自动控制原理常用名词解释知识分享
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自动控制原理知识点总结1. 控制系统基本概念:自动控制系统是通过对被控对象进行测量、比较和纠正等操作,使其输出保持在期望值附近的技术体系。
控制系统由传感器、控制器和执行器组成。
2. 反馈控制原理:反馈是指对被控对象输出进行测量,并将测量结果与期望值进行比较,通过纠正控制信号来消除误差。
反馈控制系统具有稳定性好、抗干扰能力强的特点。
3. 控制回路的结构:控制回路通常包括输入端、输出端、传感器、控制器和执行器等组成。
传感器用于将被测量的物理量转换为电信号;控制器根据测量结果和期望值进行计算,并输出控制信号;执行器根据控制信号,对被控对象进行操作。
4. 控制器的分类:控制器按照控制操作的方式可以分为比例控制器、积分控制器和微分控制器。
比例控制器根据误差的大小与一定的系数成比例地输出控制信号;积分控制器根据误差的累积值输出控制信号;微分控制器根据误差变化率的大小输出控制信号。
5. 稳定性分析:稳定性是指控制系统在无限时间内,输出能够在期望值附近波动。
常用的稳定性分析方法有判据法、频域法和根轨迹法等。
6. 控制系统的频域分析:频域分析是一种通过研究系统对不同频率的输入信号的响应特性,来分析控制系统的方法。
常用的频域分析方法有频率响应曲线、伯德图和封闭环传递函数等。
7. 根轨迹法:根轨迹法是一种用于分析和设计控制系统稳定性和性能的图形方法。
根轨迹是指系统极点随参数变化而形成的轨迹,通过分析根轨迹的形状,可以得到系统的稳定性和性能信息。
8. 灵敏度分析:灵敏度是指输出响应对于某个参数的变化的敏感程度。
灵敏度分析可以用于确定系统设计中的参数范围,以保证系统的稳定性和性能。
9. 鲁棒性分析:鲁棒性是指控制系统对于模型参数变化和外部干扰的抵抗能力。
鲁棒性分析可以用于设计具有稳定性好和抗干扰能力强的控制系统。
10. 自适应控制:自适应控制是指控制系统能够根据被控对象的变化自动调整控制策略和参数。
自适应控制通常使用系统辨识技术来识别被控对象的模型,并根据模型参数进行自动调整。
自动控制原理 【1038】
一、名词解释
1、什么是自动控制和反馈控制?
自动控制,是指在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置(称控制装置或控制器),使机器、设备或生产过程(统称被控对象)的某个工作状态或参数(即被控量)自动地按照预定的规律运行。
反馈控制,将取自被控量的反馈信息,用于不断的修正被控量与输入之间的偏差,从而实现对被控对象进行控制的任务就是反馈控制。
2、什么是系统结构图?
系统结构图反映的是系统中模块的调用关系和层次关系,谁调用谁,有一个先后次序(时序)关系.所以系统结构图既不同于数据流图,也不同于程序流程图.在系统结构图中的有向线段表示调用时程序的控制从调用模块移到被调用模块,并隐含了当调用结束时控制将交回给调用模块。
结构化设计方法使用的描述方式是系统结构图,也称结构图或控制结构图。
它表示了一个系统 (或功能模块) 的层次分解关系,模块之间的调用关系,以及模块之间数据流和控制流信息的传递关系,它是描述系统物理结构的主要图表工具。
二、简答题
1. 简述根轨迹绘制的八个基本法则?
答:
1) 根轨迹的起点、终点
2) 根轨迹的分支数、对称性和连续性
3) 根轨迹的实轴上的分布
4) 根轨迹的渐近线
5) 根轨迹的分离点和分离角
6) 根轨迹的起始角和终止角
7) 根轨迹与虚轴的交点
8) 根之和
三、计算题
2.单位反馈系统的开环传递函数为1
1)(+=s s G k ,求: 1)系统在单位阶跃信号输入下的稳态误差是多少?
2)求系统的频率特性,幅频特性,相频特性?
