自动控制原理个人笔记

第1章自动控制的一般概念1.1复习笔记本章内容主要是经典控制理论中一些基本的概念，一般不会单独考查。

一、自动控制的基本原理与方式1．反馈控制方式反馈控制方式的主要特点是：（1）闭环负反馈控制，即按偏差进行调节；（2）抗干扰性好，控制精度高；（3）系统参数应适当选择，否则可能不能正常工作。

2．开环控制方式开环控制方式可以分为按给定量控制和按扰动控制两种方式，其特点是：（1）无法通过偏差对输出进行调节；（2）抗干扰能力差，适用于精度要求不高或扰动较小的情况。

3．复合控制方式复合控制即开环控制和闭环控制相结合。

二、自动控制系统的分类根据系统性能可将自动控制系统按线性与非线性、连续和离散、定常和时变三个维度进行分类，本书主要介绍了线性连续控制系统、线性定常离散控制系统和非线性控制系统的性能分析。

三、对自动控制系统的基本要求1．基本要求的提法稳定性、快速性和准确性。

2．典型外作用（1）阶跃函数阶跃函数的数学表达式为：0,0(),0t f t R t <⎧⎪=⎨≥⎪⎩（2）斜坡函数斜坡函数的数学表达式为：0,0(),0t f t Rt t <⎧⎪=⎨≥⎪⎩（3）脉冲函数脉冲函数定义为：0000()lim [1()1()]t A f t t t t t →=--（4）正弦函数正弦函数的数学表达式为：f t A tωϕ=-()sin()式中，A为正弦函数的振幅；ω＝2πf为正弦函数的角频率；φ为初始相角。

1.2课后习题详解1-1图1-2-1是液位自动控制系统原理示意图。

在任意情况下，希望液面高度c维持不变，试说明系统工作原理并画出系统方块图。

图1-2-1液位自动控制系统原理图解：当Q1≠Q2时，液面高度的变化。

例如，c增加时，浮子升高，使电位器电刷下移，产生控制电压，驱动电动机通过减速器减小阀门开度，使进入水箱的流量减少。

反之，当c 减小时，则系统会自动增大阀门开度，加大流入水量，使液位升到给定高度c。

自动控制原理知识点总结嘿，朋友们！今天咱来聊聊自动控制原理呀！这玩意儿就像是生活中的魔法一样神奇呢！你想想看，自动控制不就像是有个超级聪明的小精灵在背后默默地帮我们搞定一切嘛！比如说家里的空调，它能自己调节温度，让我们始终处在一个舒适的环境里，这不就是一种自动控制嘛。

它好像知道我们啥时候热了，啥时候冷了，然后悄悄地就把温度给调整好了，多厉害呀！再说说那些工厂里的大机器，它们能按照设定好的程序有条不紊地工作，这也是自动控制在发挥作用呀。

就好像是一支训练有素的军队，每个“士兵”都知道自己该干啥，而且干得特别棒！自动控制原理里有个反馈机制，这可太重要啦！就好比我们走路，眼睛看到前面有个坑，然后大脑就会告诉腿：“嘿，绕过去！”这就是一种反馈呀。

在自动控制系统里也是一样，系统会根据实际情况不断调整自己的行为，让一切都能保持在一个理想的状态。

还有那个稳定性，这可太关键了！要是一个系统不稳定，那可就乱套啦！就像一辆车开着开着突然失控了，那得多吓人呀！所以稳定性就像是房子的根基，一定要稳稳当当的才行呢。

控制系统的模型也很有意思呀，就像是给这个系统画了一幅画像，让我们能更清楚地了解它到底是怎么工作的。

这画像画得越准确，我们就越能掌握这个系统的脾气，更好地控制它呀！自动控制原理在好多地方都大显身手呢！交通信号灯不就是靠它来控制的嘛，让车辆和行人都能有序地通过路口。

