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这是自动控制原理知识点归纳ppt课件下载，主要介绍了自动控制系统基本控制形式；开环控制和闭环控制的优缺点比较；自动控制系统的组成；自动控制系统中传递的信号；线性系统微分方程的建立方法，欢迎点击下载。

自动控制原理复习大纲 目录 第一章 自动控制系统的基本控制形式(2种)、基本组成(4部分)、基本信号(5种)考察方式：填空题、综合题 性能指标(稳、准、快)考察方式：填空题、综合题 第二章 线性系统数学模型的形式——微分方程、传递函数、结构图 考察方式：填空题 传递函数的定义 考察方式：填空题 典型环节的传递函数 考察方式：填空题 RC、RLC电路的传递函数 考察方式：综合题 结构图串联、并联、反馈的等效变换 考察方式：综合题 目录 第三章 线性系统稳定性分析的三种方法——特征方程的特征根在s左半平面，劳斯判据、奈奎斯特判据考察方式：填空题 特征方程 考察方式：选择、综合题 劳斯判据 考察方式：综合题，难度同例3.9 性能指标计算(超调量和调节时间)考察方式：综合题，难度同例3.8和3.10 目录 第四章 P90： 相角条件是确定s平面上根轨迹的充分必要条件，就是说，绘制根轨迹时，可用相角条件确定根轨迹上的点，用模值条件确定根轨迹上该点对应的K*值。考察方式：选择题 第五章 5.2典型环节的伯德图。考察方式：填空、选择题 5.5稳定裕度。考察方式：选择题 5.6用闭环频率特性分析系统的性能。考察方式：选择题 第六章 6.2基本控制规律。考察方式：填空、选择题 串联超前、滞后、滞后-超前校正、复合校正。考察方式：选择题 第一章 自动控制系统基本控制形式(2种) 开环控制：制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程。 闭环控制：需要控制的是输出量，测量的是输出量，比较给出输出量对输入量的偏差，系统根据偏差进行控制，只要输出量偏离输入量，系统就自动纠偏。由于闭环系统是根据负反馈原理按偏差进行控制的，因此又叫反馈控制或偏差控制。 开环控制和闭环控制的优缺点比较 闭环负反馈控制系统方框图(重点) 1.4 自动控制系统的性能指标 4)调节时间Ts 控制系统的单项品质指标小结 第二章 2.1.1 线性系统微分方程的建立方法 分析系统和各元件的工作原理，找出各物理量之间的关系，确定系统和各元件的输入量和输出量。 从输入端开始，按照信号的传递顺序，根据各元件在工作过程中所遵循的物理或化学定律列出微分方程。 对已建立的原始方程进行数学处理，忽略次要因素，简化原始方程。消去中间变量，得到输出量与输入量关系的微分方程。 标准化微分方程，惯例把与输入量有关各项写在方程右边,把输出量有关各项写在方程左边,方程两边各导数项均按降幂排列。 2.1.1 线性系统微分方程的建立方法 确定系统输入量和输出量：输入量为容易给定的量，输出量为我们关注的量 物理或化学定律，均指以前课程介绍的知识：例如《电路基础》、《电机拖动》、《分析力学》等。 标准化微分方程(常微分方程)： 2.2 传递函数 线性定常系统在输入、输出初始条件均为零的条件下，输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比，称为该系统的传递函数。 传递函数的两种标准形式——多项式模型和零极点模型 传递函数与电气网络的运算阻抗 电气网络内的电阻、电容、电感等线性元件的复数阻抗，分别为R、1/Cs、Ls。遵照电路的基本定律，直接列写电路输入量和输出量之间的关系，利用代数运算即可求出电气网络的传递函数。 例题： 2.3 结构图 控制系统的结构图是描述组成控制系统的各个元件之间信号传递动态关系的图形。它表示了系统中各变量之间的运算关系，是控制理论中描述复杂系统的一种简便方法。