1、自動控制原理知識點(diǎn)綜述第一章1.什么是自動限制？(填空)自動限制：不使用控制單元直接參與而操作受控對象的過程，控制目標(biāo)設(shè)備是與指定值相同或根據(jù)指定信號的更改規(guī)則變化的過程。2.自動控制系統(tǒng)的兩種常見控制方法是什么？(填空)開環(huán)控制和閉環(huán)控制開環(huán)控制和閉環(huán)控制的概念？開環(huán)控制：控制設(shè)備和受控對象之間只有反向功能，沒有反向連接特點(diǎn)：開環(huán)控制實(shí)現(xiàn)簡單，但抗干擾能力低，控制精度不高。閉環(huán)控制：除了控制設(shè)備與受控對象之間的反向作用外，還存在表示控制設(shè)備對控制進(jìn)程的影響的反向連接。主要特征：抗干擾能力強(qiáng)，控制精度高，但是否能工作存在問題。掌握典型閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。開環(huán)控制和閉環(huán)控制的優(yōu)缺點(diǎn)？(分離問題：

2、繪制閉環(huán)控制方塊圖的實(shí)際控制系統(tǒng)。)，以獲取詳細(xì)信息控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要從以下三個方面進(jìn)行？各自的定義？(填空或判斷)(1)，穩(wěn)定性：系統(tǒng)受到外部作用后，其動態(tài)過程的振動傾向和系統(tǒng)恢復(fù)平衡的能力(2)，快速特性：特性為動態(tài)過程時間長度(3)，準(zhǔn)確度：指定值與輸入的回應(yīng)結(jié)束值之間存在差異的第二章1.控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是什么？(填空)微分方程、傳遞函數(shù)、動態(tài)結(jié)構(gòu)圖、頻率特性理解微分方程的建立嗎？(1)，確定系統(tǒng)的輸入變量和輸入變量(2)，生成初始微分方程組。根據(jù)每個環(huán)遵循的基本物理定律，分別寫相應(yīng)的微分方程，然后創(chuàng)建微分方程組(3)，消除中間變量，標(biāo)準(zhǔn)化公式。將與輸入量相關(guān)的項(xiàng)目寫入等式等號的右

3、側(cè)，將與輸出量相關(guān)的項(xiàng)目寫入等號的左側(cè)3.傳遞函數(shù)定義和特性？認(rèn)真理解。(填空或選擇)傳遞函數(shù)：0初始條件下線性常數(shù)系統(tǒng)輸出量的拉普拉斯變換域系統(tǒng)輸入量的拉普拉斯變換率傳遞函數(shù)的7個典型鏈接(必須掌握)。理解其特性。(簡單的回答)典型的環(huán)傳遞函數(shù)特征比例環(huán)輸出不失真，不延遲，按比例再現(xiàn)輸入信號的變化。換句話說，信號的傳遞沒有慣性慣性環(huán)產(chǎn)出量不能立即完成與輸入量完全匹配的更改點(diǎn)鏈接出口量與輸入時間的積分成正比。對于輸入突變，由于必須在輸出值等于輸入值之前等待時間t，因此具有延遲效果。如果輸出累積一段時間，則即使輸入0，輸出仍保持原始值。也就是說，它具有內(nèi)存功能。只有在輸入反轉(zhuǎn)時，輸出才會反轉(zhuǎn)并減

4、少。常用積分鏈路提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能微分鏈接輸出是輸入信號與時間的微米成比例分割的。也就是說，輸出反映輸入信號的變化率，而不反映輸入量本身的大小。因此，差分連接的輸出可以反映輸入信號的變化趨勢，從而加快了系統(tǒng)控制功能的實(shí)現(xiàn)。常用差分鏈路提高系統(tǒng)的動態(tài)性能振動連桿作為相位信號輸入時，動態(tài)響應(yīng)必須具有振動時間延遲鏈接輸出波形與輸入波形相同，但延遲了時間。時間延遲的存在不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性動態(tài)原理圖的等效轉(zhuǎn)換和簡化。三種基本形式，特別是2-61。主要了解結(jié)構(gòu)圖的簡化用法，并參閱P38練習(xí)2-9(a)、(e)、(f)。(簡化)等效轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換部分的輸入量和輸出量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，在轉(zhuǎn)換前后保持不變。串行、并行