还有卫星的轨道控制，那可是高科技呀，不也是靠自动控制原理来实现的嘛！哎呀呀，这么一讲，是不是觉得自动控制原理真的好神奇、好重要呀！它就像是我们生活中的隐形英雄，默默地为我们服务，让我们的生活变得更加便捷、高效、安全。

所以呀，我们可得好好了解它、掌握它，让这个神奇的魔法为我们创造更多的美好呢！你们说是不是呀！。

第3章线性系统的时域分析法3.1复习笔记本章考点：二阶欠阻尼系统动态性能指标，系统稳定性分析（劳斯判据、赫尔维茨判据），稳态误差计算。

一、系统时间响应的性能指标1．典型输入信号控制系统中常用的一些基本输入信号如表3-1-1所示。

表3-1-1控制系统典型输入信号2．动态性能与稳态性能（1）动态性能指标t r——上升时间，h（t）从终值10%上升到终值90%所用的时间，有时也取t＝0第一次上升到终值的时间（对有振荡的系统）；t p——峰值时间，响应超过中值到达第一个峰值的时间；t s——调节时间，进入误差带且不超出误差带的最短时间；σ%——超调量，()()%100%()p c t c c σ-∞=⨯∞（2）稳态性能稳态误差e ss 是系统控制精度或抗扰动能力的一种度量，是指t→∞时，输出量与期望输出的偏差。

二、一阶系统的时域分析1．一阶系统的数学模型一阶系统的传递函数为：()1()1C s R s Ts +＝2．一阶系统的时间响应一阶系统对典型输入信号的时间响应如表3-1-2所示。

表3-1-2一阶系统对典型输入信号的时间响应由表可知，线性定常系统的一个重要特性：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，而积分常数由零输出初始条件确定。

三、二阶系统的时域分析1．二阶系统的数学模型二阶系统的传递函数的标准形式为：222()()()2n n n C s s R s s s ωζωωΦ++＝＝其中，ωn 称为自然频率；ζ称为阻尼比。

2．欠阻尼二阶系统（重点）（1）当0＜ζ＜1时，为欠阻尼二阶系统，此时有一对共轭复根：21,2j 1n n s ζωωζ=-±-（2）单位阶跃响应()()d 211e sin 01n t c t t t ζωωβζ-=-+≥-式中，21arctanζβζ-=，或者β＝arccosζ，21dn ωωζ=-各性能指标如下：t r ＝（π－β）/ωd2ππ1p d n t ωωζ==-2π1%e100%ζζσ--=⨯3.5(0.05)s nt ζω=∆=4.4(0.02)s nt ζω=∆=3．临界阻尼二阶系统（1）当ζ＝1时，为临界阻尼二阶系统，此时s 1＝s 2＝－ωn 。

自动控制原理笔记齐**1稳定性取决于系统的固有特性给扰动后偏移越来越小则稳定偏移发散则不稳定数学表达稳定=脉冲函数t趋于无穷脉冲响应趋于0化简思路：输出相应=输入*传递函数拉变后输出拉变=1（脉冲函数拉变为1）*传递函数=传递函数将传递函数拆项后反拉氏变换脉冲响应归成指数和稳定情况1负实根稳定2有负实部共轭虚根可以化成指数和三角函数乘积稳定3共轭纯虚根变换后为三角函数不稳定4 原点常数不稳定5正实根不稳定6正实数共轭虚根不稳定口诀有负实部就稳定所以判断方法只需要判断是否有负实根就可以劳斯稳定性判据（确实系统是否稳定与稳定度）1稳定性的初步检查：特征方程所有系数同号且不缺项则稳定（必要条件）2正式判断步骤列Routh表前两行第一项和之后的不断进行（-行列式运算）/第二行第一个数字没有数字需要运算的地方0补齐判断若第一列均为正数则稳定否则不稳定且符号改变数为右半面s的根数特殊1若某行第一个数字为0但这行不全为0 可用小正数代替。