3)当系统的输入信号为)30sin()( +=t t x i ,系统的稳态输出?。
自动控制原理知识点总结第一章1、自动控制:是指在无人直接参与的情况下,利用控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化规律去变化的过程。
2、被控制量:在控制系统中.按规定的任务需要加以控制的物理量。
3、控制量:作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星.也称控制输入。
4、扰动量:干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量,也称扰动输入或干扰掐入。
5、反馈:通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端,与输入信号相比较。
反送到输入端的信号称为反馈信号。
6、负反馈:反馈信号与输人信号相减,其差为偏差信号。
7、负反馈控制原理:检测偏差用以消除偏差。
将系统的输出信号引回插入端,与输入信号相减,形成偏差信号。
然后根据偏差信号产生相应的控制作用,力图消除或减少偏差的过程。
8、自动控制系统的两种常用控制方式是开环控制和闭环控制。
9、开环控制:控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系特点:开环控制实施起来简单,但抗扰动能力较差,控制精度也不高。
10、闭环控制:控制装置与受控对象之间,不但有顺向作用,而且还有反向联系,既有被控量对被控过程的影响。
主要特点:抗扰动能力强,控制精度高,但存在能否正常工作,即稳定与否的问题。
11、控制系统的性能指标主要表现在:(1)、稳定性:系统的工作基础。
(2)、快速性:动态过程时间要短,振荡要轻。
(3)、准确性:稳态精度要高,误差要小。
12、实现自动控制的主要原则有:主反馈原则、补偿原则、复合控制原则。
第二章1、控制系统的数学模型有:微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性。
2、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3、求传递函数通常有两种方法:对系统的微分方程取拉氏变换,或化简系统的动态方框图。
对于由电阻、电感、电容元件组成的电气网络,一般采用运算阻抗的方法求传递函数。
4、结构图的变换与化简化简方框图是求传递函数的常用方法。
@~@自动控制原理知识点总结第一章1.什么是自动控制?(填空)自动控制:是指在无人直接参与的情况下,利用控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化规律去变化的过程。
2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么?(填空)开环控制和闭环控制3.开环控制和闭环控制的概念?开环控制:控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系特点:开环控制实施起来简单,但抗扰动能力较差,控制精度也不高。
闭环控制:控制装置与受控对象之间,不但有顺向作用,而且还有反向联系,既有被控量对被控过程的影响。
主要特点:抗扰动能力强,控制精度高,但存在能否正常工作,即稳定与否的问题。
掌握典型闭环控制系统的结构。
开环控制和闭环控制各自的优缺点?(分析题:对一个实际的控制系统,能够参照下图画出其闭环控制方框图。
)4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面?各自的定义?(填空或判断)(1)、稳定性:系统受到外作用后,其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力(2)、快速性:通过动态过程时间长短来表征的e来表征的(3)、准确性:有输入给定值与输入响应的终值之间的差值ss第二章1.控制系统的数学模型有什么?(填空)微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性2.了解微分方程的建立?(1)、确定系统的输入变量和输入变量(2)、建立初始微分方程组。
即根据各环节所遵循的基本物理规律,分别列写出相应的微分方程,并建立微分方程组(3)、消除中间变量,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.传递函数定义和性质?认真理解。
(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5.动态结构图的等效变换与化简。
三种基本形式,尤其是式2-61。
主要掌握结构图的化简用法,参考P38习题2-9(a)、(e)、(f)。
(化简)等效变换,是指被变换部分的输入量和输出量之间的数学关系,在变换前后保持不变。
自动控制原理基本概念知识点总结自动控制原理是现代控制工程的基础理论,研究自动控制系统的建模、分析与设计方法。
