自动控制原理概念最全整理
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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》基本概念总结1.自动控制系统的基本要求是稳定性、快速性、准确性2.一个控制系统至少包括控制装置和控制对象3.反馈控制系统是根据被控量和给定值的偏差进行调节的控制系统4.根据自动控制系统是否形成闭合回路来分类,控制系统可分为开环控制系统、闭环控制系统。
根据信号的结构特点分类,控制系统可分为:反馈控制系统、前馈控制系统和前馈-反馈复合控制系统。
根据给定值信号的特点分类,控制系统可分为:恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。
根据控制系统元件的特性分类,控制系统可分为:线性控制系统、非线性控制系统。
根据控制信号的形式分类,控制系统可分为:连续控制系统、离散控制系统。
5.令线性定常系统传递函数的分母多项式为零,则可得到系统的特征方程6.系统的传递函数完全由系统的结构和参数决定7.对复杂系统的方框图,要求出系统的传递函数可以采用梅森公式8.线性控制系统的特点是可以应用叠加原理,而非线性控制系统则不能9.线性定常系统的传递函数,是在零初始条件下,系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。
10.信号流图中,节点可以把所有输入支路的信号叠加,并把叠加后的信号传送到所有的输出支路。
11.从控制系统稳定性要求来看,系统一般是具有负反馈形式。
12.组成控制系统的基本功能单位是环节。
13.系统方框图的简化应遵守信号等效的原则。
14.在时域分析中,人们常说的过渡过程时间是指调整时间15.衡量一个控制系统准确性/精度的重要指标通常是指稳态误差16.对于二阶系统来说,系统特征方程的系数都是正数是系统稳定的必要条件17.若单位反馈系统在阶跃函数作用下,其稳态误差ess为常数,则此系统为0型系统18.一阶系统的阶跃响应无超调19.一阶系统G(s)= K/(Ts+1)的T越大,则系统的输出响应达到稳态值的时间越长。
20.控制系统的上升时间tr、调整时间tS等反映出系统的快速性。
21.二阶系统当0<ζ<1时,如果ζ增加,则输出响应的最大超调量将减小。
自动控制原理知识点总结咱们先来聊聊啥是自动控制原理哈。
这东西就像是一个神奇的魔法,能让各种机器和系统乖乖听话,按照咱们想要的方式工作。
比如说,家里的空调,它能自动调节温度,让房间始终保持舒适,这背后就是自动控制原理在起作用。
还有汽车的自动驾驶,飞机的自动导航,工厂里那些自动化的生产线,都离不开它。
那自动控制原理到底都有啥知识点呢?首先得说说控制系统的组成。
这就好比一个乐队,有指挥的(控制器),有演奏乐器的(执行器),有接收声音的(传感器),还有最终呈现音乐的(被控对象)。
传感器就像是人的眼睛和耳朵,能感知到外界的变化,然后把这些信息传给控制器。
控制器呢,就相当于大脑,它接收到信息后,经过一番思考,下达指令给执行器。
执行器就像是手脚,负责去执行这些指令,让被控对象做出相应的动作。
反馈也是个特别重要的概念。
就好比你学骑自行车,眼睛看到自己歪了,然后调整方向,这就是反馈。
在控制系统里,通过反馈能让系统更加稳定和精确。
比如说,一个温度控制系统,如果没有反馈,温度可能一会儿高一会儿低。
但有了反馈,就能根据实际温度和设定温度的偏差,不断调整加热或者制冷的力度,让温度稳稳地保持在设定值。
再说说控制系统的性能指标。
这就像是评价一个学生的成绩一样,有稳定性、准确性和快速性。
稳定性就好比你站在平衡木上不能掉下来;准确性呢,就是你考试的分数要接近满分;快速性就是你做题要又快又好。
还有系统的数学模型,这可是个关键。
就像给系统拍了个“X光片”,能让我们清楚地看到它内部的结构和工作原理。
常见的有微分方程、传递函数和状态空间表达式。
记得有一次,我去工厂参观,看到一个自动化的生产设备出了故障。
工人们急得团团转,后来技术人员来了,一番检查后,发现是控制器的参数设置出了问题。
经过重新调整,设备又欢快地运转起来了。
当时我就深刻体会到,掌握好自动控制原理是多么重要啊!控制系统的校正也是个重点。
如果系统性能不达标,就像一个偏科的学生,得给他补补课。
自动控制原理知识点总结自动控制原理是一门研究自动控制系统的基本理论和方法的学科,它对于理解和设计各种控制系统具有重要意义。
下面将对自动控制原理的一些关键知识点进行总结。
一、控制系统的基本概念控制系统是由控制对象、控制器和反馈环节组成的。
控制对象是需要被控制的物理过程或设备,例如电机的转速、温度的变化等。
控制器则是根据输入的控制信号和反馈信号来产生控制作用,以实现对控制对象的期望控制。
反馈环节则将控制对象的输出信号反馈给控制器,形成闭环控制,从而提高系统的控制精度和稳定性。
在控制系统中,常用的术语包括输入量、输出量、偏差量等。
输入量是指施加到系统上的外部激励,输出量是系统的响应,而偏差量则是输入量与反馈量的差值。
二、控制系统的数学模型建立控制系统的数学模型是分析和设计控制系统的基础。
常见的数学模型有微分方程、传递函数和状态空间表达式。
微分方程描述了系统输入与输出之间的动态关系,通过对系统的物理规律进行分析和推导,可以得到微分方程形式的数学模型。
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。
它将复杂的微分方程转化为简单的代数形式,便于系统的分析和设计。
状态空间表达式则是用一组状态变量来描述系统的内部动态特性,能够更全面地反映系统的性能。
三、控制系统的性能指标为了评估控制系统的性能,需要定义一些性能指标。
常见的性能指标包括稳定性、准确性和快速性。
稳定性是控制系统能够正常工作的前提,如果系统不稳定,输出将无限制地增长或振荡,无法实现控制目标。
准确性通常用稳态误差来衡量,它表示系统在稳态时输出与期望输出之间的偏差。
快速性则反映了系统从初始状态到达稳态的速度,常用上升时间、调节时间等指标来描述。
四、控制系统的稳定性分析判断控制系统的稳定性是自动控制原理中的重要内容。
常用的稳定性判据有劳斯判据和赫尔维茨判据。
劳斯判据通过计算系统特征方程的系数来判断系统的稳定性,具有计算简单、直观的优点。
考研自动控制原理自动控制原理是控制理论的基础,是现代科学技术中的一门重要学科。
它研究有关系统在给定条件下自动实现某种特定控制要求的方法和技术,广泛应用于各个领域,如机械、电子、通信、航空等。
本文将从自动控制原理的基本概念、主要方法和应用实例三个方面进行探讨。
一、自动控制原理的基本概念1. 控制系统控制系统是由一组元件组成的,能够对某个过程或系统进行控制的网络。