它也是一种数学模型，是一种将控制系统图形化了的数学模型，在控制理论中应用广泛。 串联结构的等效变换 反馈结构的等效变换 第三章 表3.1 典型输入信号 3.1.2 动态性能指标 3.3 二阶系统的单位阶跃响应 3.3 二阶系统的单位阶跃响应 3.3.1 二阶系统的数学模型 3.3.2 二阶系统的单位阶跃响应 3.3.3 二阶系统阶跃响应的性能指标 1. td延时时间 2. 上升时间tr 4．超调量 超调量在峰值时间发生 5. 调节时间ts的计算 令△表示实际响应与稳态输出之间的误差，则一般用近似公式计算ts ，当ξ≤0.8时，选取误差带 二阶系统的校正——PD控制 3.5自动控制系统的代数稳定判据 一个自动控制系统正常运行的首要条件是它必须是稳定的。反馈控制的严重缺点是它们容易产生振荡，因此，判别系统的稳定性和使系统处于稳定的工作状态是自动控制的基本问题之一。 3.5.3 劳斯判据 劳斯判据是基于系统特征方程式的根与系数的关系而建立的。不分解多项式因式的情况下，就能够确定出位于：右半平面内闭环极点数目； 首先将系统的特征方程式写成如下标准形式 其中a0为正(如果原方程首项系数a0为负，可先将方程两端同乘以-1)。 特征方程： 3.5.3 劳斯判据 劳斯判据：特征方程的全部根都在s左半平面的充分必要条件是劳斯表的第1列系数全部是正数。 3.6 稳态误差 在稳态条件下输出量的期望值与稳态值之间存在的误差，称为系统稳态误差(静差)。 3.6.3 扰动作用下的稳态误差 【例3.9】已知一单位反馈控制系统如图 问：(1) Gc(s)=1时，闭环系统是否稳定？ (2)开环传递函数 闭环特征方程为 3.7习题精解及MATLAB工具和案例分析 【例3.8】某典型二阶系统的单位阶跃响应如图3.25所示。试确定系统的闭环传递函数。 解：此时系统闭环传递函数形式应为 【例3.10】设一随动系统如图3.27所示，要求系统的超调量为0.2，峰值时间1s，求:(1)求增益K和速度反馈系数 。(2)根据所求的 解： (1) 第四章 P90： 相角条件是确定s平面上根轨迹的充分必要条件，就是说，绘制根轨迹时，可用相角条件确定根轨迹上的点，用模值条件确定根轨迹上该点对应的K*值。 第五章 5.2 典型环节的频率特性 用频域分析法研究控制系统的稳定性和动态响应时，是根据系统的开环频率特性进行的，而控制系统的开环频率特性通常是由若干典型环节的频率特性组成的。 本节介绍八种常用的典型环节。 一、比例环节 比例环节的频率特性为 显然，它与频率无关。相应的幅频特性和相频特性和对数幅频特性和相频特性 二、积分环节 积分环节的频率特性为 其幅频特性和相频特性和对数幅频特性和相频特性为 三、微分环节 微分环节的频率特性为 其幅频特性和相频特性和对数幅频特性和相频特性为 四、惯性环节 惯性环节的频率特性 对数幅频特性和相频特性为 五、一阶微分环节 频率特性 幅频特性和相频特性、对数幅频特性和相频特性为 六、二阶振荡环节 频率特性 幅频特性和相频特性和对数幅频特性和相频特性 八、滞后环节 频率特性 幅频特性和相频特性 对数幅频特性和相频特性 5.5 稳定裕度 稳定裕度：衡量闭环稳定系统稳定程度的指标，常用的有相角裕度γ和幅值裕度 Kg。 1. 相角裕度γ 在频率特性上对应于幅值A(ω)＝1(即L(ω)=0)的角频率称为剪切频率(截止频率)，以ωc表示，在剪切频率处，相频特性距－180°线的相位差γ叫做相角裕度。即 上图表示的具有正相角裕度的系统不仅稳定，而且还有相当的稳定储备，它可以在ωc的频率下，允许相角再增加(迟后)γ度才达到临界稳定状态。 对于稳定的系统， (ωc)必在伯德图－180°线以上，这时称为正相角裕度，或者有正相角裕度。对于不稳定系统， (ωc)必在－180°线以下，这时称为负相角裕度。 2. 