掌握自动控制原理的基本概念对于理解和应用控制技术起着重要的作用。
本文将对自动控制原理的基本概念知识点进行总结。
一、控制系统基本概念1.1 控制系统的定义控制系统是通过对被控制对象施加命令,以达到预期目标的系统。
它由输入信号、输出信号、被控制对象和控制器等组成。
1.2 开环控制系统与闭环控制系统开环控制系统是指控制器的输出不受被控制对象的反馈信号影响的控制系统。
闭环控制系统是指控制器的输出受到被控制对象的反馈信号影响的控制系统。
1.3 正反馈与负反馈正反馈是指系统的输出信号与输入信号同方向,有放大的作用;负反馈是指系统的输出信号与输入信号反向,有稳定的作用。
二、控制系统的数学描述2.1 传递函数传递函数是用来描述控制系统输入与输出之间的关系的数学模型。
它通常由拉普拉斯变换或者Z变换得到。
2.2 系统的稳定性系统的稳定性是指当系统受到扰动或者参数变化时,输出信号是否趋于有限,并且不出现无穷大的情况。
2.3 时域指标时域指标包括超调量、调节时间、上升时间等,用来衡量系统的动态性能。
三、控制系统的设计方法3.1 PID控制器PID控制器是最常用的一种控制器,它由比例项、积分项和微分项组成,可用于调节系统的稳态误差、快速响应和抑制振荡。
3.2 稳态误差补偿稳态误差补偿方法用于减小系统在达到稳态时的误差,例如使用积分控制器。
3.3 根轨迹法根轨迹法是一种用于分析系统稳定性和性能的图形法,它通过在复平面上绘制传递函数的极点和零点来描述系统的特性。
四、控制系统的稳定性分析4.1 极点配置法极点配置法是一种通过调整系统的极点位置来改变系统的动态响应,从而实现稳定性分析和改进的方法。
4.2 Nyquist准则Nyquist准则是一种通过绘制传递函数的频率响应曲线,并通过判断曲线与负实轴交点的数量来判断系统稳定性的方法。
自动控制原理知识点总结第一章1、自动控制:是指在无人直接参与的情况下,利用控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化规律去变化的过程。
2、被控制量:在控制系统中.按规定的任务需要加以控制的物理量。
3、控制量:作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星.也称控制输入。
4、扰动量:干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量,也称扰动输入或干扰掐入。
5、反馈:通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端,与输入信号相比较。
反送到输入端的信号称为反馈信号。
6、负反馈:反馈信号与输人信号相减,其差为偏差信号。
7、负反馈控制原理:检测偏差用以消除偏差。
将系统的输出信号引回插入端,与输入信号相减,形成偏差信号。
然后根据偏差信号产生相应的控制作用,力图消除或减少偏差的过程。
8、自动控制系统的两种常用控制方式是开环控制和闭环控制。
9、开环控制:控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系特点:开环控制实施起来简单,但抗扰动能力较差,控制精度也不高。
10、闭环控制:控制装置与受控对象之间,不但有顺向作用,而且还有反向联系,既有被控量对被控过程的影响。
主要特点:抗扰动能力强,控制精度高,但存在能否正常工作,即稳定与否的问题。
11、控制系统的性能指标主要表现在:(1)、稳定性:系统的工作基础。
(2)、快速性:动态过程时间要短,振荡要轻。
(3)、准确性:稳态精度要高,误差要小。
12、实现自动控制的主要原则有:主反馈原则、补偿原则、复合控制原则。
第二章1、控制系统的数学模型有:微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性。
2、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3、求传递函数通常有两种方法:对系统的微分方程取拉氏变换,或化简系统的动态方框图。
对于由电阻、电感、电容元件组成的电气网络,一般采用运算阻抗的方法求传递函数。
4、结构图的变换与化简化简方框图是求传递函数的常用方法。
自动控制原理知识点总结第一章1、自动控制:是指在无人直接参与的情况下,利用控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化规律去变化的过程。
2、被控制量:在控制系统中.按规定的任务需要加以控制的物理量.3、控制量:作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星.也称控制输入。
4、扰动量:干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量,也称扰动输入或干扰掐入.5、反馈:通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端,与输入信号相比较.反送到输入端的信号称为反馈信号。
6、负反馈:反馈信号与输人信号相减,其差为偏差信号.7、负反馈控制原理:检测偏差用以消除偏差。
