自动控制原理概念最全整理.doc

一个一般控制系统由若干个典型环节构成,常用的典型环节有比例环节、惯性环节、积分环节、微分环节、振荡环节和延迟环节等。
构成方框图的基本符号有四种,即信号线、比较点、方框和引出点。
环节串联后总的传递函数等于各个环节传递函数的乘积。环节并联后总的传递函数是所有并联环节传递函数的代数和。
在使用梅森增益公式时,注意增益公式只能用在输入节点和输出节点之间。
上升时间tr、峰值时间tp和调整时间ts反应系统的快速性;而最大超调量Mp和振荡次数则反应系统的平稳性。
稳定性是控制系统的重要性能,使系统正常工作的首要条件。控制理论用于判别一个线性定常系统是否稳定提供了多种稳定判据有:代数判据(Routh与Hurwitz判据)和Nyquist稳定判据。
系统稳定的充分必要条件是系统特征根的实部均小于零,或系统的特征根均在跟平面的左半平面。
稳态误差与系统输入信号r(t)的形式有关,与系统的结构及参数有关。
系统只有在稳定的条件下计算稳态误差才有意义,所以应先判别系统的稳定性。
Kp的大小反映了系统在阶跃输入下消除误差的能力,Kp越大,稳态误差越小;
Kv的大小反映了系统跟踪斜坡输入信号的能力,Kv越大,系统稳态误差越小;
Ka的大小反映了系统跟踪加速度输入信号的能力,Ka越大,系统跟踪精度越高
扰动信号作用下产生的稳态误差essn除了与扰动信号的形式有关外,还与扰动作用点之前(扰动点与误差点之间)的传递函数的结构及参数有关,但与扰动作用点之后的传递函数无关。
超调量仅与阻尼比ξ有关,ξ越大,Mp则越小,相应的平稳性越好。反之,阻尼比ξ越小,振荡越强,平稳性越差。当ξ=0,系统为具有频率为Wn的等幅震荡。
过阻尼ξ状态下,系统相应迟缓,过渡过程时间长,系统快速性差;ξ过小,相应的起始速度较快,但因震荡强烈,衰减缓慢,所以调整时间 ts亦长,快速性差。
当ξ=,系统的超调量Mp<5%,,调整时间ts也最短,即平稳性和快速性均最佳,故称ξ=。
当阻尼比ξ为常数时,Wn越大,调节时间ts就越短,快速性越好。系统的超调量Mp和振荡次数N仅仅有阻尼比ξ决定,他们反映了系统的平稳性。
系统引入速度反馈控制后,其无阻尼自然振荡频率Wn不变,而阻尼比ξ加大,系统阶跃响应的超调量减小。
系统中增加一个闭环左实极点,系统的过渡过程将变慢,超调量将减小,系统的反应变得较为滞呆。
根轨迹的规律是相角条件和幅值条件。
K的变动只影响幅值条件不影响相角条件,也就是说,跟轨迹上的所有点满足同一个相角条件,K变动相角条件是不变的。
跟轨迹图揭示了稳定性、阻尼系数、振型等动态性能与系统参数的关系,用跟轨迹图设计控制系统的关键是配置合适的闭环主导极点。
系统的开环对数幅频特性L(w)等于各个串联环节对数幅频特性之和,系统的开环相频特性Ф(w)等于各个环节相频特性之和。
在s右半平面上既无极点有无零点的传递函数,称为最小相位传递函数。具有最小相位传递函数的系统,称为最小相位系统
最小相位系统的L(w)曲线的斜率增大或减小时,对应相频特性的相角也增大或减小,二者变化趋势是一致的。对最小相位系统,幅频特性和相频特性之间存在着唯一的对应关系。
对于最小相位系统,当|G(jw)H(jw)|<1或20lg|G(jw)H(jw)|<0时,闭环系统稳定。当γ〉0时闭环系统稳定。
时域性能指标,包括稳态性能指标和动态性能指标;频域性能指标,包括开环频域指标和闭环频域指标。
校正方式可以分为串联校正、反馈(并联)校正、前置校正和扰动补偿等。串联校正和并联校正是最常见的两种校正方式。
根据校正装置的特性,校正装置可分为超前校正装置、滞后校正装置和滞后-超前校正装置。
校正装置中最常用的是PID控制规律。PID控制是比例积分微分控制的简称,可描述为
Gc(s)=Kp+KI/s+KDs
PD控制器是一高通滤波器,属超前校正装置;PI控制器是一低通滤波器,属滞后校正装置;而PID控制器是由其参数决定的带通滤波器。
非线性系统分析的基础知识,主要包括相平面法和描述函数法。
只有在Ws≥2Wmax的条件下,采样后的离散信号才有可能无失真的恢复原来的连续信号。这里2Wmax为连续信号的有限频率。这就是香农采样定理。由于它给出了无失真的恢复原有连续信号的条件,所以成为设计采样系统的一条重要依据。
在z域中采样系统稳定的充要条件是:当且仅当采样特征方程的全部特征跟均分布在z平面上的单位园内,后者所有特征跟的模均小于1,相应的线性定常系统是稳定的。
1、控制系统的基本控制方式有哪些?
2、什么是开环控制系统?
3、什么是自动控制?
4、控制系统的基本任务是什么?
5、什么是反馈控制原理?
6、什么是线