(NEW)自动控制原理
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自动控制原理理解
自动控制原理是指通过使用电子、机械、液压等技术手段,对被控制
对象进行监测、分析和控制,从而实现自动化生产和管理的一种技术。
在自动控制系统中,传感器用于采集被控制对象的信息,经过信号调
理后,输入到控制器中进行处理;执行机构则根据控制器的指令进行
操作。
自动控制系统中最重要的部分是控制器。
它根据传感器采集到的被控
对象信息和设定值之间的差异,计算出误差信号,并通过比例、积分、微分等运算方式对误差信号进行处理,得到最终的输出信号。
这个输
出信号将作为执行机构的驱动力,使得执行机构按照预定目标完成工作。
在自动控制系统中,传感器是获取被控对象信息的关键部件。
传感器
可以将物理量转换成电信号,并将其送入测量电路中进行处理。
常见
的传感器有温度传感器、压力传感器、流量传感器等。
另外,在自动化生产过程中,还需要使用PLC(可编程逻辑控制器)
来实现程序化管理。
PLC可以根据预先编写好的程序,对生产过程中
的各个环节进行控制和管理。
PLC的核心部分是CPU,它可以根据输
入信号进行逻辑运算,并输出相应的控制信号。
总之,自动控制原理是一种基于电子、机械、液压等技术手段,对被控制对象进行监测、分析和控制的技术。
在自动化生产中,传感器、执行机构、控制器和PLC等部件都起着重要的作用。
只有通过这些部件的协同作用,才能实现高效、精准的自动化生产和管理。
目 录
2014年西北工业大学821自动控制原理考研试题(回忆版)
2013年西北工业大学821自动控制原理考研试题(回忆版)
2012年西北工业大学821自动控制原理考研试题(回忆版)
2011年西北工业大学821自动控制原理(B)考研真题
2010年西北工业大学821自动控制原理(A)考研真题
2009年西北工业大学821自动控制原理(B)考研真题
2008年西北工业大学427自动控制原理(A)考研真题
2007年西北工业大学427自动控制原理(A)考研真题
2006年西北工业大学427自动控制原理(A)考研真题(含答案)
2005年西北工业大学427自动控制原理(B)考研真题(含答案)
2004年西北工业大学427自动控制原理(A)考研真题(含答案)
2003年西北工业大学427自动控制原理考研真题(含答案)
2002年西北工业大学541自动控制原理考研真题(含答案)
2001年西北工业大学自动控制原理考研真题(含答案)。
自动控制原理自动控制是指人们通过设计和实现自动化系统来对各种工业过程和运动物体进行管理。
当今,自动控制已被广泛应用于业界,用于生产、交通、军事、医疗和家庭等领域,因为它可以不间断的追踪系统状态和控制系统,使其以更高效的方式运行,从而提高生产率和资源利用率。
自动控制原理是自动控制的核心部分,它主要为设计和建造自动化系统提供了基础和方向。
具体来说,自动控制原理的研究领域涉及到大量的基础理论及数学模型,这些模型可以用于描述和解决自动化系统中出现的复杂问题。
在自动控制原理中,有许多理论框架。
其中一个重要的是反馈控制理论。
反馈控制可以将系统输出与目标输出进行比较,并将这些差异反馈回输入,以纠正这些偏差。
这种方法可以使系统自动追踪设定值,以实现系统高速运行、准确性和稳定性的目标。
还有一种重要的自动控制原理是目标函数优化理论,该理论利用数学模型和算法来确定最佳解决方案或达到最佳目标。
它通常用于优化复杂的生产和金融系统,以提高效率和利润。
目标函数优化理论还可以用于交通流量优化、电力系统优化、制造过程优化等方面。
自动控制也包括许多不同的控制系统类型。
例如,开环控制是一种不考虑反馈的控制模式,它可用于简单的自动化系统中。
反之,闭环系统可以根据反馈信息调整系统的输入和输出,从而让系统实时地跟踪输入与目标输出之间的差异。
除此之外,还有许多其他学科也与自动控制原理有着密切的联系,如传感器技术、信号处理、电气工程和计算机科学。
这些学科的进步推动了自动控制系统的发展,进而推动了工业、军事和家用设备的发展。
在自动控制领域,控制系统设计的关键要素是状态变量、控制器和输出。