将系统的输出信号引回插入端,与输入信号相减,形成偏差信号.然后根据偏差信号产生相应的控制作用,力图消除或减少偏差的过程。
8、自动控制系统的两种常用控制方式是开环控制和闭环控制 .9、开环控制:控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系特点:开环控制实施起来简单,但抗扰动能力较差,控制精度也不高。
10、闭环控制:控制装置与受控对象之间,不但有顺向作用,而且还有反向联系,既有被控量对被控过程的影响。
主要特点:抗扰动能力强,控制精度高,但存在能否正常工作,即稳定与否的问题。
11、控制系统的性能指标主要表现在:(1)、稳定性:系统的工作基础. (2)、快速性:动态过程时间要短,振荡要轻。
(3)、准确性:稳态精度要高,误差要小。
12、实现自动控制的主要原则有:主反馈原则、补偿原则、复合控制原则。
第二章1、控制系统的数学模型有: 微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性。
2、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3、求传递函数通常有两种方法:对系统的微分方程取拉氏变换,或化简系统的动态方框图.对于由电阻、电感、电容元件组成的电气网络,一般采用运算阻抗的方法求传递函数。
4、结构图的变换与化简化简方框图是求传递函数的常用方法。
自动控制原理总结第一章 绪 论技术术语1. 被控对象:是指要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。
2. 被控量:表征被控对象工作状态的物理参量(或状态参量),如转速、压力、温度、电压、位移等。
3. 控制器:又称调节器、控制装置,由控制元件组成,它接受指令信号,输出控制作用信号于被控对象。
4. 给定值或指令信号r(t):要求控制系统按一定规律变化的信号,是系统的输入信号。
5. 干扰信号n(t):又称扰动值,是一种对系统的被控量起破坏作用的信号。
6. 反馈信号b(t):是指被控量经测量元件检测后回馈送到系统输入端的信号。
7. 偏差信号e(t):是指给定值与被控量的差值,或指令信号与反馈信号的差值。
闭环控制的主要优点:控制精度高,抗干扰能力强。
缺点:使用的元件多,线路复杂,系统的分析和设计都比较麻烦。
对控制系统的性能要求 :稳定性 快速性 准确性稳定性和快速性反映了系统的过渡过程的性能。
准确性是衡量系统稳态精度的指标,反映了动态过程后期的性能。
第二章 控制系统的数学模型拉氏变换的定义:-0()()e d st F s f t t+∞=⎰几种典型函数的拉氏变换1.单位阶跃函数1(t)2.单位斜坡函数3.等加速函数4.指数函数e -at5.正弦函数sin ωt6.余弦函数cos ωt7.单位脉冲函数(δ函数)拉氏变换的基本法则1.线性法则2.微分法则3.积分法则1()d ()f t t F s s⎡⎤=⎣⎦⎰L4.终值定理()lim ()lim ()t s e e t sE s →∞→∞==5.位移定理00()e()sf t F s ττ--=⎡⎤⎣⎦L e ()()atf t F s a ⎡⎤=-⎣⎦L 传递函数:线性定常系统在零初始条件下,输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比称为系统(或元部件)的传递函数。
动态结构图及其等效变换 1.串联变换法则2.并联变换法则3.反馈变换法则4.比较点前移“加倒数”;比较点后移“加本身”。
第一章自动控制的一般概念1.1 自动控制的基本原理与方式1、自动控制、系统、自动控制系统◎自动控制:是指在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置(称控制装置或控制器),使机器、设备或生产过程(统称被控对象)的某个工作状态或参数(即被控量)自动地按照预定的规律(给定值)运行。
◎系统:是指按照某些规律结合在一起的物体(元部件)的组合,它们相互作用、相互依存,并能完成一定的任务。
◎自动控制系统:能够实现自动控制的系统就可称为自动控制系统,一般由控制装置和被控对象组成。
除被控对象外的其余部分统称为控制装置,它必须具备以下三种职能部件。
•测量元件:用以测量被控量或干扰量。
•比较元件:将被控量与给定值进行比较。
•执行元件:根据比较后的偏差,产生执行作用,去操纵被控对象。
参与控制的信号来自三条通道,即给定值、干扰量、被控量。
2、自动控制原理及其要解决的基本问题◎自动控制原理:是研究自动控制共同规律的技术科学。
而不是对某一过程或对象的具体控制实现(正如微积分是一种数学工具一样)。
◎解决的基本问题:•建模:建立系统数学模型(实际问题抽象,数学描述)•分析:分析控制系统的性能(稳定性、动/稳态性能)•综合:控制系统的综合与校正——控制器设计(方案选择、设计)3、自动控制原理研究的主要内容4、室温控制系统5、控制系统的基本组成◎被控对象:在自动化领域,被控制的装置、物理系统或过程称为被控对象(室内空气)。