它由输入、输出、控制器和被控对象组成,输入是控制系统接收的命令或指令,输出是控制系统产生的相应响应,控制器是控制系统的核心,用于生成控制信号,而被控对象是受控制的物理对象或过程。
2. 反馈反馈是控制系统中的一种重要机制,它通过测量控制对象的输出来调整控制器的输入,以实现对控制对象的精确控制。
反馈机制可以分为正反馈和负反馈两种形式,其中负反馈是应用最广泛的一种,可以实现对系统输出误差的校正。
3. 控制系统性能指标性能指标是用于评价控制系统性能好坏的定量指标。
常见的性能指标包括稳态误差、超调量、响应时间等,通过对这些指标的分析和优化可以提高控制系统的稳定性和动态性能。
二、自动控制原理的主要方法1. 传递函数法传递函数法是一种常用的分析和设计控制系统的方法。
通过建立系统输入和输出之间的传递函数,可以研究系统的频率响应、稳定性和性能等问题。
传递函数法在上世纪40年代被提出,至今仍然被广泛应用。
2. 状态空间法状态空间法是一种用状态变量描述系统动态行为的方法。
通过将系统转化为状态方程,可以研究系统的稳定性、可控性、可观性等性质。
状态空间法在控制系统设计中具有重要的理论和实际意义。
3. 根轨迹法根轨迹法是一种用图形分析法研究系统稳定性和性能的方法。
通过对极点和零点的变化轨迹进行分析,可以判断系统的稳定性,并通过调整系统参数来改善系统的性能。
三、自动控制原理的应用实例1. 温度控制系统温度控制系统是自动控制原理在实际应用中的典型例子。
通过传感器感知环境温度,并通过控制器对加热或制冷装置进行控制,实现对温度的精确控制。
自动控制原理知识点总结自动控制原理是一门研究自动控制系统的分析与设计的学科,它对于理解和实现各种工程系统的自动化控制具有重要意义。
以下是对自动控制原理中一些关键知识点的总结。
一、控制系统的基本概念控制系统由控制对象、控制器和反馈通路组成。
控制的目的是使系统的输出按照期望的方式变化。
开环控制系统没有反馈环节,输出不受控制,精度较低;闭环控制系统通过反馈将输出与期望的输入进行比较,从而实现更精确的控制。
二、控制系统的数学模型数学模型是描述系统动态特性的工具,常见的有微分方程、传递函数和状态空间表达式。
微分方程是最直接的描述方式,但求解较为复杂。
传递函数适用于线性定常系统,将输入与输出的关系以代数形式表示,便于分析系统的稳定性和性能。
状态空间表达式则能更全面地反映系统内部状态的变化。
三、时域分析在时域中,系统的性能可以通过单位阶跃响应来评估。
重要的性能指标包括上升时间、峰值时间、调节时间和超调量。
一阶系统的响应具有简单的形式,其时间常数决定了系统的响应速度。
二阶系统的性能与阻尼比和无阻尼自然频率有关,不同的阻尼比会导致不同的响应曲线。
四、根轨迹法根轨迹是指系统开环增益变化时,闭环极点在复平面上的轨迹。
通过绘制根轨迹,可以直观地分析系统的稳定性和动态性能。
根轨迹的绘制遵循一定的规则,如根轨迹的起点和终点、实轴上的根轨迹段等。
根据根轨迹,可以确定使系统稳定的开环增益范围。
五、频域分析频域分析使用频率特性来描述系统的性能。
波特图是常用的工具,包括幅频特性和相频特性。
通过波特图,可以评估系统的稳定性、带宽和相位裕度等。
奈奎斯特稳定判据是频域中判断系统稳定性的重要方法。
六、控制系统的校正为了改善系统的性能,需要进行校正。
校正装置可以是串联校正、反馈校正或前馈校正。
常见的校正方法有超前校正、滞后校正和滞后超前校正。
校正装置的设计需要根据系统的性能要求和原系统的特性来确定。
七、采样控制系统在数字控制系统中,涉及到采样和保持、Z 变换等概念。
自动控制原理概念最全整理自动控制原理是研究系统和设备自动控制的基本原理和方法的学科领域。
它主要包括控制系统的基本概念、控制器的设计和调节、稳定性、系统传递函数、校正方法、系统的自动调节、闭环控制与开环控制等内容。
以下是对自动控制原理的概念的全面整理。
1.自动控制的基本概念自动控制指的是通过一定的控制手段,使控制系统能够根据设定的要求,对被控对象进行准确稳定的控制。
自动控制系统由输入、输出、控制器、执行机构和被控对象组成。
2.控制器的设计和调节控制器是自动控制系统中的核心部分,它接收输入信号并计算输出信号,以实现对被控对象的控制。
控制器的设计和调节包括选择合适的控制算法和参数调节方法。
3.稳定性稳定性是指系统在外部扰动或内部变化的情况下,仍能保持预期的输出。
稳定性分为绝对稳定和相对稳定,通过研究系统的稳定性可判断系统是否具有良好的控制性能。
4.系统传递函数系统传递函数是表征系统输入与输出关系的数学模型,它可以描述系统动态行为和频率响应特性。
通过系统传递函数可以进行系统分析和设计。
5.校正方法校正方法是指通过校正装置对被控对象的特性进行矫正,以提高系统的控制性能。
常见的校正方法包括开环校正和闭环校正。
6.系统的自动调节系统的自动调节是指通过自动调节装置,根据系统的输出信号和设定值之间的差异进行调节,以实现系统输出的稳定和准确。
7.闭环控制与开环控制闭环控制是指根据系统的反馈信号来调整控制器输出的控制方式,它具有较好的稳定性和抗干扰能力。
开环控制是指根据设定值直接进行控制,不考虑系统的反馈信号。
闭环控制和开环控制都有各自的适用范围和优劣势。
自动控制原理是现代工程领域中的重要学科,它在自动化生产、航空航天、机械制造、交通运输、电力系统等领域都有广泛应用。
通过深入理解和应用自动控制原理,可以提高系统的效率、准确性和稳定性,实现自动化生产和智能化控制。
@~@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。
完整版)自动控制原理知识点汇总自动控制原理总结第一章绪论在自动控制中,被控对象是要求实现自动控制的机器、设备或生产过程,而被控量则是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。
控制器是由控制元件组成的调节器或控制装置,它接受指令信号,并输出控制作用信号于被控对象。
给定值或指令信号r(t)是要求控制系统按一定规律变化的信号,是系统的输入信号。
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。
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。
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是控制精度高,抗干扰能力强。
但是使用的元件多,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包括稳定性、快速性和准确性。
稳定性和快速性反映了系统的过渡过程的性能,而准确性则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是一种将时间域函数转换为复频域函数的数学工具。