状态变量是要控制的系统变量,如温度、速度、位置。
控制器是处理输入和状态变量数据,计算输出并控制系统状态的组件。
输出通常是一种控制动作,如机器人运动和灯光控制。
在实际控制系统中,还有必要进行估计和测量工作以进一步提高控制机制的精度和可靠性。
这可以通过使用传感器进行实现。
自动控制原理理解自动控制原理是现代科技领域中一个十分重要且广泛应用的概念,它涉及到机械、电子、计算机等多个学科的知识,是实现自动化生产和智能化系统的基础。
通过对自动控制原理的深入理解,我们可以更好地设计和应用自动控制系统,提高生产效率,降低成本,提升产品质量,实现人们对于智能化生活的需求。
自动控制原理的核心在于建立数学模型描述被控对象及其控制系统之间的关系,通过对系统输入和输出信号的监测和比较,实现对被控对象的控制。
自动控制系统主要由传感器、执行器、控制器和执行对象四个部分组成。
传感器负责将被控对象的状态转换成电信号,控制器根据输入信号和预设参数计算出控制信号,执行器将控制信号转换成相应的动作对被控对象进行调节。
这一过程通过反馈机制不断调整控制信号,使得被控对象的输出状态逐渐接近预期值,实现系统稳定运行。
在自动控制原理中,最常见的控制方式包括比例控制、积分控制和微分控制,通过这三种方式的组合可以实现更为精确的控制效果。
比例控制主要根据被控对象的偏差大小来调整控制信号的幅值,积分控制则是根据偏差的积分值来调整控制信号,微分控制则是根据偏差变化的速率来调整控制信号,三者的合理组合可以实现对被控对象更为精准的控制。
除了传统的比例、积分、微分控制外,现代自动控制系统还广泛应用了模糊控制、神经网络控制和遗传算法等先进技术。
模糊控制通过模糊逻辑推理实现对非线性系统的控制,神经网络控制则利用人工神经网络模拟人脑神经元的工作方式,遗传算法则通过模拟自然界的进化过程寻找最优解。
这些新技术的引入使得自动控制系统在复杂、非线性系统中的应用更加普遍。
在工业生产中,自动控制系统被广泛应用于机械加工、化工生产、电力系统等领域,通过自动控制原理实现对生产过程的监测和调节,提高生产效率,降低能源消耗,减少人为错误,提升产品质量。
在日常生活中,自动控制系统也随处可见,例如智能家居系统、自动驾驶汽车等,都是基于自动控制原理实现的。
自动控制原理1. 简介自动控制原理是一门研究控制系统的基本原理和方法的学科。
它主要研究如何通过调节系统的输入信号,使得系统的输出信号能够按照预定要求进行稳定调节或跟踪,从而实现对系统的自动控制。
自动控制原理广泛应用于各个领域,如工业生产、交通运输、航天航空等。
它不仅能提高生产效率和质量,还能减少人为操作错误带来的损失。
在现代社会中,自动控制已经成为一个重要的技术手段。
2. 控制系统的基本组成一个典型的控制系统由四个基本部分组成:输入信号、输出信号、执行器和反馈环节。
•输入信号:输入信号是指外部对系统施加的激励或命令。
它可以是电压、电流、力量等物理量,也可以是数字信号或逻辑信号。
•输出信号:输出信号是指系统对输入信号作出响应后产生的结果。
它可以是物理量(如位移、速度)、电压、电流等。
•执行器:执行器是指将输入信号转化为输出信号的装置。
它可以是电机、阀门、伺服系统等。
•反馈环节:反馈环节是指将系统的输出信号与期望值进行比较,并产生误差信号。
根据误差信号,控制器可以对输入信号进行调节,以使得输出信号逐渐接近期望值。
3. 控制系统的基本原理控制系统的基本原理可以分为两个方面:反馈原理和控制原理。
3.1 反馈原理反馈原理是控制系统中最基本的原理之一。
它通过将系统的输出信号与期望值进行比较,产生误差信号,并根据误差信号对输入信号进行调节,以实现对系统的自动控制。
具体来说,反馈原理包括以下几个步骤:1.比较器:将系统的输出信号与期望值进行比较,产生误差信号。
比较器可以是一个电路或一个算法。
2.控制器:根据误差信号对输入信号进行调节,以使得输出信号逐渐接近期望值。
常用的控制器有比例控制器、积分控制器和微分控制器。
3.执行器:执行器将经过调节后的输入信号转化为输出信号,对系统进行控制。