◎控制装置:对控制对象产生控制作用的装置,也称为控制器、控制元件、调节器等(放大器)。
◎执行元件:直接改变被控变量的元件称为执行元件(空调器)。
◎测量元件:能够将一种物理量检测出来并转化成另一种容易处理和使用的物理量的装置称为传感器或测量元件(热敏电阻)。
◎比较元件:将测量元件和给定元件给出的被控量实际值与参据量进行比较并得到偏差的元件。
◎放大元件:放大偏差信号的元件。
◎校正元件(补偿元件):结构参数便于调整的元件,用于改善系统性能。
1.控制概念(1)开环控制:开环控制是最简单的一种控制方式。
它的特点是,按照控制信息传递的路径,控制量与被控制量之间只有前向通路而没有反馈通路。
闭环控制:凡是将系统的输出量反送至输入端,对系统的控制作用产生直接的影响,都称为闭环控制系统或反馈控制系统。
复合控制:是开、闭环控制相结合的一种控制方式。
(2)反馈:指将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入,进而影响系统功能的过程,即将输出量通过恰当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程。
(3)传递函数:在零初始条件下,系统输出信号的拉手变换与输出信号的拉氏变换的比。
(4)被控对象:指需要给以控制的机器、设备或生产过程。
执行机构:一种能提供直线或旋转运动的驱动装置,它利用某种驱动能源并在某种控制信号作用下工作。
(5)线性化:a条件:连续且各阶导数存在 b方法:工作点附近泰勒级数展开。
2.时域指标(1)上升时间tr:响应从终值10%上升到终值90%所需时间;对有振荡系统亦可定义为响应从零第一次上升到终值所需时间。
上升时间是响应速度的度量。
峰值时间tp:响应超过其终值到达第一个峰值所需时间。
调节时间ts:响应到达并保持在终值内所需时间。
(2)超调量σ%:响应的最大偏离量h(tp)与终值h(∞)之差的百分比。
振荡次数:是在阶跃信号作用下,系统在达到指定deta范围下,系统所震荡的总次数。
(3)动态降落:系统稳定运行时,突然加一个扰动量N,在过度过程中引起输出量的最大降落值Cmax称为动态降落。
恢复时间:系统从波动回复到稳态时候所需要的时间。
(4)稳态误差:对单位负反馈系统,当时间t趋于无穷大时,系统对输入信号响应的实际值与期望值(即输入量)之差的极限值,称为稳态误差,它反映系统复现输入信号的(稳态)精度。
3.频域特性(1)频率特性:对于线性系统来说,当输入信号为正弦信号时,稳态时的输出信号是一个与输入信号同频率的正弦信号,不同的只是其幅值与相位,且幅值与相位随输入信号的频率不同而不同。
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。
自动控制原理知识点归纳1.控制系统的基本概念:-控制对象:需要被控制的对象,可以是一个物理系统、电子设备或生产工艺等。
-控制器:用于监测和调节控制对象的设备或程序,根据输入信号产生输出信号以实现控制。
-反馈:通过采集控制对象的输出信息,并与给定的参考信号进行比较,形成误差信号,作为控制器的输入信号。
-开环控制和闭环控制:开环控制仅根据输入信号直接控制对象,闭环控制则根据反馈信号和误差信号来调节控制器的输出信号。
2.控制系统的数学模型:-状态空间模型:使用微分方程或差分方程描述控制对象的状态变化及其对输入和输出的影响。
-传递函数模型:通过拉普拉斯变换将控制系统描述为输入和输出之间的传递函数。
传递函数描述了系统对输入信号的响应过程。
3.控制系统的稳定性分析:-稳定性定义:稳定性是指控制系统的输出在无穷远处有一个有限的稳定值或震荡在一些范围内。
-稳定性判据:利用特征方程的根的位置或特征值来判断控制系统的稳定性。
- 稳定性分析方法:Bode图法、Nyquist图法、根轨迹法等。
4.控制系统的性能指标:-响应速度:指控制系统从输入信号发生变化到输出信号稳定在其稳定值所需要的时间。
-精度:指控制系统输出信号与给定信号的误差大小。
-稳定度:指控制系统输出信号在稳定状态下的波动程度。
-鲁棒性:指控制系统对参数变化、外部扰动和测量误差的抗干扰能力。
5.控制器的设计方法:-比例控制器:根据误差信号的大小,直接乘以比例系数后作为控制器的输出信号。
-积分控制器:根据误差信号的积分值,乘以积分系数后作为控制器的输出信号,用于消除系统的稳态误差。
-微分控制器:根据误差信号的变化率,乘以微分系数后作为控制器的输出信号,用于提高系统的快速响应能力。
6.控制系统的频域分析:-频率响应:描述控制系统在不同频率下对输入信号的变化如何进行响应的性能。
-奈奎斯特稳定判据:通过绘制控制系统的奈奎斯特曲线,判断系统的稳定性和相位裕度。
-传递函数:利用拉普拉斯变换将控制系统描述为输入和输出之间的传递函数,从而分析系统的频率特性。
@~@自动控制原理知识点总结第一章1。
什么是自动控制?(填空)自动控制:是指在无人直接参与的情况下,利用控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化规律去变化的过程。
2。
