表示。

传递函数的形式为：G(s)=Y(s) X(s)其中，G(s)是传递函数，Y(s)是系统的输出，X(s)是系统的输入。

传递函数可以帮助我们分析系统的特性和性能。

例如，通过分析传递函数的极点和零点，我们可以了解系统的稳定性、振荡频率等信息。

4. 稳定性分析稳定性是自控系统设计中非常重要的一个指标。

一个稳定的系统在受到干扰或参数变化时能够保持其期望状态，并能快速恢复到期望状态。

对于线性时不变系统，稳定性可以通过判断传递函数的极点位置来确定。

如果所有极点都位于左半平面，则系统是稳定的；如果存在极点位于右半平面，则系统是不稳定的。

在实际应用中，我们通常使用根轨迹法进行稳定性分析。

根轨迹是描述极点随参数变化而移动轨迹的图形。

通过绘制根轨迹图，我们可以直观地了解参数变化对系统稳定性的影响。

5. 控制器设计控制器是自控原理中至关重要的组成部分。

控制器的设计目标是使系统具有良好的稳定性、响应速度和鲁棒性。

常见的控制器设计方法包括比例控制、积分控制和微分控制。

比例控制通过调节输入信号与输出信号之间的比例关系来实现调节；积分控制通过对偏差信号进行积分来消除稳态误差；微分控制通过对偏差信号进行微分来增强系统的快速响应能力。

812自动控制理论考试内容范围一、说明主要内容包括经典和现代控制理论两部分，试题的比例为经典部分70%和现代部分30%。

主要参考书为：[1] 夏德钤, 翁贻方. 自动控制理论(第3版). 北京: 机械工业出版社, 2007[2] 刘豹, 唐万生. 现代控制理论(第3版). 北京: 机械工业出版社, 2006[3] 胡寿松. 自动控制原理(第5版). 北京：科学出版社，2007二、考试内容1、经典部分的基本内容和要求：（1）绪论了解自动控制理论发展简况及反馈控制理论的研究对象和方法；掌握自动控制系统的基本概念和术语；了解自动控制系统的组成和分类，以及自动控制系统稳、准、快三方面的基本要求。

（2）线性系统的数学模型了解控制系统数学模型的概念、表达方式和建模方法；能够列写一般物理系统的微分方程；熟悉拉氏变换的定义和性质，记住简单时间函数的拉氏变换式，并能根据拉氏变换的性质求解拉氏变换和反变换式；熟悉传递函数的概念及典型环节的传递函数；重点掌握控制系统的方框图及方框图的化简方法，能用梅逊公式求取系统的传递函数。

（3）线性系统的时域分析了解控制系统的典型输入信号；了解线性定常系统的时域响应组成，熟悉控制系统暂态响应性能指标的定义；熟悉一阶系统的暂态响应及性能指标；熟悉二阶系统的暂态响应分析及其与极点之间的关系，重点掌握二阶系统的瞬态响应指标与参量ζ、ωn间的关系及计算；一般了解高阶系统的暂态响应和闭环主导极点的概念；了解稳定性的概念，掌握线性定常连续系统稳定的充要条件；重点掌握判断稳定性的Routh代数判据及应用，对Hurwitz判据有一般了解；了解稳态误差的概念；重点掌握给定稳态误差终值的计算及减小稳态误差的方法。

（4）线性系统的根轨迹法了解根轨迹的概念；重点掌握绘制常规负反馈系统根轨迹的基本条件和基本规则，能根据已知的系统开环传递函数绘制闭环系统的根轨迹，也能由已知的闭环系统的根轨迹（起点和终点）写出系统的开环传递函数，一般了解参量根轨迹的绘制及增加开环零极点对根轨迹的影响。