通过反馈原理,系统可以自动调节自身的状态,使得输出信号能够稳定地跟踪期望值。
3.2 控制原理控制原理是指根据系统的特性和要求,设计合适的控制策略和参数,以实现对系统的稳定调节或跟踪。
自动控制原理概念自动控制原理是指对于一个工程系统或者生产过程,通过输入和测量的信号,使用控制器对系统进行调节和控制的一种方法。
其基本原理是通过测量系统的输出信号与期望值的差异,对系统的输入信号进行调整,使系统能够达到期望的运行状态。
在自动控制原理中,通常会涉及到三个基本组件:传感器、控制器和执行器。
传感器用于对系统输出进行测量,将测量结果转化为电信号输出;控制器接收传感器的信号,并根据预先设定的控制算法来产生控制信号;执行器接收控制信号,并将其转化为物理效应,对系统进行实际的控制。
自动控制原理还包括了一系列的数学和物理理论,如控制系统建模、控制器设计、稳定性分析等。
其中控制系统建模是将实际系统转化为数学表达式,使得可以通过数学方法进行分析和设计控制器;控制器设计则是根据系统的特性和控制要求,选择合适的控制算法,以实现对系统的调节和控制;稳定性分析是评估控制系统是否具有稳定性,即系统能否在有限的时间内达到稳定状态。
通过自动控制原理,可以实现对各种系统或过程的自动化控制,提高系统的稳定性、控制精度和响应速度,提高生产效率和质量,并节约人力、物力和能源。
相邻价态不发生氧化还原反应是指在相邻的两个价态之间不发生电荷的转移。
在氧化还原反应中,通常是由一个物质失去电子(被氧化)而另一个物质获得电子(被还原)。
当两个相邻价态之间电子的能量差较小,电子转移将变得困难,因此不会发生氧化还原反应。
相邻价态的例子包括高价态和低价态之间的转换,如Fe2+和Fe3+之间的转换;以及不同的氧化态之间的转换,如H2O和H2O2之间的转换。
当电子在这些相邻价态之间转移时,能量差较小,因此氧化还原反应通常是不利的。
然而,尽管相邻价态通常不发生氧化还原反应,仍然存在某些特殊情况下可能发生电荷转移的情况。
例如,在某些配位化合物中,中心金属离子的配位方式的变化可能导致相邻价态之间发生电荷转移。
此外,在特殊的催化剂或电化学系统中,通过提供外部条件(如应用电位或添加辅助物质)也可以促进相邻价态之间的电荷转移。
自动控制原理知识点自动控制原理是探讨如何利用各种力量和手段来控制和调节物体或者系统的运行状态的学科。
它是现代科学技术以及工程实践的重要基础,广泛应用于机械、电气、化工、航空航天等领域。
下面将详细介绍自动控制原理的几个重要知识点。
1.控制系统的组成和基本原理控制系统由输入、处理器、输出和反馈四个基本部分组成。
输入是所要控制的物理量或信号,处理器是处理输入信号的部分,输出是系统输出的目标物理量或信号,反馈将输出信号与输入信号进行比较并反馈给处理器进行调节。
控制系统的基本原理是通过调节输入信号,通过反馈来使系统的输出达到期望值。
2.传递函数和状态空间法传递函数是描述线性系统输入输出关系的函数,它是一个复变量的函数。
通过传递函数可以对系统的动态特性进行分析和设计。
状态空间法是一种描述系统行为的方法,用状态向量和状态方程来描述系统的动态特性和稳定性。
3.PID控制器PID控制器是最常见的一种控制器,它由比例(P)、积分(I)和微分(D)三个部分组成。
比例部分使控制器的输出与误差成正比,积分部分用于处理系统的静差,微分部分用于预测系统未来的状态。
通过调节PID控制器的参数,可以实现系统的稳定性和响应速度的优化。
4.反馈控制反馈控制是将系统的输出信号反馈给系统的输入端进行调节的一种控制方式。
反馈控制可以使系统对扰动具有一定的鲁棒性,能够提高系统的稳定性和减小误差。
5.系统稳定性和瞬态响应系统稳定性是指当系统输入和参数在一定范围内变化时,系统输出是否会有无穷大的增长。
常用的判断系统稳定性的方法有稳定判据和根轨迹法。
瞬态响应是系统在调节过程中输出的变化过程,包括超调量、调节时间、稳态误差等指标。
6.系统优化和自适应控制系统优化是指通过调节系统参数使系统达到最佳性能的过程。
自适应控制是指系统能够根据外部环境和内部参数的变化自主调整控制策略的过程。
优化和自适应控制可以使系统具有更好的鲁棒性和适应能力。