5、、反饋連接、合成和引導(dǎo)點(diǎn)移動(P27)6.系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)、閉環(huán)傳遞函數(shù)(關(guān)注給定角色)、錯誤傳遞函數(shù)(關(guān)注給定角色):表達(dá)式2-63、2-64、2-66系統(tǒng)的反饋量B(s)與錯誤信號E(s)的比率稱為閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)分為基于給定信號R(s)的閉環(huán)傳遞函數(shù)和基于擾動信號D(s)的閉環(huán)傳遞函數(shù)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)給定信號R(s)角色，設(shè)置D(s)=0擾動信號D(s)作用，設(shè)置R(s)=0系統(tǒng)的錯誤傳遞函數(shù)給定信號R(s)角色，設(shè)置D(s)=0擾動信號D(s)作用，設(shè)置R(s)=0第三章1.P42系統(tǒng)的時域性能指標(biāo)。每個人的定義，每個人衡量了什么性能？(填

6、空或選擇)(1)，上升時間指示系統(tǒng)響應(yīng)從0開始第一次上升到正常狀態(tài)值所需的時間(2)，峰值時間指示系統(tǒng)響應(yīng)從0開始，第一次到達(dá)峰值所需的時間(3)，過度自信(柔和)表示系統(tǒng)響應(yīng)超過正常狀態(tài)值的最大偏差量，以正常狀態(tài)值的百分比表示(4)，調(diào)整時間(快速)系統(tǒng)響應(yīng)從0開始，到達(dá)正常狀態(tài)值的5%(或2%)誤差范圍并必須保持，即響應(yīng)進(jìn)入并保持在5%(或2%)誤差范圍內(nèi)所需的時間(5)，正常狀態(tài)錯誤正常狀態(tài)錯誤表示系統(tǒng)期望值和實(shí)際輸出的最終正常狀態(tài)值之間的差異。這是正常狀態(tài)性能指標(biāo)一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。(填空或選擇)輸入信號中單位燈信號的導(dǎo)數(shù)是單位階躍信號，單位階躍信號的導(dǎo)數(shù)是單位脈沖信號。因此，輸出

7、信號中單位燈響應(yīng)的微分是單位階躍響應(yīng)，單位階躍響應(yīng)的導(dǎo)數(shù)是單位脈沖響應(yīng)。從而得到線性正常系統(tǒng)的重要特性。輸入信號的輸出響應(yīng)等于輸出響應(yīng)的微分。同樣，輸入信號積分的輸出響應(yīng)等于輸入信號輸出響應(yīng)的積分。3.輔助系統(tǒng)：(1)傳遞函數(shù)，兩個參數(shù)各自的含義；(填空)阻尼比，值越大，系統(tǒng)穩(wěn)定性越好，超沖越小。值越小，系統(tǒng)響應(yīng)振動越強(qiáng)，振動頻率越高。值為0時，系統(tǒng)輸出為等角振動，無法正常工作，因此不穩(wěn)定。沒有衰減振蕩頻率(2)不同阻尼比的單位階躍響應(yīng)的分類(圖3-10)；(填空)P(47)(3)單位步長對欠阻尼情況的響應(yīng)：主3-21，3-23 3-27；請參見P51示例3-4中的欠阻尼情況，P72練習(xí)3-6

8、。欠阻尼二次系統(tǒng)性能指標(biāo)：(1)，上升時間由此可以得到(2)，峰值時間根據(jù)定義，可以用求極值的方法得到它。(3)，超馳(4)，調(diào)整時間5%的誤差帶2%誤差帶大于上述值時，可以使用近似公式計算(5)，正常狀態(tài)錯誤以系統(tǒng)穩(wěn)定性為前提，主要分析了系統(tǒng)的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。動態(tài)性能包括穩(wěn)定性和快速性，穩(wěn)態(tài)性能是指準(zhǔn)確性。(1)，穩(wěn)定性主要有決定，穩(wěn)定性也更好。=0時，系統(tǒng)不能在相同的振動下穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)穩(wěn)定性在特定時間點(diǎn)惡化。（）(2)，快速n總是很小的話，0.7之后。太大或太小，快速就會變壞。通常由控制工程中對超調(diào)的要求決定。有時候，為了更好的快速性，有分析稱，阻尼比不太大也不太小，盡可能大的選擇。通常

