《自控原理1復(fù)習(xí)》ppt課件自控原理概述自動(dòng)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法線性系統(tǒng)的根軌跡分析法線性系統(tǒng)的頻域分析法線性系統(tǒng)的校正方法非線性控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介contents目錄01自控原理概述自控系統(tǒng)的定義與組成總結(jié)詞自控系統(tǒng)是指通過(guò)自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部或與外部環(huán)境之間的能量、物質(zhì)、信息交換，以達(dá)到某種預(yù)定目標(biāo)的系統(tǒng)。自控系統(tǒng)由控制器、執(zhí)行器、傳感器和被控對(duì)象等組成。詳細(xì)描述自控系統(tǒng)的定義與組成總結(jié)詞自控系統(tǒng)的分類詳細(xì)描述根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，自控系統(tǒng)可以分為多種類型。按控制方式可分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)；按控制精度可分為恒值控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)和隨動(dòng)控制系統(tǒng)；按被控參數(shù)數(shù)量可分為單變量控制系統(tǒng)和多變量控制系統(tǒng)。自控系統(tǒng)的分類自控系統(tǒng)的基本要求自控系統(tǒng)的基本要求總結(jié)詞自控系統(tǒng)的基本要求包括穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性。穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到擾動(dòng)后能夠回到原來(lái)的平衡狀態(tài)；快速性是指系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)輸入的變化；準(zhǔn)確性是指系統(tǒng)的輸出能夠準(zhǔn)確地跟蹤輸入信號(hào)的變化。詳細(xì)描述02自動(dòng)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型總結(jié)詞描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型詳細(xì)描述建立線性常微分方程模型的方法包括物理法、電路法、傳遞函數(shù)法等，這些方法根據(jù)系統(tǒng)的物理性質(zhì)、電路圖或傳遞函數(shù)來(lái)建立模型。詳細(xì)描述線性常微分方程模型是描述自動(dòng)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型之一，它通過(guò)一組線性常微分方程來(lái)描述系統(tǒng)的輸入和輸出之間的關(guān)系?？偨Y(jié)詞模型的適用范圍總結(jié)詞建立模型的方法詳細(xì)描述線性常微分方程模型適用于線性時(shí)不變系統(tǒng)，這類系統(tǒng)在控制工程中應(yīng)用廣泛，如機(jī)械系統(tǒng)、熱工系統(tǒng)等。線性常微分方程模型詳細(xì)描述傳遞函數(shù)模型是描述自動(dòng)控制系統(tǒng)傳遞特性的數(shù)學(xué)模型，它通過(guò)傳遞函數(shù)來(lái)描述系統(tǒng)的輸入和輸出之間的關(guān)系。詳細(xì)描述建立傳遞函數(shù)模型的方法包括實(shí)驗(yàn)法、元件法等，這些方法根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或元件參數(shù)來(lái)建立模型。詳細(xì)描述傳遞函數(shù)模型適用于線性時(shí)不變系統(tǒng)，這類系統(tǒng)在控制工程中應(yīng)用廣泛，如機(jī)械系統(tǒng)、熱工系統(tǒng)等?？偨Y(jié)詞描述系統(tǒng)傳遞特性的數(shù)學(xué)模型總結(jié)詞建立模型的方法總結(jié)詞模型的適用范圍010203040506傳遞函數(shù)模型總結(jié)詞詳細(xì)描述總結(jié)詞詳細(xì)描述總結(jié)詞詳細(xì)描述用圖形方式描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的模型動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖模型是一種用圖形方式描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的模型，它通過(guò)方框圖來(lái)表示系統(tǒng)的各個(gè)組成部分及其之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。建立模型的方法建立動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖模型的方法包括方框圖法、狀態(tài)圖法等，這些方法根據(jù)系統(tǒng)的物理性質(zhì)、工作原理等來(lái)建立模型。模型的適用范圍動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖模型適用于各種類型的控制系統(tǒng)，包括線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)、時(shí)不變系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng)等。動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖模型總結(jié)詞詳細(xì)描述總結(jié)詞詳細(xì)描述總結(jié)詞詳細(xì)描述描述系統(tǒng)狀態(tài)變化的數(shù)學(xué)模型狀態(tài)空間模型是描述自動(dòng)控制系統(tǒng)狀態(tài)變化的數(shù)學(xué)模型，它通過(guò)狀態(tài)方程和輸出方程來(lái)描述系統(tǒng)的狀態(tài)變化和輸出關(guān)系。建立模型的方法建立狀態(tài)空間模型的方法包括狀態(tài)方程法、統(tǒng)計(jì)法等，這些方法根據(jù)系統(tǒng)的物理性質(zhì)、工作原理等來(lái)建立模型。模型的適用范圍狀態(tài)空間模型適用于各種類型的控制系統(tǒng)，包括線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)、時(shí)不變系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng)等。由于其具有較為嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，因此在進(jìn)行控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)時(shí)，狀態(tài)空間模型被廣泛應(yīng)用。狀態(tài)空間模型03線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法如果系統(tǒng)在受到擾動(dòng)后能夠回到平衡狀態(tài)，則稱系統(tǒng)是穩(wěn)定的。定義根據(jù)系統(tǒng)特征根的位置來(lái)判斷，實(shí)部為負(fù)的根表示穩(wěn)定的，實(shí)部為正的根表示不穩(wěn)定的。判斷方法衡量系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個(gè)指標(biāo)，表示系統(tǒng)在平衡點(diǎn)附近的穩(wěn)定程度。穩(wěn)定裕度系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析一階、二階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)一階系統(tǒng)一階微分方程描述的系統(tǒng)，其響應(yīng)由時(shí)間常數(shù)決定，具有指數(shù)衰減特性。