7.数字控制系统数字控制系统是利用数字计算和逻辑运算进行控制的一种控制方式。
(NEW)华中科技大学《829自动控制原理(含经典控制理论、现代控制理论)》历年考研真题汇编(含部分答案)一、考研真题汇编的重要性和意义考研真题汇编是考生备考的重要辅助工具,尤其对于自动控制原理等专业课程来说,历年考研真题可以帮助考生了解考试的题型、考点和难度,为备考提供指导。
华中科技大学的《829自动控制原理(含经典控制理论、现代控制理论)》是自动化专业的一门重要课程,对于考研的自动化相关专业来说,这门课程是必备的。
历年的考研真题汇编对于考生来说具有重要的参考价值。
二、汇编内容简介本文档是华中科技大学《829自动控制原理(含经典控制理论、现代控制理论)》历年考研真题的汇编。
该汇编包含了多年来的考研真题,并且对于部分题目还给出了答案,方便考生进行自测和对照。
三、汇编的组织结构本文档的组织结构如下:1.第一章:经典控制理论的考研真题–第一节:选择题–第二节:填空题–第三节:计算题2.第二章:现代控制理论的考研真题–第一节:选择题–第二节:填空题–第三节:计算题3.第三章:综合题–第一节:经典控制理论的综合题–第二节:现代控制理论的综合题每一章节下的选择题、填空题和计算题会按照年份进行归类,并标注出所属年份,方便考生查找和对照。
四、如何使用考研真题汇编考生可以按照自己的需求选择使用考研真题汇编的内容。
一般建议做选择题,选择题考察了知识点的广度和答题的速度,可以帮助考生快速了解自己对知识点的掌握程度;可以进行填空题的练习,填空题考察了知识点的深度和理解程度,可以帮助考生巩固和强化知识点;进行计算题的练习,计算题考察了知识点的应用能力和解题技巧,可以帮助考生提高解题的速度和准确性。
在做题的过程中,考生可以将自己的答案与汇编中给出的部分答案进行对照,及时发现和纠正自己的错误,提高解题的能力和成绩。
五、注意事项和建议考生在使用考研真题汇编时,需要注意以下几点:1.注意区分历年考研真题的难度变化,不要只做最新年份的考题,可以适当进行历年题目的练习。
自动控制原理(全套课件)一、引言自动控制原理是自动化领域的一门重要学科,它主要研究如何利用各种控制方法,使系统在受到扰动时,能够自动地、准确地、快速地恢复到平衡状态。
本课件将详细介绍自动控制的基本概念、控制系统的类型、数学模型、稳定性分析、控制器设计等内容,帮助学员全面掌握自动控制原理的基本理论和方法。
二、控制系统的基本概念1. 自动控制自动控制是指在没有人直接参与的情况下,利用控制器使被控对象按照预定规律运行的过程。
自动控制的核心在于控制器的设计,它能够根据被控对象的运行状态,自动地调整控制量,使系统达到预期的性能指标。
2. 控制系统控制系统是由被控对象、控制器、传感器和执行器等组成的闭环系统。
被控对象是指需要控制的物理过程或设备,控制器负责产生控制信号,传感器用于测量被控对象的运行状态,执行器则根据控制信号对被控对象进行操作。
三、控制系统的类型1. 按控制方式分类(1)开环控制系统:控制器不依赖于被控对象的运行状态,直接产生控制信号。
开环控制系统简单,但抗干扰能力较差。
(2)闭环控制系统:控制器依赖于被控对象的运行状态,通过反馈环节产生控制信号。
闭环控制系统抗干扰能力强,但设计复杂。
2. 按控制信号分类(1)连续控制系统:控制信号是连续变化的,如模拟控制系统。
(2)离散控制系统:控制信号是离散变化的,如数字控制系统。
四、控制系统的数学模型1. 微分方程模型微分方程模型是描述控制系统动态性能的一种数学模型,它反映了系统输入、输出之间的微分关系。
通过求解微分方程,可以得到系统在不同时刻的输出值。
2. 传递函数模型传递函数模型是描述控制系统稳态性能的一种数学模型,它反映了系统输入、输出之间的频率响应关系。
传递函数可以通过拉普拉斯变换得到,它是控制系统分析、设计的重要工具。
五、控制系统的稳定性分析1. 李雅普诺夫稳定性分析:通过构造李雅普诺夫函数,分析系统的稳定性。
2. 根轨迹分析:通过分析系统特征根的轨迹,判断系统的稳定性。
自动控制原理知识点总结一、自动控制系统的基本概念自动控制,简单来说,就是在没有人直接参与的情况下,通过控制器使被控对象按照预定的规律运行。