单位阶跃函数1(t)、单位斜坡函数、等加速函数、指数函数e-at、正弦函数sinωt、余弦函数cosωt和单位脉冲函数(δ函数)都有其典型的拉氏变换。
拉氏变换的基本法则包括线性法则、微分法则、积分法则、终值定理和位移定理。
传递函数是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包括串联变换法则、并联变换法则、反馈变换法则、比较点前移“加倒数”和比较点后移“加本身”,以及引出点前移“加本身”和引出点后移“加倒数”。
梅森公式是一种求解传递函数的方法,典型环节的传递函数包括比例(放大)环节、积分环节、惯性环节、一阶微分环节、振荡环节和二阶微分环节。
第三章时域分析法时域分析法是一种分析控制系统时域特性的方法。
其中,时域响应包括零状态响应和零输入响应。
自动控制原理整理第一章 绪论自动控制:自动控制,就是在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置(控制装置),使机器、设备或生产过程(控制对象)的某个工作状态或参数(被控量)自动地按照预定的规律运行。
自动控制系统:是指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统。
它是控制对象以及参与实现其被控制量自动控制的装置或元部件的组合,一般由控制装置和被控对象组成。
一般包括三种机构:测量机构、比较机构、执行机构。
反馈:把输出量送回到系统的输入端并与输入信号比较的过程。
反馈控制系统的基本组成:测量元件、给定元件、比较元件、放大元件、执行元件、校正元件 控制方式(1) 反馈控制方式(2)开环控制方式(3)复合控制方式控制系统的分类(1) 恒值系统和随动系统(按参考输入形式分类)(2) 线性系统和非线性系统(按照组成系统的元件特性分类) (3) 连续系统和离散系统(按照系统内信号的传递形式分类)控制系统的性能指标:稳定性、快速性、准确性,即稳准快。
第二章 控制系统的数学模型定义:数学模型是描述系统内部物理量(或变量)之间关系的数学表达式。
建立方法:解析法、实验法线性系统:能够用线性数学模型(线性的代数方程、微分方程、差分方程等)描述的系统,称为线性系统。
重要性质:叠加原理,即具有可叠加性和均匀性。
单位阶跃函数1(t)单位阶跃函数的拉氏变换为{001)(1<≥=t t t 011()0st st F s e dt e s s ∞--∞==-=⎰单位脉冲函数单位脉冲函数的拉氏变换为传递函数的定义与性质定义:线性定常系统的传递函数为零初始条件下,系统输出量的拉氏变换与系统输入量的拉氏变换之比。
所谓零初始条件是指1)输入量在t>0时才作用在系统上,即在t=0- 时系统输入及各项导数均为零;2)输入量在加于系统之前,系统为稳态,即在 t=0-时系统输出及其所有导数项为零。
性质:• 传递函数是复变量s 的有理真分式函数,分子多项式的次数m 低于或等于分母多项的次数n ,所有系数均为实数;• 传递函数与微分方程有相通性,可经简单置换而转换; • 传递函数表征了系统本身的动态特性。
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自动控制原理是现代工程领域非常重要的一门学科,它关注的是如何利用各种技术手段来实现对系统的自动化控制。
在这篇文章中,我将对自动控制原理的一些关键知识点进行总结,以帮助读者更好地理解和掌握这门学科。
一、基本概念自动控制系统是由被控对象、传感器、执行器和控制器组成的一种系统,其目标是使被控对象按照期望的方式运行。
被控对象可以是各种物理系统,如机械系统、电气系统等。
传感器用于测量被控对象的状态,执行器用于对被控对象施加控制力,而控制器则根据传感器的反馈信号和期望的输出信号来决定执行器的动作。
二、控制系统的基本组成控制系统由三个主要组成部分构成:测量部分、决策部分和执行部分。
测量部分包括传感器和信号调理电路,用于测量被控对象的状态和输出信号。
决策部分包括控制器,其根据测量信号和期望输出信号进行计算,并生成控制命令。
执行部分由执行器组成,负责根据控制命令对被控对象进行控制。
三、控制系统的稳定性控制系统的稳定性是指在一定的工作条件下,系统的输出能够保持在期望范围内,不发生不可接受的偏离。
稳定性是控制系统设计中最重要的要求之一。
常见的稳定性分析方法包括输入-输出稳定性分析和李雅普诺夫稳定性分析。
四、反馈控制系统反馈控制系统是一种常用的自动控制系统,其控制器的输出信号是根据传感器的反馈信号和期望输出信号进行计算的。
反馈控制系统能够根据实际输出来调整控制命令,以实现系统的稳定性和准确性。
常见的反馈控制算法包括比例控制、积分控制和微分控制。
五、开环控制系统与反馈控制系统相对应的是开环控制系统,其控制器的输出信号只是根据期望输出信号进行计算的,没有考虑传感器的反馈信息。
开环控制系统的控制效果受到系统参数变化和外部扰动的影响较大,容易导致系统的稳定性和准确性下降。
六、PID控制器PID控制器是一种常用的控制器类型,其由比例控制、积分控制和微分控制三部分组成。
比例控制部分根据控制误差的大小进行调整;积分控制部分根据控制误差的累积值进行调整;微分控制部分根据控制误差的变化率进行调整。
1.在零初始前提下,线性定常体系输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换值比,界说为线性定常体系的传递函数.传递函数表达了体系内涵特点,只与体系的构造.参数有关,而与输入量或输入函数的情势无关.2.一个一般掌握体系由若干个典范环节构成,经常应用的典范环节有比例环节.惯性环节.积分环节.微分环节.振荡环节和延迟环节等.3.构成方框图的根本符号有四种,即旌旗灯号线.比较点.方框和引出点.4.环节串联后总的传递函数等于各个环节传递函数的乘积.环节并联后总的传递函数是所有并联环节传递函数的代数和.5.在应用梅森增益公式时,留意增益公式只能用在输入节点和输出节点之间.6.上升时光tr.峰值时光tp和调剂时光ts反响体系的快速性;而最大超调量Mp和振荡次数则反响体系的安稳性.7.稳固性是掌握体系的重要机能,使体系正常工作的重要前提.掌握理论用于判别一个线性定常体系是否稳固供给了多种稳固判据有:代数判据(Routh与Hurwitz判据)和Nyquist稳固判据.8.体系稳固的充分须要前提是体系特点根的实部均小于零,或体系的特点根均在跟平面的左半平面.9.稳态误差与体系输入旌旗灯号r(t)的情势有关,与体系的构造及参数有关.10.体系只有在稳固的前提下盘算稳态误差才有意义,所以应先判别体系的稳固性.11. Kp的大小反应了体系在阶跃输入下清除误差的才能,Kp越大,稳态误差越小;Kv的大小反应了体系跟踪斜坡输入旌旗灯号的才能,Kv越大,体系稳态误差越小;Ka的大小反应了体系跟踪加快度输入旌旗灯号的才能,Ka越大,体系跟踪精度越高12.