自动控制系统的两种常用控制方式是什么?(填空)开环控制和闭环控制3.开环控制和闭环控制的概念?开环控制:控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系特点:开环控制实施起来简单,但抗扰动能力较差,控制精度也不高。
闭环控制:控制装置与受控对象之间,不但有顺向作用,而且还有反向联系,既有被控量对被控过程的影响。
主要特点:抗扰动能力强,控制精度高,但存在能否正常工作,即稳定与否的问题。
掌握典型闭环控制系统的结构.开环控制和闭环控制各自的优缺点?(分析题:对一个实际的控制系统,能够参照下图画出其闭环控制方框图。
)4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面?各自的定义?(填空或判断)(1)、稳定性:系统受到外作用后,其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力(2)、快速性:通过动态过程时间长短来表征的e来表征的(3)、准确性:有输入给定值与输入响应的终值之间的差值ss第二章1。
控制系统的数学模型有什么?(填空)微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性2。
了解微分方程的建立?(1)、确定系统的输入变量和输入变量(2)、建立初始微分方程组。
即根据各环节所遵循的基本物理规律,分别列写出相应的微分方程,并建立微分方程组(3)、消除中间变量,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。
传递函数定义和性质?认真理解.(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5。
动态结构图的等效变换与化简。
三种基本形式,尤其是式2-61。
主要掌握结构图的化简用法,参考P38习题2-9(a)、(e)、(f)。
(化简)等效变换,是指被变换部分的输入量和输出量之间的数学关系,在变换前后保持不变。
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。
自动控制原理基础知识
自动控制是指利用各种控制器和控制装置,通过反馈信号来调节系统输出,使其达到预期的状态或行为。
在自动控制中,有一些基础的原理需要了解。
1. 反馈原理:反馈是指将系统输出的一部分作为输入,通过比较实际输出与期望输出之间的误差,来调节系统以减小误差。
反馈原理是自动控制的核心原则,它能够使系统具有自我调节的能力。
2. 控制器:控制器是自动控制系统中的一种重要装置,它接收反馈信号并产生控制输出,以调节系统状态。
常见的控制器有比例控制器、积分控制器和微分控制器,它们可以根据系统的需求组合使用。
3. 传感器:传感器是用来检测系统状态或环境变量的装置,它能将所检测到的信号转换成电信号,以供控制器使用。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器和光线传感器等。
4. 执行器:执行器是根据控制器输出的信号,对系统进行调节或操作的装置。
执行器可以改变系统的输出,如电动机、阀门和伺服系统等。
5. 开环控制与闭环控制:开环控制是指控制器输出不受系统反馈影响,只根据预设的输入输出关系进行控制;闭环控制是指控制器根据系统反馈信号进行调节,以使系统输出满足预期要求。
闭环控制具有更好的稳定性和精度。
6. 控制系统的性能指标:控制系统的性能指标包括稳定性、灵敏度、响应时间和稳态误差等。
稳定性是指系统在各种干扰下保持稳定的能力;灵敏度是指系统输出对输入变化的敏感程度;响应时间是指系统从输入变化到输出变化的时间;稳态误差是指系统输出与期望输出之间的差异。
以上是自动控制原理的一些基础知识,它们是理解和设计自动控制系统的基础。
了解这些知识有助于理解自动控制的工作原理、应用和优化。
自动控制原理名词解释第一章:知识点1 闭环系统(或反馈系统)的特征:采用负反馈,系统的被控变量对控制作用有直接影响,即被控变量对自己有控制作用。
2 典型闭环系统的功能框图。
一些重要的概念与名词自动控制在没有人直接参与的情况下,通过控制器使被控对象或过程按照预定的规律运行。
自动控制系统由控制器和被控对象组成,能够实现自动控制任务的系统。
被控制量在控制系统中.按规定的任务需要加以控制的物理量。
控制量作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星.也称控制输入。
扰动量干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量,也称扰动输入或干扰掐入。
反馈通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端,与输入信号相比较。
反送到输入端的信号称为反馈信号。
负反馈反馈信号与输人信号相减,其差为偏差信号。
负反馈控制原理检测偏差用以消除偏差。
将系统的输出信号引回插入端,与输入信号相减,形成偏差信号。
然后根据偏差信号产生相应的控制作用,力图消除或减少偏差的过程。