二階系統(tǒng)二階微分方程描述的系統(tǒng)，其響應(yīng)具有振蕩特性，由兩個(gè)根（實(shí)部為負(fù)）決定。高階系統(tǒng)高階微分方程描述的系統(tǒng)，其響應(yīng)由多個(gè)根（實(shí)部為負(fù)）決定，具有更復(fù)雜的動(dòng)態(tài)特性。主導(dǎo)極點(diǎn)在分析高階系統(tǒng)時(shí)，通常只考慮對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性起主導(dǎo)作用的極點(diǎn)，忽略其他次要極點(diǎn)。穩(wěn)定性分析高階系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以通過(guò)分析其特征根的實(shí)部來(lái)確定，所有實(shí)部為負(fù)的根表示系統(tǒng)是穩(wěn)定的。高階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)04線性系統(tǒng)的根軌跡分析法根軌跡方程表示系統(tǒng)特征方程根與參數(shù)關(guān)系的方程。根軌跡圖根據(jù)根軌跡方程繪制出的圖形，用于分析系統(tǒng)性能。根軌跡描述系統(tǒng)特征方程根隨參數(shù)變化的曲線。根軌跡的基本概念根軌跡的繪制方法確定系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)。根據(jù)開(kāi)環(huán)極點(diǎn)和零點(diǎn)計(jì)算根軌跡方程。確定系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)極點(diǎn)和零點(diǎn)。根據(jù)根軌跡方程繪制根軌跡圖。123通過(guò)觀察根軌跡，判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定以及穩(wěn)定程度。分析系統(tǒng)穩(wěn)定性通過(guò)調(diào)整參數(shù)，使系統(tǒng)性能達(dá)到最優(yōu)。優(yōu)化系統(tǒng)性能根據(jù)根軌跡，計(jì)算系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)所需的時(shí)間。分析系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間根軌跡分析法在系統(tǒng)性能分析中的應(yīng)用05線性系統(tǒng)的頻域分析法01描述線性系統(tǒng)對(duì)不同頻率輸入信號(hào)的響應(yīng)特性。頻率特性02描述系統(tǒng)輸出信號(hào)的幅度和相位隨輸入信號(hào)頻率變化的關(guān)系。幅頻特性和相頻特性03用于表示頻率特性的工具，其中極坐標(biāo)圖用于表示幅頻特性和相頻特性，伯德圖則將兩者結(jié)合在一起。極坐標(biāo)圖和伯德圖頻率特性的基本概念通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)不同頻率輸入信號(hào)的響應(yīng)，測(cè)量輸出信號(hào)的幅度和相位，并據(jù)此繪制頻率特性圖。實(shí)驗(yàn)法利用系統(tǒng)函數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算得到頻率特性，并通過(guò)繪圖軟件繪制頻率特性圖。解析法對(duì)于某些復(fù)雜系統(tǒng)，可以采用近似法簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，得到近似的頻率特性。近似法頻率特性的繪制方法系統(tǒng)穩(wěn)定性分析通過(guò)分析頻率特性曲線，判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定以及穩(wěn)定裕度。系統(tǒng)性能優(yōu)化根據(jù)性能要求，調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)或改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化頻率特性曲線，提高系統(tǒng)性能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)新系統(tǒng)時(shí)，通過(guò)頻域分析法預(yù)測(cè)系統(tǒng)的性能，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)和指導(dǎo)。頻域分析法在系統(tǒng)性能分析中的應(yīng)用06線性系統(tǒng)的校正方法03校正裝置用于改善系統(tǒng)性能的裝置，如電容器、電感器等。01校正通過(guò)引入適當(dāng)?shù)难b置，改變一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)參數(shù)，使系統(tǒng)的性能指標(biāo)滿足要求。02性能指標(biāo)衡量系統(tǒng)性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)，如系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)等。系統(tǒng)校正的基本概念串聯(lián)校正裝置串聯(lián)連接在系統(tǒng)輸入和輸出之間的裝置，通過(guò)改變系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益，改善系統(tǒng)的性能。串聯(lián)超前校正通過(guò)引入超前校正裝置，提高系統(tǒng)的相位裕度，改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性。串聯(lián)滯后校正通過(guò)引入滯后校正裝置，減小系統(tǒng)的截止頻率，提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度。串聯(lián)校正并聯(lián)連接在系統(tǒng)輸入或輸出端的裝置，通過(guò)改變系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益，改善系統(tǒng)的性能。并聯(lián)校正裝置通過(guò)引入并聯(lián)超前校正裝置，提高系統(tǒng)的相位裕度，改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性。并聯(lián)超前校正通過(guò)引入并聯(lián)滯后校正裝置，減小系統(tǒng)的截止頻率，提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度。并聯(lián)滯后校正并聯(lián)校正07非線性控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介總結(jié)詞非線性系統(tǒng)的基本概念、特點(diǎn)非線性系統(tǒng)的定義非線性系統(tǒng)是指系統(tǒng)的輸出與輸入之間存在非線性關(guān)系的系統(tǒng)。非線性系統(tǒng)的特點(diǎn)具有記憶性、不可疊加性、復(fù)雜性和多樣性。非線性系統(tǒng)的應(yīng)用在工程、生物、經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。非線性系統(tǒng)的基本概念與特點(diǎn)總結(jié)詞通過(guò)求解非線性微分方程或差分方程來(lái)分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為。解析法近似法數(shù)值法01020403通過(guò)數(shù)值計(jì)算和仿真來(lái)研究非線性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。非線性系統(tǒng)的分析方法利用線性化、小擾動(dòng)等近