扰动旌旗灯号感化下产生的稳态误差essn除了与扰动旌旗灯号的情势有关外,还与扰动感化点之前(扰动点与误差点之间)的传递函数的构造及参数有关,但与扰动感化点之后的传递函数无关.13.超调量仅与阻尼比ξ有关,ξ越大,Mp则越小,响应的安稳性越好.反之,阻尼比ξ越小,振荡越强,安稳性越差.当ξ=0,体系为具有频率为Wn的等幅震动.14.过阻尼ξ状况下,体系响应迟缓,过度进程时光长,体系快速性差;ξ过小,响应的肇端速度较快,但因震动强烈,衰减迟缓,所以调剂时光 ts亦长,快速性差.15.当ξ=0.707时,体系的超调量Mp<5%,,调剂时光ts也最短,即安稳性和快速性均最佳,故称ξ=0.707位最佳阻尼比.16.当阻尼比ξ为常数时,Wn越大,调节时光ts就越短,快速性越好.体系的超调量Mp和振荡次数N仅仅有阻尼比ξ决议,他们反应了体系的安稳性.17.体系引入速度反馈掌握后,其无阻尼天然振荡频率Wn不变,而阻尼比ξ加大,体系阶跃响应的超调量减小.18.体系中增长一个闭环左实顶点,体系的过度进程将变慢,超调量将减小,体系的反响变得较为滞呆.19.根轨迹的纪律是相角前提和幅值前提.20.K的变动只影响幅值前提不影响相角前提,也就是说,跟轨迹上的所有点知足统一个相角前提,K变动相角前提是不变的.21.跟轨迹图揭示了稳固性.阻尼系数.振型等动态机能与体系参数的关系,用跟轨迹图设计掌握体系的症结是设置装备摆设适合的闭环主导顶点.22.体系的开环对数幅频特点L(w)等于各个串联环节对数幅频特点之和,体系的开环相频特点Ф(w)等于各个环节相频特点之和.23.在s右半平面上既无顶点有无零点的传递函数,称为最小相位传递函数.具有最小相位传递函数的体系,称为最小相位体系24.最小相位体系的L(w)曲线的斜率增大或减小时,对应相频特点的相角也增大或减小,二者变更趋向是一致的.对最小相位体系,幅频特点和相频特点之间消失着独一的对应关系.25.对于最小相位体系,当|G(jw)H(jw)|<1或20lg|G(jw)H(jw)|<0时,闭环体系稳固.当γ〉0时闭环体系稳固.26.时域机能指标,包含稳态机能指标和动态机能指标;频域机能指标,包含开环频域指标和闭环频域指标.27.校订方法可以分为串联校订.反馈(并联)校订.前置校订和扰动抵偿等.串联校订和并联校订是最罕有的两种校订方法. 28.根据校订装配的特点,校订装配可分为超前校订装配.滞后校订装配和滞后-超前校订装配.29.校订装配中最经常应用的是PID掌握纪律.PID掌握是比例积分微分掌握的简称,可描写为Gc(s)=Kp+KI/s+KDs30.PD掌握器是一高通滤波器,属超前校订装配;PI掌握器是一低通滤波器,属滞后校订装配;而PID掌握器是由其参数决议的带通滤波器.31.非线性体系剖析的基本常识,重要包含相平面法和描写函数法.32.只有在Ws≥2Wmax的前提下,采样后的离散旌旗灯号才有可能无掉真的恢回复复兴来的持续旌旗灯号.这里2Wmax为持续旌旗灯号的有限频率.这就是喷鼻农采样定理.因为它给出了无掉真的恢回复复兴有持续旌旗灯号的前提,所以成为设计采样体系的一条重要根据.33.在z域中采样体系稳固的充要前提是:当且仅当采样特点方程的全体特点跟均散布在z平面上的单位园内,后者所有特点跟的模均小于1,响应的线性定常体系是稳固的.1.掌握体系的根本掌握方法有哪些?2.什么是开环掌握体系?3.什么是主动掌握?4.掌握体系的根本义务是什么?5.什么是反馈掌握道理?6.什么是线性定常掌握体系?7.什么是线性时变掌握体系?8.什么是离散掌握体系?9.什么是闭环掌握体系?10.将构成体系的元件按本能机能分类,反馈掌握体系由哪些根本元件构成?11.构成掌握体系的元件按本能机能分类有哪几种?12.典范掌握环节有哪几个?13.典范掌握旌旗灯号有哪几种?14.掌握体系的动态机能指标平日是指?15.对掌握体系的根本请求是哪几项?16.在典范旌旗灯号感化下,掌握体系的时光响应由哪两部分构成?17.什么是掌握体系时光响应的动态进程?18.什么是掌握体系时光响应的稳态进程?19.掌握体系的动态机能指标有哪几个?20.掌握体系的稳态机能指标是什么?21.什么是掌握体系的数学模子?22.掌握体系的数学模子有:23.什么是掌握体系的传递函数?24.树立数学模子的办法有?25.经典掌握理论中,掌握体系的数学模子有?26.体系的物理构成不合,其传递函数可能雷同吗?为什么?27.掌握体系的剖析法有哪些?28.体系旌旗灯号流图是由哪二个元素构成?29.体系构造图是由哪四个元素构成?30.体系构造图根本衔接方法有几种?31.二个构造图串联衔接,其总的传递函数等于?32.二个构造图并联衔接,其总的传递函数等于?33.对一个稳固的掌握体系,其动态进程特点曲线是什么外形?34.二阶体系的阻尼比10<<ξ,其单位阶跃响应是什么状况?35.二阶体系阻尼比ξ减小时,其阶跃响应的超调量是增大照样减小?36.二阶体系的特点根是一对负实部的共轭复根时,二阶体系的动态响应波形是什么特色?37.设体系有二个闭环顶点,其实部分离为:δ=-2;δ=-30,问哪一个顶点对体系动态进程的影响大?38.二阶体系开环增益K增大,则体系的阻尼比ξ减小照样增大?39.一阶体系可以跟踪单位阶跃旌旗灯号,但消失稳态误差?不消失稳态误差.40.一阶体系可以跟踪单位加快度旌旗灯号.一阶体系只能跟踪单位阶跃旌旗灯号(无稳态误差)可以跟踪单位斜坡旌旗灯号(有稳态误差)41.掌握体系闭环传递函数的零点对应体系微分方程的特点根.应是顶点42.改良二阶体系机能的掌握方法有哪些?43.什么是二阶体系?什么是Ⅱ型体系?44.恒值掌握体系45.谐振频率46.随动掌握体系47.稳态速度误差系数K V48.谐振峰值49.采取比例-微分掌握或测速反馈掌握改良二阶体系机能,其本质是转变了二阶体系的什么参数?.50.什么是掌握体系的根轨迹?51.什么是通例根轨迹?什么是参数根轨迹?52.根轨迹图是开环体系的顶点在s平面上活动轨迹照样闭环体系的顶点在s平面上活动轨迹?53.根轨迹的起点在什么地方?根轨迹的终点在什么地方?54.通例根轨迹与零度根轨迹有什么雷同点和不合点?55.试述采样定理.56.采样器的功效是?57.保持器的功效是?二.填空题:1.经典掌握理论中,掌握体系的剖析法有:...2.掌握体系的动态机能指标有哪几个?.....3.改良二阶体系的机能经常应用和二种掌握办法.4.二阶体系中阻尼系数ξ=0,则体系的特点根是;体系的单位阶跃响应为 .5.根据描写掌握体系的变量不合,掌握体系的数学模子有:...6.对掌握体系的被控量变更全进程提出的配合根本请求归纳为:...7.采取比例-微分掌握或测速反馈掌握改良二阶体系机能,其本质是转变了二阶体系的.8.设体系有二个闭环顶点,实部分离为:δ=-2;δ=-30,哪一个顶点对体系动态进程的影响大?9.反馈掌握体系的根本构成元件有元件.元件.元件.元件.元件.10.经典掌握理论中,针对树立数学模子时所取的变量不合而将体系的数学模子分为:模子. 