1、精選優質文檔-傾情為你奉上自動控制原理知識點總結第一章1.什么是自動控制？（填空）自動控制：是指在無人直接參與的情況下，利用控制裝置操縱受控對象，是被控量等于給定值或按給定信號的變化規律去變化的過程。2.自動控制系統的兩種常用控制方式是什么？（填空）開環控制和閉環控制3.開環控制和閉環控制的概念？開環控制：控制裝置與受控對象之間只有順向作用而無反向聯系特點：開環控制實施起來簡單，但抗擾動能力較差，控制精度也不高。閉環控制：控制裝置與受控對象之間，不但有順向作用，而且還有反向聯系，既有被控量對被控過程的影響。主要特點：抗擾動能力強，控制精度高，但存在能否正常工作，即穩定與否的問題。掌握典型閉環控

2、制系統的結構。開環控制和閉環控制各自的優缺點？（分析題：對一個實際的控制系統，能夠參照下圖畫出其閉環控制方框圖。）4.控制系統的性能指標主要表現在哪三個方面？各自的定義？（填空或判斷）（1）、穩定性：系統受到外作用后，其動態過程的振蕩傾向和系統恢復平衡的能力（2）、快速性：通過動態過程時間長短來表征的（3）、準確性：有輸入給定值與輸入響應的終值之間的差值來表征的 第二章1.控制系統的數學模型有什么？（填空）微分方程、傳遞函數、動態結構圖、頻率特性2.了解微分方程的建立？（1）、確定系統的輸入變量和輸入變量（2）、建立初始微分方程組。即根據各環節所遵循的基本物理規律，分別列寫出相應的微分方程，并

3、建立微分方程組（3）、 消除中間變量，將式子標準化。將與輸入量有關的項寫在方程式等號的右邊，與輸出量有關的項寫在等號的左邊3.傳遞函數定義和性質？認真理解。（填空或選擇）傳遞函數：在零初始條件下，線性定常系統輸出量的拉普拉斯變換域系統輸入量的拉普拉斯變換之比4.七個典型環節的傳遞函數（必須掌握）。了解其特點。（簡答）典型環節傳遞函數特點比例環節輸出不失真、不延遲、成比例地復現輸入信號的變化，即信號的傳遞沒有慣性慣性環節其輸出量不能瞬時完成與輸入量完全一致的變化積分環節輸出量與輸入量對時間的積分成正比。若輸入突變，輸出值要等時間T之后才等于輸入值，故有滯后作用。輸出積累一段時間后，即使輸入為零，

4、輸出也將保持原值不變，即具有記憶功能。只有當輸入反向時，輸出才反向積分而下降。常用積分環節來改善系統的穩態性能微分環節輸出與輸入信號對時間的微分成正比，即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，可由微分環節的輸出來反映輸入信號的變化趨勢，加快系統控制作用的實現。常用微分環節來改善系統的動態性能振蕩環節若輸入為一階躍信號，則動態響應應具有振蕩的形式時滯環節輸出波形與輸入波形相同，但延遲了時間。時滯環節的存在對系統的穩定性不利5.動態結構圖的等效變換與化簡。三種基本形式，尤其是式2-61。主要掌握結構圖的化簡用法，參考P38習題2-9（a）、（e）、（f）。（化簡）等效變換，是指

5、被變換部分的輸入量和輸出量之間的數學關系，在變換前后保持不變。串聯，并聯，反饋連接，綜合點和引出點的移動（P27）6.系統的開環傳遞函數、閉環傳遞函數（重點是給定作用下）、誤差傳遞函數（重點是給定作用下）：式2-63、2-64、2-66系統的反饋量B（s）與誤差信號E（s）的比值，稱為閉環系統的開環傳遞函數系統的閉環傳遞函數分為給定信號R（s）作用下的閉環傳遞函數和擾動信號D（s）作用下的閉環傳遞函數系統的開環傳遞函數系統的閉環傳遞函數給定信號R（s）作用，設D（s）=0擾動信號D（s）作用，設R（s）=0系統的誤差傳遞函數給定信號R（s）作用，設D（s）=0擾動信號D（s）作用，設R（s）=

6、0第三章1.P42系統的時域性能指標。各自的定義，各自衡量了什么性能？（填空或選擇）（1）、上升時間指系統響應從零開始，第一次上升到穩態值所需的時間（2）、峰值時間指系統響應從零開始，第一次到達峰值所需的時間（3）、超調量(平穩性)指系統響應超出穩態值的最大偏離量占穩態值的百分比（4）、調節時間（快速性）指系統響應應從零開始，達到并保持在穩態值的5%（或2%）誤差范圍內，即響應進入并保持在5%（或2%）誤差帶之內所需的時間（5）、穩態誤差穩態誤差指系統期望值與實際輸出的最終穩態值之間的差值。這是一個穩態性能指標2.一階系統的單位階躍響應。（填空或選擇）從輸入信號看，單位斜坡信號的導數為單位階躍