算完后取极限它本身算一个正数2一行全为0则用上一行构造辅助数列求导得出的系数最后解辅助数列根据是否稳定选出对的根想要有良好相应，常希望左半面系统特征根位置与虚轴有一定距离（稳定度）解具体问题思路：1写闭环传递函数2根据稳定度，对传递函数进行变换（闭环点全在a左则将s变成s1+a保证稳定度）过渡过程一个稳态到新稳态的变化过程单位阶跃信号tr上升时间0开始首次达到稳态时间（百分之10到百分之90）Tp 峰值时间超调量相应最大偏移量与终值之差的百分比太大会影响系统状态Ts调节时间保持在允许误差范围内，所需最短时间震荡次数延迟时间td 到终值一半的时间Tr tp （快慢）超调量（稳）Ts （综合性指标反应快慢）非阶跃无超调量ts只有稳态误差时域分析一阶系统。

自动控制原理《自动控制原理》学习心得自动控制原理《自动控制原理》学习心得（通用10篇）当我们经过反思，对生活有了新的看法时，常常可以将它们写成一篇心得体会，这样能够培养人思考的习惯。

那么问题来了，应该如何写心得体会呢？下面是小编帮大家整理的自动控制原理《自动控制原理》学习心得，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助。

自动控制原理《自动控制原理》学习心得篇1《自动控制原理》包括经典控制和现代控制两个部分，其主要研究的内容识时域分析、频域分析以及状态空间表达，涉及的内容很多，要想研究生入学考试取得一个很好的成绩，我认为在平常的自控学习中应该注意以下问题。

1、弄清自动控制理论课程的特点和难点自动控制理论的两门课程都是来源于控制实践的理论课程,具有以下三个特点:概念抽象;与数学联系紧密;实践性强。

不论是“自动控制原理”还是其后续课程“现代控制理论”,教材里面的许多概念和术语都定义得非常抽象,常常让我们感觉一头雾水,理解起来比较困难。

概念的抽象性成了学习道路上的第一个拦路虎。

此外,该课程在学习过程中涉及到对多门数学知识的运用,如“高等数学”、“积分变换”、“复变函数”、“线性代数”等等。

对数学知识的掌握和灵活运用是我们学习的第二道难关。

第三个难点是理论与实践容易脱节,很多学生往往注重理论学习而轻视实践结果往往只会“纸上谈兵”而短缺工程实践能力。

因此,我们要在教师引导和帮助下顺利入门,掌握课程的精髓和要点,并且能够“由厚及薄”,达到对课程整体的把握,具有一定的工程概念和实践能力。

2、弄清课程教学中应当注意的一些问题2.1以数学模型为基础,以系统分析为主线自动控制理论的主要内容是系统分析。

按照一般高校的教学大纲,不论是“自动控制原理”还是“现代控制理论”课程,数学模型和系统分析的内容都占到整个课程内容的80%左右,其中系统分析大约占60%。

可见,我们应当遵循系统分析这条主线,通过一定的实例分析和各种各样的系统训练,重点培养我们的系统分析能力。

1、控制系统的工作原理：→检测输出量（被控制量）的实际值；→将输出量的实际值与给定值（输入量）进行比较得出偏差；→用偏差值产生控制调节作用去除偏差，使得输出量维持期望的输出。

2、反馈控制方式工作原理：根据被控量的反馈信息，即实际输出量，来修正控制装置对被控对象的控制作用，完成控制任务。

3、开环控制方式工作原理：在控制器和被控对象之间只有正向控制而没有反馈控制，即系统的输出量对控制量没有影响。

4、复合控制方式工作原理：开环+反馈5、自动控制系统的分类： →线性定常控制系统11010111()()...()()()...()n n m m n m n n m m d d d d a c t a c t a c t b r t b r t b r t dt dt dt dt----+++=+++ 其中：()c t ——系统输出，()r t ——系统输入。