模子.模子.11.掌握体系的剖析法有:...12..和精确性是对主动掌握体系机能的根本请求.13.二阶振荡环节的尺度传递函数是.14.一阶体系1Ts 1+的单位阶跃响应为. 15.二阶体系的阻尼比ξ在______规模时,响应曲线为非周期进程.16.在单位斜坡输入旌旗灯号感化下,Ⅱ型体系的稳态误差e ss =______.17.单位斜坡函数t 的拉氏变换为______.18.在单位斜坡输入旌旗灯号感化下,I 型体系的稳态误差e ss =__________.19.当且仅当闭环掌握体系传递函数的全体顶点都具有__________时,体系是稳固的.20.线性定常体系的传递函数,是在________前提下,体系输出旌旗灯号的拉氏变换与输入旌旗灯号的拉氏变换的比.21.掌握体系的校订方法有:;;;.22.反馈掌握体系是根据给定值和__________的误差进行调节的掌握体系.23.在某体系特点方程的劳斯表中,若第一列元素有负数,那么此体系______.24.根据根轨迹绘制轨则,根轨迹的起点肇端于,根轨迹的终点终止于.25.若根轨迹位于实轴上两个相邻的开环顶点之间,则这两个顶点之间肯定消失点.26.线性定常体系在正弦旌旗灯号输入时,稳态输出与输入的相位移随频率而变更的函数关系称为_____.27.设体系的频率特点为)(jI )j (R )j (G ω+ω=ω,则)(R ω称为.28.在小提前及低频情形下,提前环节的频率特点近似于的频率特点.29.Ⅰ型体系极坐标图的奈氏曲线的起点是在相角为______的无穷远处.30.根据幅相曲线与对数幅频.相频曲线的对应关系,幅相曲线单位园上一点对应对数幅频特点的线,幅相曲线单位圆外对应对数幅频特点的规模.31.用频率校订法校订体系,在不影响体系稳固性的前提下,为了包管稳态误差请求,低频段要充分大,为包管体系的动态机能,中频段的斜率为,为减弱噪声影响,高频段增益要.32.应用滞后收集进行串联校订的基起源基本理是:应用校订收集对高频旌旗灯号幅值的特点,使已校订体系的降低,从而使体系获得足够的 .33.超前校订是将超前收集的交代频率1/aT和1/T选择在待校订体系的双方,可以使校订后体系的和知足机能指标请求.34.根据对数频率稳固判据断定体系的的稳固性,当幅频特点穿越0db 线时,对应的相角裕度γ<0,这时体系是;当相频特点穿越-180.线时,对应的幅频特点h<0,这时体系是.35.在频域设计中,一般地说,开环频率特点的低频段表征了闭环体系的;开环频率特点的中频段表征了闭环体系的;开环频率特点的高频段表征了闭环体系的;36.滞后校订装配最大滞后角的频率=.m37.0型体系对数幅频特点低频段渐近线的斜率为______dB/dec,高度为20lgK p.38.串联校订装配可分为超前校订.滞后校订和__________.39.积分环节的对数幅频特点曲线是一条直线,直线的斜率为__________dB /dec.40.在离散掌握体系中有二个特别的环节,它们是和.主动掌握道理填空题温习(一)1. 对于一个主动掌握的机能请求可以归纳综合为三个方面: 稳固性 . 快速性 . 精确性 .2. 反馈掌握体系的工作道理是按误差 进行掌握,掌握感化使误差清除或减小,包管体系的输出量按给定输入的请求变更.3. 体系的传递函数只与体系本身有关,而与体系的输入无关.4. 主动掌握体系按掌握方法分,根本掌握方法有:开环掌握体系 . 闭环掌握体系 .混杂掌握体系三种.5. 传递函数G(S)的拉氏反变换是体系的单位 阶跃响应.6. 线性持续体系的数学模子有电机转速主动掌握体系.7. ★体系开环频率特点的低频段,主如果由 惯性 环节和 一阶微分 环节来肯定.8. 稳固体系的开环幅相频率特点接近(-1,j0)点的程度表征了体系的相对稳固性,它距离(-1,j0)点越远 ,闭环体系相对稳固性就越高.9. 频域的相对稳固性经常应用相角裕度和幅值裕度暗示,工程上经常应用这里两个量来估算体系的时域机能指标.10. 某单位反馈体系的开环传递函数2()(5)G S s s =+,则其开环频率特点是2-2.0tan -)(1πωωϕ-=,开环幅频特点是424252)(A ωωω+=,开环对数频率特点曲线的转折频率为 .11. 单位负反馈体系开环传递函数为2()(5)G S s s =+,在输入旌旗灯号r(t)=sint 感化下,,体系的稳态输出c ss (t)=, 体系的稳态误差e ss (t)=.12. 开环体系的频率特点与闭环体系的时光响应有关.开环体系的低频段表征闭环体系的稳固性 ;开环体系的中频段表征闭环体系的动态机能;开环体系的高频段表征闭环体系的抗干扰才能 .主动掌握道理填空题温习(二)1.反馈掌握又称误差掌握,其掌握感化是经由过程输入量与反馈量的差值进行的.2.复合掌握有两种根本情势:即按参考输入的前馈复合掌握和按扰动的前馈复合掌握.3.两个传递函数分离为G 1(s)与G 2(s)的环节,以并联方法衔接,其等效传递函数为()G s ,则G(s)为G 1(s)+G 2(s)(用G 1(s)与G 2(s)暗示).5.若某体系的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+,则该体系的传递函数G(s)为1050.20.5s s s s+++. 6.根轨迹肇端于开环顶点,终止于开环零点或无穷远.7.设某最小相位体系的相频特点为101()()90()tg tg T ϕωτωω--=--,则该体系的开环传递函数为1)s(Ts s)1(++τP K 8.PI 掌握器的输入-输出关系的时域表达式是 0()()()tpp i K m t K e t e t dt T =+⎰, 其响应的传递函数为)(sT s i 11K )(G p c +=,因为积分环节的引入,可以改良体系的稳固机能.主动掌握道理填空题温习(三) 1.在水箱水温掌握体系中,受控对象为水箱,被控量为水温.2.主动掌握体系有两种根本掌握方法,当掌握装配与受控对象之间只有顺向感化而无反向接洽时,称为开环掌握体系;当掌握装配与受控对象之间不单有顺向感化并且还有反向接洽时,称为闭环掌握体系;含有测速发电机的电念头速度掌握体系,属于闭环掌握体系.3.稳固是对掌握体系最根本的请求,若一个掌握体系的响应曲线为衰减振荡,则该体系稳固.断定一个闭环线性掌握体系是否稳固,在时域剖析中采取劳斯判据;在频域剖析中采取奈奎斯特判据.4.传递函数是指在0初始前提下.线性定常掌握体系的输入拉氏变换与输出拉氏变换 之比.5.设体系的开环传递函数为2(1)(1)K s s Ts τ++,则其开环幅频特点为相频特点为 arctan 180arctan T τωω-- .6.频域机能指标与时域机能指标有着对应关系,开环频域机能指标中的幅值穿越频率c ω对应时域机能指标调剂时光s t ,它们反应了体系动态进程的快速性.主动掌握道理填空题温习(四)1.对主动掌握体系的根本请求可以归纳综合为三个方面,即:稳固性.