一个典型的自动控制系统通常由控制对象、控制器、测量元件和执行机构等部分组成。
控制对象就是我们要控制的那个东西,比如一个电机、一个温度场或者一个生产过程。
控制器则是根据输入的偏差信号,按照一定的控制规律产生控制作用,去驱动执行机构。
测量元件负责测量被控量,并将其转化为电信号反馈给控制器。
执行机构接受控制器的控制信号,对控制对象施加作用。
自动控制系统按照有无反馈可以分为开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统的输出量对系统的控制作用没有影响,结构相对简单,但控制精度较低。
闭环控制系统则将输出量反馈回来与给定值进行比较,形成偏差,然后根据偏差来调整控制作用,因此控制精度高,但系统相对复杂,可能会出现稳定性问题。
二、控制系统的数学模型要对一个控制系统进行分析和设计,首先要建立它的数学模型。
数学模型就是用数学语言来描述系统的输入、输出和内部状态之间的关系。
常见的数学模型有微分方程、传递函数和状态空间表达式。
微分方程是最基本的描述形式,但求解比较复杂。
传递函数则是在零初始条件下,输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比。
它可以方便地分析系统的频率特性和稳定性。
状态空间表达式则能更全面地描述系统的内部状态和动态特性。
建立数学模型的方法有分析法和实验法。
分析法是根据系统的物理规律和结构,推导出数学方程。
实验法则是通过对系统施加输入信号,测量输出响应,然后用系统辨识的方法得到数学模型。
三、控制系统的时域分析时域分析是直接在时间域上研究系统的性能。
主要的性能指标有稳态误差、上升时间、峰值时间、调节时间和超调量。
稳态误差反映了系统的准确性,它与系统的类型和输入信号的形式有关。
对于单位阶跃输入, 0 型系统有稳态误差,1 型及以上系统稳态误差为零。
上升时间、峰值时间和调节时间反映了系统的快速性。
自动控制原理的主要原理自动控制原理是研究和应用控制系统的一门学科,主要研究如何使系统能够根据预先设定的要求和给定的输入信号,通过采集、处理、反馈及调节等操作,实现对系统输出的实时控制和调节。
自动控制原理基于一系列的基本原理,包括反馈原理、传递函数、稳定性分析、控制器设计等,下面将分别介绍这些主要原理。
1. 反馈原理反馈原理是自动控制原理的核心概念之一,通过采集系统的输出信号与期望的输入信号之间的差值,再反馈给系统进行控制,以实现对系统输出的调节和稳定。
反馈原理分为正反馈和负反馈两种方式。
正反馈会增加系统的不稳定性,而负反馈则能够提供稳定性和误差校正的能力。
2. 传递函数传递函数是描述线性时不变系统输入输出关系的数学模型,用来描述系统的传递特性。
它是输入和输出的比值,可以用分子多项式和分母多项式的比值来表示,其中分子表示系统的输出,分母表示系统的输入。
通过对传递函数进行分析和处理,可以得到系统的时域响应、频域响应等重要的特性。
3. 稳定性分析稳定性分析是评估控制系统稳定性的重要方法。
通过分析系统的传递函数和特征方程,可以得到系统的极点(特征根),从而判断系统的稳定性。
稳定性分析可分为时间域分析和频域分析两种方法。
时间域分析主要考虑系统的响应时间、过冲量等指标,频域分析则关注系统的频率特性、幅频响应等指标。
4. 控制器设计控制器设计是自动控制原理的核心任务之一,旨在设计出适当的控制器来实现对系统输出的控制。
常见的控制器包括比例控制器(P控制器)、积分控制器(I 控制器)和微分控制器(D控制器)等。
这些控制器可以通过数学模型推导、经验法则、优化算法等方法来设计,以使系统输出能够满足所要求的性能指标。
5. 系统稳定性系统稳定性是自动控制原理关注的重要问题之一,指的是当系统受到外部干扰或内部扰动时,系统的输出能够快速、准确地调节到设定值,并且不出现不可控的震荡或不断递增的情况。
稳定性可以通过分析系统的极点位置、特征根等指标来判断和评估。
自动控制原理名词解释
自动控制原理(Automatic Control Principle)是指通过感知系