开环控制系统系统的输入和输出之间不存在反馈回路,输出量对系统的控制作用没有影响,这样的系统称为开环控制系统。
开环控制又分为无扰动补偿和有扰动补偿两种。
闭环控制系统凡是系统输出端与输入端存在反馈回路,即输出量对控制作用有直接影响的系统,叫作闭环控制系统。
自动控制原理课程中所讨论的主要是闭环负反馈控制系统。
复合控制系统复合控制系统是一种将开环控制和闭环控制结合在一起的控制系统。
它在闭环控制的基础上,用开环方式提供一个控制输入信号或扰动输入信号的顺馈通道,用以提高系统的精度。
自动控制系统组成闭环负反馈控制系统的典型结构如图1.2所示。
组成一个自动控制系统通常包括以下基本元件1.给定元件给出与被控制量希望位相对应的控制输入信号(给定信号),这个控制输入信号的量纲要与主反馈信号的量纲相同。
给定元件通常不在闭环回路中。
2.测量元件测量元件也叫传感器,用于测量被控制量,产生与被控制量有一定函数关系的信号被控制量成比例或与其导数成比例的信号。
自动控制原理常用名词解释词汇第一章自动控制 ( Automatic Control) :是指在没有人直接参与的条件下,利用控制装置使被控对象的某些物理量(或状态)自动地按照预定的规律去运行。
开环控制 ( open loop control ):开环控制是最简单的一种控制方式。
它的特点是,按照控制信息传递的路径,控制量与被控制量之间只有前向通路而没有反馈通路。
也就是说,控制作用的传递路径不是闭合的,故称为开环。
闭环控制 ( closed loop control) :凡是将系统的输出量反送至输入端,对系统的控制作用产生直接的影响,都称为闭环控制系统或反馈控制 Feedback Control 系统。
这种自成循环的控制作用,使信息的传递路径形成了一个闭合的环路,故称为闭环。
复合控制 ( compound control ):是开、闭环控制相结合的一种控制方式。
被控对象:指需要给以控制的机器、设备或生产过程。
被控对象是控制系统的主体,例如火箭、锅炉、机器人、电冰箱等。
控制装置则指对被控对象起控制作用的设备总体,有测量变换部件、放大部件和执行装置。
被控量 (controlled variable ) :指被控对象中要求保持给定值、要按给定规律变化的物理量。
被控量又称输出量、输出信号。
给定值 (set value ) :是作用于自动控制系统的输入端并作为控制依据的物理量。
给定值又称输入信号、输入指令、参考输入。
干扰 (disturbance) :除给定值之外,凡能引起被控量变化的因素,都是干扰。
干扰又称扰动。
第二章数学模型 (mathematical model) :是描述系统内部物理量(或变量)之间动态关系的数学表达式。
传递函数 ( transfer function) :线性定常系统在零初始条件下,输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比,称为传递函数。
零点极点 (z ero and pole) :分子多项式的零点(分子多项式的根)称为传递函数的零点;分母多项式的零点(分母多项式的根)称为传递函数的极点。
状态空间表达式 (state space model) :由状态方程与输出方程组成,状态方程是各状态变量的一阶导数与状态、输入之间的一阶微分方程组。
输出方程是系统输出与状态、输入之间的关系方程。
结构图 (block diagram) :将传递函数与第一章介绍的定性描述系统的方框图结合起来,就产生了一种描述系统动态性能及数学结构的方框图,称之为系统的动态结构图。
信号流图 (signal flow diagram) :是表示复杂控制系统中变量间相互关系的另一种图解法,由节点和支路组成。
梅逊公式 (Mason's gain formula) :利用梅逊增益公式,可以直接得到系统输出量与输入变量之间的传递函数。
第三章时域 (time domain) :一种数学域,与频域相区别,用时间 t 和时间响应来描述系统。
一阶系统 ( first order system) :控制系统的运动方程为一阶微分方程,称为一阶系统。
二阶系统 ( s econd order system) :控制系统的运动方程为二阶微分方程,称为二阶系统。
单位阶跃响应 ( unit step response) :系统在零状态条件下,在单位阶跃信号作用下的响应称单位阶跃响应。
阻尼比ζ (damping ratio) :与二阶系统的特征根在 S 平面上的位置密切相关,不同阻尼比对应系统不同的运动规律。
性能指标 (performance index) :系统性能的定量度量。
上升时间 (rise time)t r :响应从终值 10% 上升到终值 90% 所需时间;对有振荡系统亦可定义为响应从零第一次上升到终值所需时间。
上升时间是响应速度的度量。
峰值时间 (peak time)t p :响应超过其终值到达第一个峰值所需时间。
调节时间 (response time) t s :响应到达并保持在终值内所需时间超调量(percent overshoot) σ % :响应的最大偏离量 h(t p ) 与终值h( ∞ ) 之差的百分比。
