自动控制理论(2015年)电气.ppt

自动控制理论 第一章 绪 论 1.1 自动控制与自动控制系统 1.2 自动控制系统的组成 1.3 自动控制方式 炉温控制系统 水位自动控制系统 热处理炉温度控制系统 位置随动控制系统 谷物湿度控制系统 1.４ 自动控制系统的分类 1.5 对控制系统的性能要求 1.6 自动控制理论发展概况 1.7 本课程的内容 复习:拉普拉斯变换及线性微分方程的求解 1 拉氏变换的定义 2 几种典型函数的拉氏变换 3 拉氏变换的几个基本法则 4 拉氏反变换 5、用拉氏变换法求解微分方程 第2章 控制系统的数学模型 2.1 引言 2.2 控制系统的微分方程 一、 系统微分方程的建立 例2-1 例2-2 例2-3 例2-4 例2-5 例2-6 二、 非线性微分方程的线性化 2.3 线性定常系统的传递函数 一、 传递函数的定义 二、 传递函数的一般形式 三、传递函数的零、极点对输出的影响 四、运动的模态 五、 关于传递函数的几点说明 六、 典型环节及其传递函数 七、 控制系统的传递函数 例2-7 例2-8 例2-8 2.4 控制系统的结构图 一、 结构图的组成 二、 结构图的绘制 例2-9 例2-9 例2-10 例2-11 例2-12 三、 结构图的等效变换 例2-13 例2-14 例2-15 例2-16 例2-17 结构图化简求传递函数的步骤 2.5 控制系统的信号流图 一、 信号流图的概念 二、 信号流图的绘制 例2-18 例2-19 例2-20 三、 信号流图的等效变换 四、 梅逊增益公式 例2-21 例2-22 例2-23 本章小结 第3章 控制系统的时域分析 3.1 引言 一、 典型初始状态 二、 典型输入信号 三、典型时间响应 二、 一阶系统的时间响应 例3-1 例3-2 二、 二阶系统的单位阶跃响应 例3-3 例3-4 五、 改善二阶系统瞬态性能的措施 例3-5 例3-6 3.4 高阶系统的时域分析 一、 高阶系统的数学模型 二、 高阶系统的单位阶跃响应 三、 高阶系统的近似分析 闭环主导极点和偶极子 例?３－7 例３－8 例３－9 四、 高阶系统瞬态性能估算 3.5 线性定常系统的稳定性分析 一、 稳定性的基本概念 二、 线性系统稳定的数学条件（充要条件） 三、 稳定性的代数判据 1.劳斯稳定判据 例3-10 例3-11 例3-12 例3-13 例3-14 关于劳斯判据的几点说明 2.赫尔维茨（Hurwitz）判据 例3-15 3.林纳德-奇帕特（Lienard-Chipard）判据 例3-16 4. 代数稳定判据的应用 例3-17 例3-18 例3-19 3.6 线性系统的稳态误差计算 一：误差与稳态误差 例3-20 二：系统类型 三：单位阶跃信号作用下系统的稳态误差 四：单位斜坡信号作用下系统的稳态误差 五：单位加速度信号作用下系统的稳态误差 六：动态误差系数 例3-21 七：扰动作用下的稳态误差 例3-22 八：减小或消除稳态误差的措施 3.7控制系统的灵敏度 第5章 线性系统的频域分析法 5.1 频率特性 一、基本概念 例5-1 二、 频率特性曲线 5.2 典型环节的频率特性 1. 比例环节 2．积分环节 3．微分环节 4. 惯性环节 5.一阶微分环节 6.振荡环节 7.二阶微分环节 8.不稳定环节（非最小相位环节） 9.延迟环节 5.3 系统开环频率特性曲线的绘制 一、 最小相位系统和非最小相位系统 例5-2 二、系统开环幅相曲线的绘制 例5-3 例5-4 例5-5 例5-6 例5-7 例5-8 例5-9 二、 开环对数频率特性曲线的绘制 例5-10 例5-11 例5-12 例5-13 5.4 频率稳定判据和稳定裕度 一、 幅角原理（映射定理） 二、 乃奎斯特稳定判据 例5-14 例5-15 例5-16 例5-17 例5-18 例5-19 例5-20 例5-21 三、对数频率稳定判据 例5-22 例5-23 四、 系统的相对稳定性和稳定裕度 例5-24 例5-25 例5-26 5.5 利用频率特性分析闭环系统的性能 一、开环对数幅频特性与闭环系统性能的关系 二、 由开环频率特性求闭环频率特性 三、闭环频域性能指标 四、 时域指标和频域指标的关系 本章小结 第6章 线性系统的校正 一、性能指标 二、 校正的作用 例6-1 三、校正方式 四、 校正装置的设计方法 6.2 常用的串联校正装置及其特性 一、 超前校正网络 二、 滞后校正网络 三、 滞后-超前校正网络 四、有源校正网络 6.3 串联校正：频域分析法 一、 串联超前校