快速性和精确性.2.掌握体系的输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始前提下的比值称为传递函数.一阶体系传函尺度情势是1()1G s Ts =+,二阶体系传函尺度情势是222()2n n n G s s s ωζωω=++. 3.在经典掌握理论中,可采取劳斯判据.根轨迹法或奈奎斯特判据等办法断定线性掌握体系稳固性.4.掌握体系的数学模子,取决于体系构造和参数, 与外感化及初始前提无关.5.线性体系的对数幅频特点,纵坐标取值为20lgA (ω),横坐标为lg (ω).6.奈奎斯特稳固判据中,Z = P - R ,个中P 是指右半S 平面的开环顶点个数,Z 是指右半S 平面的闭环顶点个数,R 指奈氏曲线逆时针偏向包抄 (-1, j0 )整圈数 .7.在二阶体系的单位阶跃响应图中,s t 界说为调剂时光.%σ是超调.8.PI 掌握纪律的时域表达式是0()()()t p p i K m t K e t e t dt T =+⎰.P I D 掌握纪律的传递函数表达式是)(s T s i 11K )(G p c +=. 9.设体系的开环传递函数为12(1)(1)K s T s T s ++,则其开环幅频特点为()A ω=,相频特点为01112()90()()tg T tg T ϕωωω--=---.主动掌握道理填空题温习(五)1.对于主动掌握体系的机能请求可以归纳综合为三个方面,即:稳固性.精确性 和快速性,个中最根本的请求是稳固性.2.若某单位负反馈掌握体系的前向传递函数为()G s ,则该体系的开环传递函数为G (s ).3.能表达掌握体系各变量之间关系的数学表达式或暗示办法,叫体系的数学模子,在古典掌握理论中体系数学模子有微分方程.传递函数等.4.断定一个闭环线性掌握体系是否稳固,可采取劳斯判据.根轨迹.奈奎斯特判据等办法.5.设体系的开环传递函数为12(1)(1)K s T s T s ++,则其开环幅频特点相频特点为01112()90()()tg T tg T ϕωωω--=---.6.PID 掌握器的输入-输出关系的时域表达式是0()()()()t pp p i K de t m t K e t e t dt K T dtτ=++⎰, 其响应的传递函数为1()(1)C p i G s K s T s τ=++. 7.最小相位体系是指S 右半平面不消失体系的开环顶点及开环零点.主动掌握道理填空题温习(六)1. 某典范环节的传递函数是21)(+=s s G ,则体系的时光常数是.2. 延迟环节不转变体系的幅频特点,仅使相频特点产生变更.3. 若要周全地评价体系的相对稳固性,须要同时根据相位裕量和幅值裕量来做出断定.4. 一般讲体系的加快度误差指输入是阶跃旌旗灯号所引起的输出地位上的误差.5. 输入雷同时,体系型次越高,稳态误差越小.6. 体系主反馈回路中最罕有的校订情势是串联校订和反馈校订.7. .已知超前校订装配的传递函数为132.012)(++=s s s G c ,其最大超前角所对应的频率=m ω.8. 若体系的传递函数在右半S 平面上没有开环零点和开环顶点,则该体系称作最小相位体系.9.对掌握体系机能的根本请求有三个方面:稳固性.快速性. 精确性.10.传递函数的界说:在0初始前提下,线性定常体系输出量的拉氏变换与体系输入量的拉氏变换变换之比.11.掌握体系稳固的充分须要前提是:体系的全体闭环顶点都在复平面的左半平面上.12.增长体系开环传递函数中的积分环节的个数,即进步体系的型别,可改良其稳态精度.13.频率特点法主如果经由过程体系的开环频率特点来剖析闭环体系机能的,可防止复杂的求解运算,盘算量较小.主动掌握道理填空题温习(七)1.2. ω从0变更到+∞时,延迟环节频率特点极坐标图为圆.3. 若体系的开环传递函数为2)(5 10+s s ,则它的开环增益为5.4. 在旌旗灯号流图中,只有方框图单元不必节点暗示.5.二阶体系的传递函数()12412++=s s s G ,其阻尼比ζ是. 6.若二阶体系的调剂时光长,则解释体系处于过阻尼状况. 7.比例环节的频率特点相位移()=ωϕ0. 8. 已知体系为最小相位体系,则一阶惯性环节的幅频变更规模为0~1.9. 为了包管体系稳固,则闭环顶点都必须在复平面的左半平面上.主动掌握道理填空题温习(八)1.一阶惯性体系21)(+=s s G 的转角频率指=ω22.设单位负反馈掌握体系的开环传递函数)()(a s s Ks G +=,个中K >0,a >0,则闭环掌握体系的稳固性与C 有关.A.K 值的大小有关B.a 值的大小有关C.a 和K 值的大小无关D.a 和K 值的大小有关3.已知二阶体系单位阶跃响应曲线呈现出等幅振荡,则其阻尼比可能为04.体系特点方程式的所有根均在根平面的左半部分是体系稳固的充要前提5.体系稳态误差与体系的构造和参数有(有/无)关6.当输入为单位加快度且体系为单位反馈时,对于I 型体系其稳态误差为∞.7.若已知某串联校订装配的传递函数为s s G c 2)(=,则它是一种微分调节器8.在体系校订时,为降低其稳态误差优先选用超前校订.9.根轨迹上的点应知足的幅角前提为()()=∠s H s G )(1k 2180o +±k=0,1,2.....10.主导顶点的特色是距离虚轴很近.主动掌握道理填空题温习(九)1.在掌握体系中,若经由过程某种装配将反应输出量的旌旗灯号引回往来来往影响掌握旌旗灯号,这种感化称为反馈.2.一般情形,降低体系开环增益,体系的快速性和稳态精度将__进步______.3..串联环节的对数频率特点为各串联环节对数频率特点的_乘积_.4.频率特点由_幅频特点__和___相频特点__构成.。
自动控制原理概念最全整理要点自动控制原理是一门关于自动控制的基本理论和方法的学科。
它是制造业、能源、计算机、交通等各种工业和社会领域的核心技术之一。
自动控制原理是一种对变量随时间或空间的演化规律进行建模、设计控制器来调节被控对象状态,以实现所需性能的工程技术。
自动控制原理的内容包括模型建立、控制策略设计、控制器的构成、控制系统的分析与合成等几个方面。
而我们在学习自动控制原理时,要有清晰的思路和认真的学习态度,才能更好的将这些方面整合到一起。
下面是自动控制原理概念最全整理要点:1.自动控制的概念:自动控制指对一个工业过程或某些特定设备的监测、调整和控制技术,它是一种基于数学模型建立的最佳控制策略,并通过控制器对被控对象进行控制,达到所需的性能指标。
2.自动控制的分类:(1)按控制对象分类:可以分为物理系统控制、化学过程控制、工业制造和机械装置控制、电力系统控制、智能系统控制、社会经济系统控制等。
(2)按时域分类:可以分为时不变控制和时变控制。
(3)按控制器类型分类:可以分为模拟控制和数字控制。
3.自动控制的基本原理:对被控对象的动态特性进行建模,构建闭环控制系统,在不断实时监测和计算的基础上,设计出符合控制要求的控制器。