统状态、分析信息并采取相应措施,以调节和控制系统的工作状态和输出。
在自动控制原理中,涉及到以下几个重要的概念:
1. 反馈(Feedback):指系统输出被传递回系统进行比较和调
节的过程。
通过反馈,系统可以根据实际输出与期望输出之间的偏差来调节自身的工作状态,从而使系统更加稳定和准确。
2. 控制器(Controller):是一种用于自动控制系统的装置或
算法,根据输入信号和反馈信息来生成输出信号,以控制系统响应和稳定工作。
常见的控制器包括比例控制器、积分控制器、微分控制器以及它们的组合形式。
3. 传感器(Sensor):用于感知系统输入和输出的物理量或信
号的装置。
通过传感器,系统可以实时获取各种参数的信息来监测系统状态,并作为反馈信号提供给控制器。
4. 执行器(Actuator):用于执行控制器输出信号的装置,将
控制器生成的信号转化为系统的物理行为或操作,对系统状态进行调节和控制。
常见的执行器包括电动机、阀门、液压缸等。
5. 状态变量(State Variable):用于描述系统状态的物理量或
变量。
通过监测和记录状态变量的数值,可以实时了解系统的运行情况,并根据需要进行调控和优化。
常见的状态变量有位置、速度、压力、温度等。
自动控制原理应用于各个领域,包括工业生产、交通运输、环境控制、电力系统、航空航天等。
它可以提高系统的稳定性、精确度和效率,实现自动化操作和优化控制,使得各种工程和技术应用更加可靠和智能化。
(每章的知识要点的(*、)是老师的,别的自己写的)你能回答这三个问题吗!?1:什么是稳态分量,什么是动态分量? 2:什么是稳定?3:为什么说闭环特征方程的根在s 的左半平面系统才能稳定! 对于问题1: (1)动态过程动态过程又称过渡过程或瞬态过程,指系统在典型输入信号作用下,系统输出量从初始状态到最终状态的响应过程。
由于实际控制系统具有惯性、摩擦以及其它一些原因,系统输出量不可能完全复现输入量的变化。
根据系统结构和参数选择情况,动态过程表现为衰减、发散或等幅振荡形式。
显然,一个可以实际运行的控制系统,其动态过程必须是衰减的,换句话说,系统必须是稳定的。
动态过程除提供系统稳定性的信息外,还可以提供响应速度及阻尼情况等信息。
这些信息用动态性能描述。
(2)稳态过程稳态过程指系统在典型输入信号作用下,当时间t 趋于无穷时,系统输出量的表现力式。
稳态过程又称稳态响应,表征系统输出量最终复现输入量的程度,提供系统有关稳态误差的信息,用稳态性能描述 个人想法:稳态分量就是时间趋于∞时剩下的部分。
动态分量(瞬态分量)就是时间趋于∞表现为衰减、发散或等幅振荡形式的部分。
对于问题2:(1)所谓稳定性,是指系统在扰动消失后,由初始偏差状态恢复到原平衡状态的性能。
(2)根据李雅普诺夫稳定性理论,线性控制系统的稳定性可叙述如下:若线性控制系统在初始扰动的影响下,其动态过程随时间的推移逐渐衰减并趋于零(原平衡工作点),则称系统渐近稳定,简称稳定;反之,若在初始扰动影响下,系统的动态过程随时间的推移而发散,则称系统不稳定。
个人想法:和(1)差不多! 对于问题3:线性系统的稳定性仅取决于系统自身的固有特性,而与外界条件无关。
因此,设线性系统在初始条件为零时,作用一个理想单位脉冲δ(t),这时系统的输出增量为脉冲响应c(t)。
这相当于系统在扰动信号作用下,输出信号偏离原系统的输出增量为脉冲响应c(t)。
这相当于系统在扰动信号作用下,输出信号偏离原平衡工作点的问题。
若t ∞→时,脉冲响应0)(lim =∞→t c t即输出增量收敛于原平衡工作点,则线性系统是稳定的。
设闭环传递函数如式(3—61)所示,且设i s (i=1,2,…,n) 为特征方程D(s)=0的根,而且彼此不等。
那么,由于δ(t)的拉氏变换为1,所以系统输出增量的拉氏变换为C(s)=∑=-=ni ii s s A s D s M 1)()(=)2()()(22111k k k rk jq j i mi ss s z s K ωωζ++--∏∏∏===式中,q+2r=n 。