9、將=0.707稱為最佳阻尼比，此時系統(tǒng)不僅響應(yīng)速度快，而且過載也小。(3)，準(zhǔn)確度增加和減少有助于系統(tǒng)穩(wěn)定性，但會增加系統(tǒng)跟蹤燈信號的正常狀態(tài)錯誤系統(tǒng)穩(wěn)定性的先決條件？系統(tǒng)中的所有特征布線小于零，特征表達(dá)式的布線位于s的左半平面上勞氏標(biāo)準(zhǔn)的簡單應(yīng)用：見P55例3-5，3-6。(分離問題)羅爾斯穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)如果要素表達(dá)式的系數(shù)大于零(必備條件)，并且rols表中的第一個元素列為正，則所有要素管線都位于s的左半平面上，并且系統(tǒng)穩(wěn)定。否則，系統(tǒng)將不穩(wěn)定，并且第一個元素列將更改為等于特征表達(dá)式的正實(shí)際根數(shù)。用誤差系數(shù)法解決給定作用下的穩(wěn)態(tài)誤差。請參見P72練習(xí)3-13。(計算問題)P(60)系統(tǒng)的正常狀

10、態(tài)錯誤與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和輸入有關(guān)，設(shè)置系統(tǒng)輸入的常規(guī)表達(dá)式如下其中n是輸入的階數(shù)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)的正則表達(dá)式如下表達(dá)式中，k是系統(tǒng)的開環(huán)增益，即開環(huán)傳遞函數(shù)的每個元素的常數(shù)為1時的總比例系數(shù)。時間常數(shù)。v表示系統(tǒng)的類型，或稱為系統(tǒng)無差異的積分鏈路數(shù)。系統(tǒng)的正常狀態(tài)錯誤可以表示為表5-1給定信號下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差系統(tǒng)型號步進(jìn)信號輸入速度信號輸入加速信號輸入正常狀態(tài)錯誤靜態(tài)位置誤差系數(shù)靜態(tài)速度誤差系數(shù)靜態(tài)加速度錯誤系數(shù)0I000穩(wěn)態(tài)誤差是衡量系統(tǒng)控制精度的性能指標(biāo)。正常狀態(tài)錯誤可以分為給定信號引起的錯誤和擾動信號引起的錯誤兩種。正常狀態(tài)錯誤也可以用錯誤系數(shù)表示。系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差主要由積分鏈路數(shù)和開環(huán)

11、增益決定。要提高精度級別，可以增加積分鏈接的數(shù)量。為了減少有限誤差，可以增加開環(huán)增益。但是這可能會破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。使用補(bǔ)償方法可以保證穩(wěn)定性，減少穩(wěn)態(tài)誤差。第四章1.振幅-頻率特性、相位-頻率特性和頻率特性的概念。系統(tǒng)的幅度-頻率特性：=| |系統(tǒng)的相位頻率特性：=系統(tǒng)的頻率特性(也稱為幅度和相位特性):=| |7個典型鏈路的頻率特性(必須掌握)。了解鳥的形狀。(單答式)典型的環(huán)傳遞函數(shù)振幅-頻率特性相位頻率特性傾斜dB/dec特殊點(diǎn)比例環(huán)0點(diǎn)鏈接-20微分鏈接20慣性環(huán)-20和0一階微分鏈接0和20振動連桿0和-40時間延遲鏈接非最小拓?fù)滏溄颖壤溄?、積分鏈接、慣性鏈接、微分鏈接、一階微分

12、鏈接、振動鏈接、(時間延遲鏈接、)非最小相位鏈接3.畫鳥瞰圖(主要是L()(1)，開環(huán)傳遞函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化(2)，找出每個鏈接的轉(zhuǎn)折頻率，按大小順序在坐標(biāo)上中標(biāo)。(3)，omega=1，L()=20lgk，坡率為-20vdB/dec的低頻漸近性質(zhì)。(4)從低頻漸近開始，根據(jù)每個鏈接的轉(zhuǎn)折頻率，根據(jù)相應(yīng)鏈接的特性更改漸進(jìn)線的斜率，繪制對數(shù)振幅特性的近似曲線。(5)，根據(jù)系統(tǒng)開環(huán)代數(shù)相位頻率特性的表達(dá)式，繪制代數(shù)相位頻率特性的近似曲線。4.伯德圖傳遞函數(shù)：請參閱P110練習(xí)4-4。(分離問題)P905.使用年齡基準(zhǔn)：請參閱P111練習(xí)4-6。(分離問題)P946.相位裕度和振幅裕度的概念、意義和工程要求。(填空或判斷)對應(yīng)于|=1的頻率稱為漫游頻率或截斷頻率或閉合頻率相位裕度：曲線上與系數(shù)值1對應(yīng)的矢量和負(fù)實(shí)際周之間的角度(方程式：=()振幅容差：開環(huán)頻率特性的角度，在該頻率上開環(huán)頻率特性的振幅，其公式為：一般來說，值越大，表示系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性越好。相反，在1中，相應(yīng)的閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。7.開環(huán)頻率特性和時域指標(biāo)的關(guān)