卢京潮自动控制原理ppt_自动控制原理总结

自控好难TAT

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自动控制原理

  • 第一章 绪论
    • 1.1自动控制的发展历史
      • 分类经典控制理论、现代控制理论、智能控制(后者包含前者)
      • 经典控制理论
        • 方法:以传递函数为基础的频域法(线性)
        • 对象:单输入-单输出一类定常控制系统的分析与设计问题
        • 手段:图解
        • 特点:定性分析,这些理论由于其发展较早,现已日臻成熟(主要特点:用图形的方法定性分析闭环系统的稳定性及性能)
        • 目标:稳定和达到一定的性能
      • 现代控制理论
        • 方法:状态空间法为基础 ,最优化方法,卡尔曼滤波,动态规划,本质是时域法(线性、非线性)
        • 对象:研究多输入-多输出、时变、非线性一类控制系统的分析与设计问题(时变、非线性——人工智能)
        • 手段:计算机,现代数学
        • 特点:定量分析,系统具有高精度和高效能的特点
        • 目标:性能最优
    • 1.2 自动控制系统的基本控制方式
      • 开环控制系统
      • 反馈控制系统
      • 复合控制系统
    • 1.3 开环控制和闭环控制的优缺点
      • 开环控制系统:没有反馈,结构简单,但抗扰性差,控制精度低
      • 反馈控制系统:有反馈,抗扰性强,控制精度高,但结构复杂,易不稳定
      • 复合控制系统(按扰动/输入补偿+闭环控制):补偿控制可更快地及时抑制可测扰动对输出的影响(对其他扰动没有抑制作用);反馈控制可抑制一般扰动对输出的影响;两者的结合可改善抗扰性,提高控制精度;缺点是结构较复杂。
    • 1.4 对控制系统基本要求
      • 稳定(长期稳定性)
      • 快速(相对稳定性)
      • 准确(精度)
  • 第二章 线性系统的数学模型
    • 2.1数学模型
      • 描述控制系统输入、输出变量以及内部各变量之间关系的数学表达式,称为系统的数学模型
      • 建立:解析法或实验法
      • 典型表达方式:微分方程、传递函数、状态方程、频率特性
    • 2.2建立方法:
      • 简单系统数学模型建立方法:系统内部各物理量间的关系
      • 复杂系统数学模型建立方法及基本步骤:简单→复杂
    • 2.3方框图(结构图)变换:信号线、比较点、传递环节的方框和引出点
    • 2.4信号流图及Mason公式计算
      • 信号流图:信号流图是表示线性方程组变量间关系的一种图示方法
      • 节点、支路、输入支路、输出支路、源节点、汇节点(阱点)、混合节点、通道(路径)、前向通道(不能交叉)、闭通道(反馈通道或回环)、自回环、通道传输或通道增益、不接触回环
      • Mason公式
      • 方框图→信号流图
  • 第三章 线性系统的时域分析法
    • 3.1时域分析法
      • 根据系统的微分方程/传递函数,以拉普拉斯变换作为数学工具,对给定输入信号求控制系统的时间响应
      • 特定输入→分析输出响应随时间变化的方法
    • 3.2系统的响应过程
      • 动态过程:系统在典型信号作用下,系统输出量从初始状态到最终状态的响应过程,又称过渡过程瞬态过程
      • 稳态过程:系统在典型信号作用下,当时间 t 趋于无穷时,系统输出量的表现方式,又称稳态响应
    • 3.3三个特性
      • 3.3.1稳定性
        • 稳定性定义:若线性系统脉冲扰动的作用下,其动态过程随时间的推移逐渐衰减并趋于零(原平衡工作点),则称系统渐近稳定,简称稳定

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        • 线性定常系统稳定的充要条件:闭环系统特征方程的所有根均具有负实部;或者说,闭环系统传递函数的所有极点均位于左半s平面
        • 赫尔维兹判据
        • 劳斯判据
      • 3.3.2瞬态性能
        • 定义:在零初始条件下,给系统一单位阶跃输入,其输出为单位阶跃响应,记为h(t);将h(t)随时间变化状况作为指标,一般称为系统的动态性能指标
        • 动态性能指标:延迟时间、上升时间、峰值时间、调节时间、超调(振荡衰减型,单调变化型)
        • 二阶欠阻尼性能指标计算

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        • 一阶性能指标计算
      • 3.3.3稳态性能
        • 稳态误差:系统控制精度或抗扰动能力的一种度量,是指t→∞时,

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