于是系统的脉冲响应为c(t)=t e B eA k k rk t k qj ts j k k j )1cos(211ζωωζ-+∑∑=-=+∑----,)1sin(122t e tB C k k t k k k k k k k k ζωζωωζωζ t 0≥上式表明,当且仅当系统的特征根全部具有负实部时,其才是收敛的! 个人想法:由于拉氏反变换可以用留数的性质去求解,得到的部分包含指数部分ip e,而i p 就是闭环特征根。
当其为实数时,显然只有当其为负实数时它才能收敛,而当其为复数时,指数又可以分解为)sin (cos b j b e e e a bj a p i +==+,三角函数部分是震荡部分,即i p 含负实部时系统才收敛,又或者说系统的特征根全在s 的左半平面时系统才是稳定的。
第一章㈠:什么是伺服系统?即被控量是机械位置及其导数时。
㈡:对系统的基本要求?稳定,快速,准确。
⎪⎩⎪⎨⎧=复合反馈(闭环)开环控制 ⎪⎩⎪⎨⎧扰动有用输入外作用值得注意的:反馈控制实质是一个按偏差进行控制的过程。
线性(能写成特定的形式),定常(系数是常数)。
第二章一、本章知识要点:1、线性定常系统的四种数学模型。
微分方程、传递函数、结构图、信号流图。
2、传递函数的定义及其性质。
(29P )3、求取有源网络(集成运放,m 可能大于n )、无源网络(RC 电路)。
先传递→微分方程 ①:画出运算电路(电感:LS 电容:CS1); ②:KIL KVL 、定理;③:n nndtd s =4、结构图的等效变换与简化:⎩⎨⎧动法则;、分支点与比较点的移并、反馈;、结构图的运算:串、)2)1 5、⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧±开环传函前向通路闭环传递函数:开环传递函数:前向通路传递函数:1)()()(s H s G s G6、将系统结构图→信号流图7、Mason 公式(梅森)∆:特征因子;-+-=∆∑∑c b a L L L 1;⎩⎨⎧∑∑益和为两两不相关回路的增为单独回路的增益和c b a L L L 条前向通路增益:第k p k余因子;条前向通路增益的特征:第k k ∆ 条前向通路增益:第k p k∑=∆⨯∆==nk k k p s R s C P 11)()(㈠:建立控制系统数学模型的方法有几种?两种:分析法、实验法。
值得注意的:对于给定系统,梅森公式的∆是确定的,只是对于不同的源节点阱节点其前向通路k p 和余因子式k ∆是不同的!一般分析的时候定义了初始条件为零!定义了初始条件时要拉氏变换时要考虑初始值!第三章一、本章知识要点:1、输出响应(二阶震荡系统的单位阶跃响应)。
2、典型二阶震荡系统的标准闭环传递函数:2222)(nn ns s ωζωω++=Φ 3、典型二阶震荡系统6项动态指标的定义与计算公式。
4、闭环特征方程:0)()(1=+s H s G 。
与劳斯Routh 稳定判据。
5、稳态误差系数a v p K K K ,,及稳态误差ssr e 。
用系数法求ssr e 。
6、线性系统的稳态误差⎩⎨⎧ssn ssr e e 扰动稳态误差:给定稳态误差:利用误差系数求解:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===→→→)()(lim )()(lim )()(lim 2000s H s G s K s H s sG K s H s G K s a s v s p利用线性叠加原则处理复杂输入。
Routh 表⇒○1系统闭环稳定性; ○2第一列元素全为正,求取某些参数的取值范围。
㈠:∞=∞)(ss e 为什么说系统是稳定的?不好说。
㈡:在复平面的坐标系中,为什么说离坐标原点越近的对系统影响越大? 不知道。
㈢:赫尔维茨: 自己看书,就几个东西! ㈣:劳斯稳定判据: 稳定的条件是:第一列全为正。
第一列出现几次符号变化即有几个在s 右半平面的根,特殊的:某行第一列出现零,出现的零的行除第一项其余并不全为零,(特征方程乘以(s+a )),某一行全为零时,建立辅助方程。
(这种情况表明特征方程中存在一些绝对值相同但符号相异的特征根,辅助方程的系数一般为偶次,表明数值相同,符号不同的根数)。
