自动控制复习串讲.ppt

复习串讲 自动控制理论 本课程介绍了两种控制理论 经典控制理论（重点，1-8章） 现代控制理论（简单讲述了基础数学模型和能控能观性判据） 一、经典控制理论的基本内容 对控制系统的基本性能要求： －稳定性 －动态平稳性（稳） －响应快速性（快） －跟踪准确性（准） 二、经典控制理论中涉及的系统类型 线性连续控制系统 线性离散控制系统 非线性系统 三、讲授内容基本结构 围绕上述三种系统，以对控制系统的基本要求（稳定性、稳、准、快）为基础，从以下方面进行讲述 －数学模型建立方法 －性能参数指标评价方法 －对系统性能进行评价的手段和工具 四、线性连续系统（重点） 数学模型 －时域模型：线性微分方程 －频域模型：传递函数 时域性能指标分析 －稳定性（稳定的充要条件，代数稳定判据） －动态平稳性（超调量） －响应快速性（tp, tr, ts) －跟踪准确性（稳态误差ess） 频域性能指标分析（两个基本工具，Nyquist图和Bode图） －稳定性（ Nyquist 判据） －动态性能指标 开环：相角裕量和幅值裕量 闭环：Mr, ωr 根轨迹法分析系统性能： 根轨迹法是研究开环系统某一参数由零变化到无穷大时，闭环系统特征方程式的根在S平面上变化的轨迹。 根轨迹法是与时域分析和频域分析法相辅相成的，互为补充。 线性连续系统的校正方法 －综合利用前述的线性连续系统的基本知识进行综合应用 －超前环节的基本参数和特性 －滞后环节的基本参数和特性 五、线性离散控制系统 数学模型 －时域模型：线性差分方程 －频域模型：脉冲传递函数（Z变换） 时域性能指标分析 －稳定性（W变换，代数稳定判据） －暂态特性响应分析（闭环脉冲传递函数零、极点分布与暂态响应的关系） －稳态误差（离散系统的Kp, Kv, Ka） 六、非线性控制系统 数学模型 －时域模型：非线性微分方程 －频域模型：描述函数 性能指标分析 －稳定性 －运动形式 －自持振荡 六、现代控制理论初步 数学模型 －时域模型：状态空间表达式 －频域模型：传递函数阵 线性系统的能控性和能观性 * * 需要掌握的内容： 1.线性微分方程建立方法 2.传递函数的概念、标准形式和基本特性 3.传递函数的化简方法（化简原则、信号流图、Mason公式） 需要掌握的内容： 1.稳定性代数判据（劳斯判据、Hurwitz判据） 2.二阶线性系统的动态和稳态性能指标 熟悉二阶系统各参数的概念和性质（ζ，σ,ωn,ωd) 不同ζ时典型二阶系统的特征根分布及对应特性曲线 3.稳态误差求法（极限公式，Kp Kv Ka定义及求解方法） 4.高阶系统的降阶分析方法 需要掌握的内容： 1.稳定性判据（Nyquist判据） 2.Nyquist图和Bode图的画法 3.相角裕量和幅值裕量的概念 4.频域指标与时域指标的关系 重点掌握： 1.常规根轨迹和参量根轨迹的绘制方法。（8条原则和黄金法则） 2.使用根轨迹确定闭环零点和闭环极点 3.闭环零极点的分布对系统性能的影响 4.开环零极点的分布对系统性能的影响 重点掌握： 系统超前校正和滞后校正的方法和工程作图！ 重中之重 需要掌握的内容： 1.离散控制系统的概念 2.采样定理 3.线性差分方程建立和求解方法（Z变换和Z反变换） 4.脉冲传递函数 需要掌握的内容： 1.稳定性判别方法 2.极点与暂态特性的关系 3.稳态误差的求取方法 需要掌握的内容： 1.非线性系统的概念 2.非线性系统的特点 3.描述函数的概念及应用条件 需要掌握的内容： 采用描述函数分析系统稳定的自持振荡点，并求其振幅（例8-1） 需要掌握的内容： 1.状态空间表达式的概念和主要形式 2.传递函数阵的概念和标准形式 3.状态空间表达式的求解方法 * * *