→线性定常离散控制系统（m n ≤）011011()(1)...(1)()()(1)...(1)()n n m m a c k n a c k n a c k a c k b r k m b r k m b r k b r k --+++-++++=+++-++++其中：r ——输入采样序列，c ——输出采样序列。

→非线性控制系统（系数与变量有关）222()()()()()d y t dy t y t y t r t dt dt++=6、典型外作用：→单位阶跃信号（unit step function ）1,0()0,0t t t ε≥⎧=⎨<⎩→单位斜坡信号（unit ramp function ）,01()0,0t t t t ≥⎧=⎨<⎩→单位脉冲信号（unit pulse function ）,0()0,0t t t δ∞=⎧=⎨≠⎩单位脉冲信号的一个性质：()1t dt δ+∞-∞=⎰→单位加速度信号（unit acceleration function ）21,0()20,0t t a t t ⎧≥⎪=⎨⎪<⎩7、线性元部件及系统的微分方程：RLC 串联电路如下图所示，试写出系统的微分方程ru cu CRLi()()()()()r c c di t u t L Ri u t dt du t i t C dt ⎧=++⎪⎪⎨⎪=⎪⎩22()()11()()c c c r d u t du t R u t u t dt L dt LC LC++=8、拉氏变换： →拉氏变换()[()]()st F s L f t f t e dt ∞-==⎰s j σω=+→拉氏反变换11()[()]()2j st j f t L F s F s e ds j σσπ+∞--∞==⎰→拉氏变换性质齐次性和叠加性：1212[()()]()()L af t bf t aF s bF s +=+ 延时定理：[()]()sL f t e F s ττ--=衰减定理：[()]()atL e f t F s a -=+相似定理：1[()]()sL f at F a a =微分性质：222[()](),[()](),...[()]()n n n d d d L f t sF s L f t s F s L f t s F s dt dt dt===积分性质：22111[()](),[()](),...[...()]()n n L f t dt F s L f t dt F s L f t dt F s s s s===⎰⎰⎰⎰⎰ 终值定理：0lim ()lim ()t s f t sF s →∞→=初值定理：0lim ()lim ()t s f t sF s →→∞=卷积定理：121212[()*()][()][()]()()L f t f t L f t L f t F s F s == 像函数的微分性质：()[()]dF s L tf t ds=- 像函数的积分性质：1[()]()sL f t F s ds t∞=⎰9、部分分式展开法：已知12()()()()()()...()n B s B s F s A s s p s p s p ==--- →若()0A s =有n 个单根，则有112()()()()()()...()()ni i n i k B s B s F s A s s p s p s p s p ====----∑其中各部分分式的系数为lim()()ii i s p k s p F s →=-→若()0A s =有重极点，假设有m 重极点1s p =，则有111()()()()()mni i i i i m i k k B s F s A s s p s p ==+==+--∑∑ 其中111()1,2,...1()1, 2...lim()()1lim [()()]()!lim()()i m i m s p m i m i m m m i s p i m m i s p k s p F s d k s p F s m i ds k s p F s =→-=---→=++→⎧=-⎪⎪⎪=-⎨-⎪⎪=-⎪⎩10、传递函数：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化之比，称为传递函数。

第5章线性系统的频域分析法5.1复习笔记本章考点：幅相特性曲线、伯德图的绘制，奈奎斯特稳定判据，稳定裕度计算。

一、频率特性1．定义幅频特性：稳态响应的幅值与输入信号的幅值之比A（ω）。

相频特性：稳态响应与正弦输入信号的相位差φ（ω）。

频率特性：幅频特性和相频特性在复平面上构成的一个完整向量G（jω）＝A（ω）e jφ（ω）。

2．频率特性的几何表示法（重点）（1）幅相频率特性曲线（幅相曲线或极坐标图），横坐标为开环频率特性的实部，纵坐标为虚部， 为参变量。

（2）对数频率特性曲线（伯德图），由对数幅频特性曲线、对数幅相频特性曲线两幅图组成：①对数幅频特性曲线的纵坐标表示L（ω）＝20lgA（ω），单位是分贝，记作dB；②对数相频特性曲线的纵坐标为φ（ω），单位为度“°”。