5:误差:误差信号)(t e 包含瞬态分量)(t e ts 和稳态分量)(t e ss 两部分,但由于系统必须稳定,故当时间趋于无穷时,)(t e ts 必有趋于零。
因而,控制系统的稳态误差定义为误差信号)(t e 的稳态分量)(∞ss e ,常以)(∞ss e 简单标志。
当输入的拉氏变换式在虚轴上解析,可用公式:)()(1)()()(limlim 0s H s G s sR s sE e s s ss +==∞→→值得注意的:一阶系统不能实现对加速度函数的追踪;系统对输入信号导数的响应,就等于系统对该输入信号响应的导数,或者,系统对输入信号积分的响应,就等于系统对该输入信号响应的积分; 一般认为:阶跃输入对系统来说是最严峻的工作状态。
第四章一、本章知识要点:1、什么叫根轨迹:当根轨迹增益K 从∞→0,系统所有的闭环特征根的运行轨迹。
2、根轨迹的作用:1.稳定性、动态性能、稳态性能(线性系统的三大性能指标)。
3、绘制依据的函数:)()(s H s G 。
4、关于s 平面z 平面ω平面的稳定域。
对于s 平面:稳定的要求所有的闭环特征根位于s 的左半平面;对于z 平面:稳定的要求所有的闭环特征根位于z 平面的单位圆内;对于ω平面:稳定的要求所有的闭环特征根位于ω的左半平面;其中11-+=ωωz 。
㈠:是不是可以这样说:虽然根轨迹曲线是有多条的,且起于极点终于零点,而对应的s 值只有唯一的*K 与之对应,而单个*K 值却对应n 个s 值(一般n m ≤,如果n m ≥取m )。
值得注意的:如果不考虑根轨迹的走向,由根轨迹的相角条件可知,根轨迹与其*K 无关, 只有考虑到根轨迹的走向时才和*K 有关。
在根轨迹绘制过程中,由于需要对相角和模值进行图解测量, 所以横坐标与纵坐标必须采用相同的坐标比例尺。
根轨迹在s 平面相遇,说明存在重根(对方程求导其值为零)。
要对复数零、极点求相应的终止角与起始角。
第五章一、本章知识要点:1、频域分析)()()()()()(ωωωωωjQ P j H j G s H s G j s +=→=2、幅频特性、相频特性、对数幅频特性;模|)()(|)()()(ωωωωωj H j G jQ P A =+= →幅频特性)()(arctan)(ωωωϕP Q =→相频特性)(lg 20)(ωωA L =→对数幅频特性3、奈氏曲线、Bode 图、尼柯尔斯曲线。
4、如何绘制概略的奈氏曲线及Bode 图。
㈠:对数频率特性的横、纵坐标分布有什么好处? 对数频率特性采用ω的对数分布实现了横纵坐标的非线性压缩。
作用:便于在较大频率范围内反映频率特性的变化情况。
而纵坐标采用)lg(20ω则将幅值的乘除运算转化为加减运算!㈡:幅相特性曲线的辅助圆画法:由于一般已知一个图形,要我们去求它的穿越次数,如210P 的)(e 图,将)(s G 写成下面的形式v ss G Ks G )()(1=我们可由图知其起点:)0()90(*)0(,)0(10j G v A +-=∞=ϕ易知01180)0(-=j G 。
又因为辅助圆的定义为起始于)0(1j G 做弧度为)90(*0-v 半径为无穷大的圆。
其他的就好求了!㈢:频率分析法怎么和开环增益联系起来了?由于开环传函可以写成)()(1s G sKs G v =;又因为开环幅相曲线与实轴的交点即是使0)](Im[=x j G ω时)](Re[x j G ω的值。
而我们分析该系统是否稳定的时候就是考虑其穿越)0,1(j -左侧负实轴的次数,及其开环极点数(奈氏判据)。
分析0)](Im[=x j G ω我们发现,x ω的值与K 并无关系,即开环幅相曲线的穿越频率x ω不随参数K 的变化而变化,是固定的。
但是对于)](Re[x j G ω的值却与K 有关系,由K 值可以确定开环幅相曲线与实轴的交点,从而改变系统的稳定状况。
㈣:对数幅相奈氏判据与幅相奈氏判据的联系:我们知幅相曲线中的)0,1(j -对应于对数幅相曲线中的0)(lg 20)(==ωωA L ,,1,0)12()(±=+=k k πωϕ;故当0)(>ωL 且 ,1,0)12()(±=+=k k πωϕ时即对应于幅相曲线中)0,1(j -左侧负实轴的交点。