7、信號，而單位階躍信號的導數為單位脈沖信號。相應的 ，從輸出信號來看，單位斜坡響應的導數為單位階躍響應，而單位階躍響應的導數是單位脈沖響應。由此得出 線性定常系統的一個重要性質;某輸入信號的輸出響應，就等于該輸出響應的導數；同理，某輸入信號積分的輸出響應，就等于該輸入信號輸出響應的積分。3.二階系統：（1）傳遞函數、兩個參數各自的含義；（填空）阻尼比，值越大，系統的平穩性越好，超調越小；值越小，系統響應振蕩越強，振蕩頻率越高。當為0時，系統輸出為等幅振蕩，不能正常工作，屬不穩定。為無阻尼振蕩頻率（2）單位階躍響應的分類，不同阻尼比時響應的大致情況（圖3-10）； （填空）P（47）（3）欠阻尼情

8、況的單位階躍響應：掌握式3-21、3-233-27；參考P51例3-4的欠阻尼情況、P72習題3-6。欠阻尼二階系統的性能指標：（1）、上升時間由此式可得其中（2）、峰值時間根據的定義，可采用求極值的方法來求取它，得（3）、超調量（4）、調節時間5%誤差帶2%誤差帶當大于上述值時，可采用近似公式計算（5）、穩態誤差在系統穩定的前提下，主要分析系統的動態性能和穩態性能。動態性能包括平穩性和快速性，穩態性能是指準確性。（1）、平穩性主要有決定，平穩性越好。當=0時，系統等幅振蕩，不能穩定工作。一定時，系統平穩性變差。（）（2）、快速性當n一定時，若較小，則，而當>0.7之后又有。即太大或太小

9、，快速性均變差。一般，在控制工程中，是由對超調量的要求來確定的.。一定時，由此分析可知，要想獲得較好的快速性，阻尼比不能太大或是太小，而可盡量選大。一般將=0.707稱為最佳阻尼比，此時系統不僅響應速度快，而且超調量小。（3）、準確性的增加和的減小雖然對于系統的平穩性有利，但將使得系統跟蹤斜坡信號的穩態誤差增加4.系統穩定的充要條件？系統的所有特征根的實部小于零，其特征方程的根部都在S左半平面勞斯判據的簡單應用：參考P55例3-5、3-6。（分析題）勞斯穩定判據若特征方程式的各項系數都大于零（必要條件），且勞斯表中第一列元素均為正值，則所有的特征根均位于s左半平面，相應的系統是穩定的；否則系統

10、不穩定，且第一列元素符號改變的次數等于該特征方程的正實部根的個數。5.用誤差系數法求解給定作用下的穩態誤差。參考P72習題3-13。（計算題）P(60)系統的穩態誤差既與系統的結構參數有關，也與輸入有關，設系統的輸入的一般表達式為式中N為輸入的階次令系統的開環傳遞函數一般表達式為式中，K為系統的開環增益，即開環傳遞函數中各因式的常數項為1時的總比例系數；、為時間常數 ；v為積分環節的個數，由它表征系統的類型，或稱其為系統的無差度。系統的穩態誤差可表示為表5-1 給定信號作用下系統穩態誤差 系統型號階躍信號輸入速度信號輸入加速度信號輸入穩態誤差靜態位置誤差系數靜態速度誤差系數靜態加速度誤差系數0

11、000穩態誤差是衡量系統控制精度的性能指標。穩態誤差可分為，由給定信號引起的誤差以及由擾動信號引起的誤差兩種。穩態誤差也可以用誤差系數來表述。系統的穩態誤差主要是由積分環節的個數和開環增益來確定的。為了提高精度等級，可增加積分環節的數目；為了減少有限誤差，可增加開環增益。但這樣一來都會使系統的穩定性變差。而采用補償的方法，則可保證穩定性的前提下減小穩態誤差。第四章1.幅頻特性、相頻特性和頻率特性的概念。系統的幅頻特性：=|系統的相頻特性：=系統的頻率特性（又稱幅相特性）：=|2.七個典型環節的頻率特性（必須掌握）。了解其伯德圖的形狀。（簡答題）典型環節傳遞函數幅頻特性相頻特性斜率dB/dec特

12、殊點比例環節0積分環節-20微分環節20慣性環節-20和0一階微分環節0和20振蕩環節0和-40時滯環節非最小相位環節比例環節、積分環節、慣性環節、微分環節、一階微分環節、振蕩環節、（時滯環節、）非最小相位環節3.繪制伯德圖的步驟（主要是L()）（1）、將開環傳遞函數標準化（2）、找出各環節的轉折頻率，且按大小順序在坐標中標出來。（3）、過=1，L()=20lgk這點，作斜率為-20vdB/dec的低頻漸近線。（4）、從低頻漸近線開始，每到某一環節的轉折頻率處，就根據該環節的特性改變一次漸進線的斜率，從而畫出對數幅特性的近似曲線。（5）、根據系統的開環對數相頻特性的表達式，畫出對數相頻特性的近似曲線。4.根據伯德圖求傳遞函數：參考P110習題4-4。（分析題）P905.奈氏判據的用法：參考P111習題4-6。（分析題）P946.相位裕量和幅值裕量的概念、意義及工程中對二者的要求。（填空或判斷）對應于|=1時的頻率稱為穿越頻率，或稱剪切頻率，也截止頻率相位裕量：曲線上，模值為1處對應的矢量與負實周之間的夾角，其算式為：=（）+幅值裕量：開環頻率特性的相角時，在對應的頻率處，開環頻率特性的幅值,其算式為：一般，值越大，說明系統的相對穩定性越好；反之，當<1時，對應的閉環系統不穩定。7.開環頻率特性與時域指標的關系中低頻段