（3）对数幅相曲线（尼科尔斯图），横坐标表示频率特性的相角φ（ω），纵坐标表示频率特性的幅值的分贝数L（ω）＝20lgA（ω）。

二、典型环节与开环系统的频率特性1．典型环节的频率特性一些主要典型环节的频率特性曲线总结如表5-1-1所示。

表5-1-1典型环节频率特性曲线总结2．开环幅相曲线绘制步骤（1）确定开环幅相曲线的起点（ω＝0＋）和终点（ω＝∞），确定幅值变化与相角变化。

（2）计算开环幅相曲线与实轴的交点。

令Im[G（jωx）H（jωx）]＝0或φ（ωx）＝∠G（jωx）H（jωx）＝kπ（k＝0，±1，…）称ωx为穿越频率，而开环频率特性曲线与实轴交点的坐标值为Re[G（jωx）H（jωx）]＝G（jωx）H（jωx）。

（3）分析开环幅相曲线的变化范围（象限、单调性）。

3．开环对数频率特性曲线绘制步骤（1）开环传递函数典型环节分解并确定一阶环节、二阶环节的交接频率；（2）绘制低频段渐近特性线：在ω＜ωmin频段内，直线斜率为－20vdB/dec；（3）作ω≥ωmin频段渐近特性线，交接频率点处斜率变化表如表5-1-2所示。

自动控制原理复习总结笔记一、自动控制理论的分析方法：（1）时域分析法；（2）频率法；（3）根轨迹法；（4）状态空间方法；（5）离散系统分析方法；（6）非线性分析方法二、系统的数学模型(1)解析表达：微分方程；差分方程；传递函数；脉冲传递函数；频率特性；脉冲响应函数；阶跃响应函数(2)图形表达：动态方框图（结构图）；信号流图；零极点分布；频率响应曲线；单位阶跃响应曲线时域响应分析一、对系统的三点要求：(1)必须稳定，且有相位裕量γ和增益裕量Kg(2)动态品质指标好。

p t 、s t 、r t 、σ% (3)稳态误差小，精度高 二、结构图简化——梅逊公式 例1、解：方法一：利用结构图分析：()()()()[]()()[]()s X s Y s R s Y s X s R s E 11--=+-=方法二：利用梅逊公式 ∆∆=∑=nk KK P s G 1)(其中特征式 (11),,1,1+-+-=∆∑∑∑===Qf e d fedMk j k j N i i LL L L L L式中：∑iL 为所有单独回路增益之和∑jiLL 为所有两个互不接触的单独回路增益乘积之和 ∑fedLL L 为所有三个互不接触的单独回路增益乘积之和其中，k P 为第K 条前向通路之总增益；k ∆ 为从Δ中剔除与第K 条前向通路有接触的项；n 为从输入节点到输出节点的前向通路数目 对应此例，则有：通路：211G G P ⋅= ，11=∆特征式：312131211)(1G G G G G G G G ++=---=∆ 则：3121111)()(G G G G P s R s Y ++∆= 例2：[2002年备考题]解：方法一：结构图化简继续化简：于是有：结果为其中)(s G =…方法二：用梅逊公式[]012342321123+----=∆H G G H G G G H G G通路：1,1321651=∆=G G G G G P1232521,H G G G P +=∆= 1,334653=∆=G G G G P于是：()()......332211=∆∆+∆+∆=P P P s R s Y三、稳态误差（1）参考输入引起的误差传递函数：()HG G s R s E 2111)(+=； 扰动引起的误差传递函数：()()HG G H G s N s E 2121+-=（2）求参考输入引起的稳态误差ssr e 时。