自动操纵原理基本概念.docVIP

第一章 控制系统导论 1、自动控制系统的组成：控制器、被控对象、反馈环节、给定装置等。 2、自动控制系统基本控制方式：开环控制、闭环控制和复合控制三种方式。 3、反馈是将检测出来的输出量送回到系统的输入端，并与输入量进行比较的过程。反馈有正反馈和负反馈之分，只有负反馈能改善系统性能。 第二章 控制系统的数学模型 1、线性定常系统的传递函数,定义为零初始条件下,系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。 为传递函数的参数形式，τi(i=1,2,…,m)和 Tj(j=1,2,…,n)为系统中各环节的时间常数, K为系统的放大倍数。 为传递函数的零极点形式，zi ( i =1,2,…,m)和 pj(j=1,2,…,n)分别称为传递函数的零点和极点,K1称为传递函数的增益（或根轨迹增益）。 4、传递函数的概念适用于线性定常系统，传递函数的结构和各项系数包括常数项完全取决于系统本身结构；它是系统的动态数学模型，与输入信号的具体形式和大小无关，不反映系统的内部信息。 5、传递函数是在零初始条件下定义的。 但是，对输入量加于系统之前, 系统处于稳定工作状态的情况同样适用。 6、传递函数不能（能 或 不能）反映系统或元件的学科属性和物理性质。 物理性质和学科类别截然不同的系统可能（可能 或 不可能）具有完全相同的传递函数。 第三章线性系统的时域分析法 1、系统的模态（响应形式）由闭环极点确定，闭环零点只影响响应的幅值。闭环极点的不同取值，动态过程有单调上升，衰减振荡、发散振荡和等幅振荡四种形式。 2、动态过程包含了系统的稳定性、快速性、 平稳性等信息。 3、稳态过程是指时间 t 趋近于无穷大时, 系统输出状态的表现形式。它表征系统输出量最终复现输入量的程度。稳态过程包含系统的稳态误差等信息。 4、一阶系统的典型响应与时间常数T密切相关。时间常数越小, 响应越快, 跟踪误差越小, 输出信号的滞后时间也越短。 5、二阶系统的阶跃响应性能定性分析可知，ωn 一定， ζ与系统性能的关系：0 ζ 1欠阻尼，衰减振荡；ζ ＝1临界阻尼，单调上升； ζ 1过阻尼，单调上升； ζ =0无阻尼，等幅振荡。 6、二阶系统的阶跃响应性能定性分析可知，ωn 一定，ζ越大，平稳性越好，但是，上升速度越慢，快速性越差。 0.4＜ ζ＜0.8，快速性和平稳性均较好。 7、二阶系统的阶跃响应性能定性分析可知，ζ 一定时，ωn越大，上升速度和调节速度越快，且ωn 的变化不改变系统的平稳性。 7、二阶系统，阻尼比ζ越小，超调量越大，平稳性越差，调节时间ts长； ζ过大时，系统响应迟钝，调节时间ts也长，快速性差； ζ=0.7，调节时间最短，快速性最好，而超调量s%5%，平稳性也好，故称ζ=0.7为最佳阻尼比。 8、二阶系统中，引入比例微分控制，系统阻尼增加，其对振荡的抑制强于闭环零点对振荡的扩大。因此，总体是使超调减弱，改善平稳性； 9、二阶系统中，闭环零点的出现，加快了系统响应速度，克服了阻尼过大，响应速度慢的缺点。实现快速性和平稳性均提高。 10、二阶系统中，引入比例微分控制，不影响系统误差，自然频率不变。 11、在二阶系统中引入微分反馈， 速度反馈使z增大，振荡和超调减小，改善了系统平稳性。 12、在二阶系统中引入微分反馈，速度负反馈控制的闭环传递函数无零点，其输出平稳性优于比例——微分控制。但是，系统快速性会降低。 13、在二阶系统中引入微分反馈，系统跟踪斜坡输入时稳态误差会加大，因此应适当提高系统的开环增益. 14、高阶系统瞬态响应各分量的衰减快慢由指数衰减系数pj和ζkωnk决定。如果某极点远离虚轴， 那么其相应的瞬态分量持续时间较短。对系统暂态性能的影响就小。 15、当某极点pj靠某零点zi很近，相应瞬态分量的系数就越小，极端情况下, 当pj和zi重合时，该零极点为偶极子，对系统的瞬态响应没有影响。 16、在系统中，某极点距虚轴的距离小于其他所有极点距虚轴的距离的1/5，在其附近没有零点存在, 则该极点为主导极点。 系统的瞬态响应取决于主导极点。若主导极点为一个负实数，高阶系统近似为一阶系统；若主导极点为一对共轭复数，高阶系统近似为二阶系统。 17、必要条件: 控制系统特征方程式的所有系数ai(i=0, 1, 2, …, n)均大于零，小于零或者等于零 （缺项）系统必不稳定。  18、充分条件:劳斯表中第一列的元素均大于零时，系统稳定；反之，如果第一列出现小于零的元素时，系统就不稳定。第一列元素符号的改变次数，代表特征方程的正实部根的个数。第一列出现0元素，系统临界稳定。 第四章 线性系统的根