4.自动控制的基本理论:(1)系统动态时间响应:反映系统作出应变的速度和过程的稳定性。
(2)系统稳定性分析:指某个系统在给定输入下,稳定运行的能力。
(3)系统性能指标:包括超调量、稳态误差和响应时间等指标。
5.自动控制的主要部件:(1)传感器:用于检测被控对象的状态量和控制器输出的控制量。
(2)执行元件(执行器):负责对被控对象实施控制。
(3)控制器:用于将检测到的反馈信号与设定值进行比较后输出控制命令,实现自动化控制。
(4)信号转换器:将传感器和执行元件的信号转换为适合于控制器使用的信号形式。
6.自动控制中经常使用的方法:(1)PID控制:通过对比被控对象的实际值和设定值,对被控对象的输入量进行调整,以实现控制目标。
自动控制原理重点知识点第一章 绪论P1 自动控制系统(由控制装置和被控对象组成)是指能够对被控制对象的工作状态进行自动控制的系统。
P5 自动控制系统分类:1、线性和非线性2、连续和离散3、自动调节和随动(跟踪) P7 控制系统的基本要求:稳定性高、响应速度快、精确度高。
第二章、 数学基础P13 拉普拉斯变换: δ(t )→1;1(t )→1s;21t s→.第三章、 控制系统的数学模型P25 控制系统的数学模型是描述系统内部各物理量之间的关系的数学表达式。
建立方法:分析法和实践法。
简化的数学模型通常是一个线性微分方程。
P26 建立步骤:1、 根据系统或元器件的工作原理,确定系统和各元器件的输入/输出变量。
2、 从输入端开始,按信号的传递顺序,依照各变量所遵循的物理或化学定律,按技术要求忽略一些次要因素,并考虑相邻器件的彼此影响,列出微分方程式或微分方程组。
3、 消去中间变量,求得描述输入量与输出量得微分方程式。
4、 标准化,即将与输入变量有关的各项放在等号右侧,将与输出变量有关的各项放在等号左侧,并按降幂顺序排列。
P29 线性定常系统的传递函数定义为:在零初始条件下,输出量与输入量的拉普拉斯变换之比。
P31 传递函数的几点说明:1、 传递函数只适用于线性定常系统。
2、传递函数是真分式函数。
3、与外作用形式无关。
4、对于MIMO 系统没有统一的传递函数。
5、传递函数不能反映非零初始条件下系统的全部运动规律。
6、一定的传递函数有一定的零极点分布图与之对应。
7、传递函数的几种表示形式。
(略) P32典型环节及其传递函数: 1、比例环节(放大环节):c (t )=Kr (t ); G (s )=K 2、惯性环节:Td c d t()()c t r t +=; G (s )=11T s +3、积分环节:c (t )=()r t dt ⎰; G (s )=1s4、振荡环节: ()()2222d c dc TTc t r t dtdtξ++=;()222221212nn nG s T s Ts s s ωξξωω==++++5、 微分环节:理想、一阶、二阶分别是()()()()()()()()222,,2dr t dr t dr t d r c t c t r t c t r t dtdtdtdtττξτ==+=++()()()22,1,21G s s G s s G s s s ττξτ==+=++P35结构图:1、 并联、串联。
1.在零初始条件下,线性定常系统输出量得拉普拉斯变换与输入量得拉普拉斯变换值比,定义为线性定常系统得传递函数。
传递函数表达了系统内在特性,只与系统得结构、参数有关,而与输入量或输入函数得形式无关。
2.一个一般控制系统由若干个典型环节构成,常用得典型环节有比例环节、惯性环节、积分环节、微分环节、振荡环节与延迟环节等。
3.构成方框图得基本符号有四种,即信号线、比较点、方框与引出点。
4.环节串联后总得传递函数等于各个环节传递函数得乘积。
环节并联后总得传递函数就是所有并联环节传递函数得代数与。
5.在使用梅森增益公式时,注意增益公式只能用在输入节点与输出节点之间.6.上升时间tr、峰值时间tp与调整时间ts反应系统得快速性;而最大超调量Mp与振荡次数则反应系统得平稳性。
7.稳定性就是控制系统得重要性能,使系统正常工作得首要条件。
控制理论用于判别一个线性定常系统就是否稳定提供了多种稳定判据有:代数判据(Routh 与Hurwitz判据)与Nyquist稳定判据。
8.系统稳定得充分必要条件就是系统特征根得实部均小于零,或系统得特征根均在跟平面得左半平面。
9.稳态误差与系统输入信号r(t)得形式有关,与系统得结构及参数有关。
10.系统只有在稳定得条件下计算稳态误差才有意义,所以应先判别系统得稳定性.11.Kp得大小反映了系统在阶跃输入下消除误差得能力,Kp越大,稳态误差越小;Kv得大小反映了系统跟踪斜坡输入信号得能力,Kv越大,系统稳态误差越小;Ka得大小反映了系统跟踪加速度输入信号得能力,Ka越大,系统跟踪精度越高12.扰动信号作用下产生得稳态误差essn除了与扰动信号得形式有关外,还与扰动作用点之前(扰动点与误差点之间)得传递函数得结构及参数有关,但与扰动作用点之后得传递函数无关.13.超调量仅与阻尼比ξ有关,ξ越大,Mp则越小,相应得平稳性越好。
反之,阻尼比ξ越小,振荡越强,平稳性越差。
当ξ=0,系统为具有频率为Wn得等幅震荡。
14.过阻尼ξ状态下,系统相应迟缓,过渡过程时间长,系统快速性差;ξ过小,相应得起始速度较快,但因震荡强烈,衰减缓慢,所以调整时间 ts亦长,快速性差。
15.当ξ=0、707时,系统得超调量Mp<5%,,调整时间ts也最短,即平稳性与快速性均最佳,故称ξ=0、707位最佳阻尼比。
16.当阻尼比ξ为常数时,Wn越大,调节时间ts就越短,快速性越好。
系统得超调量Mp与振荡次数N仅仅有阻尼比ξ决定,她们反映了系统得平稳性。
17.系统引入速度反馈控制后,其无阻尼自然振荡频率Wn不变,而阻尼比ξ加大,系统阶跃响应得超调量减小。
18.系统中增加一个闭环左实极点,系统得过渡过程将变慢,超调量将减小,系统得反应变得较为滞呆。
19.根轨迹得规律就是相角条件与幅值条件。
20.K得变动只影响幅值条件不影响相角条件,也就就是说,跟轨迹上得所有点满足同一个相角条件,K变动相角条件就是不变得。
21.跟轨迹图揭示了稳定性、阻尼系数、振型等动态性能与系统参数得关系,用跟轨迹图设计控制系统得关键就是配置合适得闭环主导极点.22.系统得开环对数幅频特性L(w)等于各个串联环节对数幅频特性之与,系统得开环相频特性Ф(w)等于各个环节相频特性之与。
23.在s右半平面上既无极点有无零点得传递函数,称为最小相位传递函数.具有最小相位传递函数得系统,称为最小相位系统24.最小相位系统得L(w)曲线得斜率增大或减小时,对应相频特性得相角也增大或减小,二者变化趋势就是一致得。
对最小相位系统,幅频特性与相频特性之间存在着唯一得对应关系。
25.对于最小相位系统,当|G(jw)H(jw)|<1或20lg|G(jw)H(jw)|<0时,闭环系统稳定.当γ〉0时闭环系统稳定.26.时域性能指标,包括稳态性能指标与动态性能指标;频域性能指标,包括开环频域指标与闭环频域指标。