稳定性 (stability) :稳定性只由结构、参数决定,与初始条件及外作用无关。
系统工作在平衡状态 , 受到扰动偏离了平衡状态,扰动消失之后,系统又恢复到平衡状态,称系统是稳定的。
稳定是系统正常工作的先决条件。
劳斯判据 (Routh stability criterion) :判断系统的闭环稳定性的一种代数判据。
稳态误差 ( steady state error) :态误差是指稳态响应的希望值与实际值之差,它是衡量系统最终控制精度的重要性能指标。
状态变量 (state variables) :指描述系统的变量集合。
状态转移矩阵 (state transition matrix) :可完全描述系统零输入响应的矩阵指数函数。
第四章根轨迹 (root locus) :是指开环系统某个参数由 0 变化到∞,闭环特征根在 s 平面上移动的轨迹。
根轨迹方程 (magnitude and phase equations) :根轨迹所应满足的方程,称根轨迹方程。
由相角方程和幅值方程组成。
参数根轨迹 (parameter root locus) :如果系统的可变参数不是增益 ( 根轨迹 K* 或开环增益 K) 而是系统的其它参数时,此时的根轨迹叫参数根轨迹。
零度根轨迹 (0 o root locus) :在某些情况下,相角方程右边相角的主值将不再是 180 o ,而是 0 o ,将这种根轨迹叫零度根轨迹。
第五章频域 (frequency domain) :一种数学域,与时域相区别,用频率和频率响应来描述系统。
频率特性 (frequency response characteristics) :对于线性系统来说,当输入信号为正弦信号时,稳态时的输出信号是一个与输入信号同频率的正弦信号,不同的只是其幅值与相位,且幅值与相位随输入信号的频率不同而不同。
输出与输入的幅值比随频率变化的函数称为幅频magnitude-frequency 特性,输出与输入的相位差随频率变化的函数称为相频 phase-frequency 特性。
两者合称频率特性。
幅相曲线 (magnitude and phase diagram) :对于一个确定的频率,必有一个幅频特性的幅值和一个幅频特性的相角与之对应,幅值与相角在复平面上代表一个向量。
当频率ω从零变化到无穷时,相应向量的矢端就描绘出一条曲线。
这条曲线就是幅相频率特性曲线,简称幅相曲线。
对数频率特性曲线 (Bode diagram) :又称为伯德图(曲线),其横坐标采用对数分度,对数幅频曲线的纵坐标的单位是分贝,记作 dB ,对数相频曲线的纵坐标单位是度。
最小相位 ( 相角 ) 系统 (minimum phase system) :零点、极点均在 s 平面的左半平面的系统。
奈奎斯特稳定判据 (Nyquist stability criterion) :简称奈氏判据,是根据开环频率特性曲线判断闭环系统稳定性的一种简便方法。
稳定裕度 (stability margin) :表征系统稳定程度的指标,包括幅值裕度 magnitude margin 和相角裕度 phase margin g 。
第六章校正 (Compensation) :改变或调节控制系统,使之能获得满意的性能。
超前网络 (Phase-lead network) :具有相角超前特性的网络称超前网络。
迟后网络 (Phase-lag network) :具有相角迟后特性的网络称超前网络。
串联校正 (Cascade compensation) :将校正装置接在测量点之后和放大器之前,串接于系统前向通道中,称串联校正。
第七章非线性系统 (non-linear system ) :只要系统中包含一个或一个以上具有非线性静特性的元件,即称为非线性系统。
描述函数 (describing function ) :非线性元件稳态输出的基波分量与输入正弦信号的复数比定义为非线性环节的描述函数。
自激振荡 (Sustained oscillation) :非线性系统在没有外界周期变化信号的作用下,系统中能产生具有固定振幅和频率的稳定的周期运动,称为自激振荡。
相平面 (phase plane) :以状态变量为横坐标,以其一阶导数为纵坐标组成的直角坐标平面称为相平面。
第八章离散控制系统 (Discrete-Time Control System) :系统中有一处或多处为离散信号的系统称离散系统。
采样与复现 (sampling and reconstructing ) :把连续信号变换为脉冲序列的过程称采样过程;将离散信号转换复原成连续信号的过程称信号复现过程。
零阶保持器 ( zero-order holder ) :零阶保持器把采样时刻 kT 的采样值恒定不变地保持到下一个采样周期 (k+1)T 。
z 变换 (z-transform) :从 s 域到 z 域的变换。
脉冲传递函数 (transfer function ) :线性定常离散系统在零初始条件下,离散输出信号的 z 变换与离散输入信号的 z 变换之比,称离散系统的脉冲传递函数。
z 平面 (z-plane) :水平轴为 z 的实部、垂直轴为 z 的虚部的复平面。