增益裕度Kg 在相频特性等于－180°的频率ωg (穿越频率)处，开环幅频特性A(ωg)的倒数，称为增益裕度，记做Kg 。即 在Bode图上，增益裕度改以分贝(dB)表示 对于不稳定系统， L(ωg )必在0dB线以上，这时称为负增益裕度。对于稳定的系统， L(ωg )必在Bode图0 dB线以下，这时称为正增益裕度。表明对数幅频特性还可上移Kg，即开环系统的增益增加Kg倍，则闭环系统达到稳定的临界状态。 5.6 用闭环频率特性分析系统的性能 第六章 6.1系统的设计及校正问题 1.设计要求 进行控制系统设计校正，除了已知系统不可变部分的特性与参数外，还需要已知对系统的设计要求，即全部的性能指标。 频域和时域指标的关系： (1)二阶系统频域指标与时域指标的关系 谐振峰值 谐振频率 6.1系统的设计及校正问题 带宽频率 截止频率 相位裕度 超调量 调节时间 6.1系统的设计及校正问题 谐振峰值 　 超调量 调节时间 6.2 基本控制规律 1.比例(P)控制规律 2.比例-微分(PD)控制规律 3.积分(I)控制规律 4.比例-积分(PI)控制规律 5.比例(PID)控制规律 6.3 串联超前校正 6.3 串联超前校正 6.3 串联超前校正 用频率法设计系统，应分频段考虑问题，即要求校正后系统的开环频率特性在低频、中频和高频段具有如下特点： (1)低频段应满足稳态精度的要求； (2)中频段应满足系统的动态性能，因为中频段的截止角频率和相位稳定裕量与闭环系统的调节时间ts和超调量σ%有关； (3)高频段要求幅值迅速衰减，以较少噪声的影响。 (1)这种校正主要对未校正系统中频段进行校正，使校正后中频段幅值的斜率为-20dB/dec，且有足够大的相位裕度。 (2)超前校正会使系统瞬态响应的速度变快。系统抗高频噪声的能力变差。 (3) 未校正系统的相频特性在截止频率附近急剧下降时，若用单级超前校正网络去校正，收效不大。 6.4 滞后校正 1.无源滞后网络 6.4 滞后校正 6.4 滞后校正 滞后校正会使系统开环频率特性的中频和高频段增益降低和截止频率减小，从而有可能使系统获得足够大的相位裕度，它不影响频率特性的低频段。 在什么情况下应用滞后校正呢？ (1)在系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求较高的情况下，可考虑采用串联滞后校正。 (2)保持原有的已满足要求的动态性能不变，而用以提高系统的开环增益，减小系统的稳态误差。 串联超前校正和串联滞后校正方法的适用范围和特点： (1)超前校正是利用超前网络的相角超前特性对系统进行校正，而滞后校正则是利用滞后网络的幅值在高频衰减特性。 (2)用频率法进行超前校正，旨在提高开环对数幅频渐进线在截止频率处的斜率和相位裕度，并增大系统的频带宽度。频带的变宽意味着校正后的系统响应变快，调整时间缩短。 串联超前校正和串联滞后校正方法的适用范围和特点： (3)如果要求校正后的系统具有宽的频带和良好的瞬态响应，则采用超前校正。当噪声电平较高时，显然频带越宽的系统抗噪声干扰的能力也越差。这种情况宜采用滞后校正。 (4)超前校正需要增加一个附加的放大器，以补偿超前校正网络对系统增益的衰减。 (5)滞后校正虽然能改善系统的静态精度，但它促使系统的频带变窄，瞬态响应速度变慢。如果要求校正后的系统既有快速的瞬态响应，又有高的静态精度，则应采用滞后-超前校正。 6.5 滞后-超前校正 6.5 滞后-超前校正 兼有滞后和超前校正的优点，使校正后的系统响应速度快，超调量小，抑制高频噪声的性能也较好。 利用校正装置的超前部分来增大系统的相位裕度，以改善其动态性能；利用它的滞后部分来改善系统的静态性能，两者分工明确，相辅相成。 祝大家复习愉快！

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