27.校正方式可以分为串联校正、反馈(并联)校正、前置校正与扰动补偿等。
串联校正与并联校正就是最常见得两种校正方式.28.根据校正装置得特性,校正装置可分为超前校正装置、滞后校正装置与滞后-超前校正装置.29.校正装置中最常用得就是PID控制规律。
PID控制就是比例积分微分控制得简称,可描述为Gc(s)=Kp+KI/s+KDs30.PD控制器就是一高通滤波器,属超前校正装置;PI控制器就是一低通滤波器,属滞后校正装置;而PID控制器就是由其参数决定得带通滤波器.31.非线性系统分析得基础知识,主要包括相平面法与描述函数法.32.只有在Ws≥2Wmax得条件下,采样后得离散信号才有可能无失真得恢复原来得连续信号。
这里2Wmax为连续信号得有限频率。
这就就是香农采样定理。
由于它给出了无失真得恢复原有连续信号得条件,所以成为设计采样系统得一条重要依据。
33.在z域中采样系统稳定得充要条件就是:当且仅当采样特征方程得全部特征跟均分布在z平面上得单位园内,后者所有特征跟得模均小于1,相应得线性定常系统就是稳定得。
1、控制系统得基本控制方式有哪些?2、什么就是开环控制系统?3、什么就是自动控制?4、控制系统得基本任务就是什么?5、什么就是反馈控制原理?6、什么就是线性定常控制系统?7、什么就是线性时变控制系统?8、什么就是离散控制系统?9、什么就是闭环控制系统?10、将组成系统得元件按职能分类,反馈控制系统由哪些基本元件组成?11、组成控制系统得元件按职能分类有哪几种?12、典型控制环节有哪几个?13、典型控制信号有哪几种?14、控制系统得动态性能指标通常就是指?15、对控制系统得基本要求就是哪几项?16、在典型信号作用下,控制系统得时间响应由哪两部分组成?17、什么就是控制系统时间响应得动态过程?18、什么就是控制系统时间响应得稳态过程?19、控制系统得动态性能指标有哪几个?20、控制系统得稳态性能指标就是什么?21、什么就是控制系统得数学模型?22、控制系统得数学模型有:23、什么就是控制系统得传递函数?24、建立数学模型得方法有?25、经典控制理论中,控制系统得数学模型有?26、系统得物理构成不同,其传递函数可能相同吗?为什么?27、控制系统得分析法有哪些?28、系统信号流图就是由哪二个元素构成?29、系统结构图就是由哪四个元素组成?30、系统结构图基本连接方式有几种?31、二个结构图串联连接,其总得传递函数等于?32、二个结构图并联连接,其总得传递函数等于?33、对一个稳定得控制系统,其动态过程特性曲线就是什么形状?34、二阶系统得阻尼比,其单位阶跃响应就是什么状态?35、二阶系统阻尼比减小时,其阶跃响应得超调量就是增大还就是减小?36、二阶系统得特征根就是一对负实部得共轭复根时,二阶系统得动态响应波形就是什么特点?37、设系统有二个闭环极点,其实部分别为:δ=—2;δ=-30,问哪一个极点对系统动态过程得影响大?38、二阶系统开环增益K增大,则系统得阻尼比减小还就是增大?39、一阶系统可以跟踪单位阶跃信号,但存在稳态误差?不存在稳态误差。
40、一阶系统可以跟踪单位加速度信号。
一阶系统只能跟踪单位阶跃信号(无稳态误差)可以跟踪单位斜坡信号(有稳态误差)41、控制系统闭环传递函数得零点对应系统微分方程得特征根。
应就是极点42、改善二阶系统性能得控制方式有哪些?43、什么就是二阶系统?什么就是Ⅱ型系统?44、恒值控制系统45、谐振频率46、随动控制系统47、稳态速度误差系数K V48、谐振峰值49、采用比例-微分控制或测速反馈控制改善二阶系统性能,其实质就是改变了二阶系统得什么参数?。
50、什么就是控制系统得根轨迹?51、什么就是常规根轨迹?什么就是参数根轨迹?52、根轨迹图就是开环系统得极点在s平面上运动轨迹还就是闭环系统得极点在s 平面上运动轨迹?53、根轨迹得起点在什么地方?根轨迹得终点在什么地方?54、常规根轨迹与零度根轨迹有什么相同点与不同点?55、试述采样定理。
56、采样器得功能就是?57、保持器得功能就是?二、填空题:1、经典控制理论中,控制系统得分析法有:、、。
2、控制系统得动态性能指标有哪几个?、、、、.3、改善二阶系统得性能常用与二种控制方法。
4、二阶系统中阻尼系数ξ=0,则系统得特征根就是;系统得单位阶跃响应为 .5、根据描述控制系统得变量不同,控制系统得数学模型有:、、。
6、对控制系统得被控量变化全过程提出得共同基本要求归纳为:、、。
7、采用比例-微分控制或测速反馈控制改善二阶系统性能,其实质就是改变了二阶系统得。
8、设系统有二个闭环极点,实部分别为:δ=—2;δ=-30,哪一个极点对系统动态过程得影响大?9、反馈控制系统得基本组成元件有元件、元件、元件、元件、元件。
10、经典控制理论中,针对建立数学模型时所取得变量不同而将系统得数学模型分为:模型、模型、模型。
11、控制系统得分析法有:、、.12、、与准确性就是对自动控制系统性能得基本要求.13、二阶振荡环节得标准传递函数就是。
14、一阶系统得单位阶跃响应为。
15、二阶系统得阻尼比ξ在______范围时,响应曲线为非周期过程。
16、在单位斜坡输入信号作用下,Ⅱ型系统得稳态误差ess=______.17、单位斜坡函数t得拉氏变换为______。
18、在单位斜坡输入信号作用下,I型系统得稳态误差ess=__________.19、当且仅当闭环控制系统传递函数得全部极点都具有__________时,系统就是稳定得.20、线性定常系统得传递函数,就是在________条件下,系统输出信号得拉氏变换与输入信号得拉氏变换得比。
21、控制系统得校正方式有: ; ;;。
22、反馈控制系统就是根据给定值与__________得偏差进行调节得控制系统。
23、在某系统特征方程得劳斯表中,若第一列元素有负数,那么此系统______。
24、根据根轨迹绘制法则,根轨迹得起点起始于,根轨迹得终点终止于 .25、若根轨迹位于实轴上两个相邻得开环极点之间,则这两个极点之间必定存在点。
26、线性定常系统在正弦信号输入时,稳态输出与输入得相位移随频率而变化得函数关系称为_____。
27、设系统得频率特性为,则称为.28、在小迟延及低频情况下,迟延环节得频率特性近似于得频率特性。
29、Ⅰ型系统极坐标图得奈氏曲线得起点就是在相角为______得无限远处.30、根据幅相曲线与对数幅频、相频曲线得对应关系,幅相曲线单位园上一点对应对数幅频特性得线,幅相曲线单位圆外对应对数幅频特性得范围.31、用频率校正法校正系统,在不影响系统稳定性得前提下,为了保证稳态误差要求,低频段要充分大,为保证系统得动态性能,中频段得斜率为 ,为削弱噪声影响,高频段增益要。
32、利用滞后网络进行串联校正得基本原理就是:利用校正网络对高频信号幅值得特性,使已校正系统得下降,从而使系统获得足够得。