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1、 自动控制原理总复习控制系统线性系统非线性系统连续系统离散系统描述函数法法相平面法建模求传函 时域法分析 根轨迹法 频率特性法 串联(频率法)校正 并联(频率法) 复合控制建模求脉冲传函 稳定性时域分析 稳态误差 暂态响应负倒描述函数曲线自振点的稳定性振幅、频率计算绘制相轨迹求奇点和极限环求运动时间校正第一章 自动控制的根本概念一、学习要点1. 自动控制根本术语：自动控制、系统、自动控制系统、被控量、输入量、干扰量、受控对象、控制器、反应、负反应控制原理等。2. 控制系统的根本方式：开环控制系统；闭环控制系统；复合控制系统。3. 自动控制系统的组成：由受控对象和控制器组成。4. 自动控制系统的
2、类型：从不同的角度可以有不同的分法，常有：恒值系统与随动系统；线性系统与非线性系统；连续系统与离散系统；定常系统与时变系统等。5. 对自动控制系统的根本要求：稳、快、准。6. 典型输入信号：脉冲、阶跃、斜坡、抛物线、正弦。二、根本要求1. 对反应控制系统的根本控制和方法有一个全面的、整体的了解。2. 掌握自动控制系统的根本概念、术语，了解自动控制系统的组成、分类，理解对自动控制系统稳、准、快三方面的根本要求。3. 了解控制系统的典型输入信号。4. 掌握由系统工作原理图画方框图的方法。三、容结构图自动控制的根本概念由系统工作原理图画方框图对控制系统的根本要求常用术语、根本概念根本控制方式反应控制
3、系统的组成控制系统的分类控制系统的分类自动控制系统被控对象控制装置测量、变换元件运算、放大元件执行机构四、知识结构图自动控制系统的根本控制方式开环控制方式按给定量控制方式按扰动量控制方式顺馈控制反应控制按偏差控制复合控制：按偏差控制按给定量补偿按扰动补偿+第二章控制系统的数学模型一、学习要点1数学模型的数学表达式形式1物理系统的微分方程描述；2数学工具拉氏变换与反变换；3传递函数与典型环节的传递函数；4脉冲响应函数与应用。2数学模型的图形表示1结构图与其等效变换，梅逊公式的应用；2信号流图与梅逊公式的应用。二、根本要求1、正确理解数学模型的特点，对系统的相似性、简化性、动态模型、静态模型、输入
4、变量、输出变量、中间变量等概念，要准确掌握。2、了解动态微分方程建立的一般方法与小偏差线性化的方法。3、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法，并对解的结构、运动模态与特征根的关系、零输入响应、零状态响应等概念有清楚的理解。4、 正确理解传递函数的定义、性质和意义。熟练掌握由传递函数派生出来的系统开环传递函数、闭环传递函数、误差传递函数、典型环节传递函数等概念。5、 掌握系统结构图和信号流图两种数学模型的定义和绘制方法，熟练掌握控制系统的结构图与结构图的简化，并能用梅逊公式求系统传递函数。6、 传递函数的求取方法：1直接法：由微分方程直接得到。2复阻抗法：只适用于电网络。3结构图与其等效变换，用梅逊
5、公式。4信号流图用梅逊公式。线性系统的数学模型微分方程传递函数结构图信号流图微分方程组的建立与标准化非线性微分方程的线性化线性系统微分方程的解与性质定义与性质局限性与表示形式典型环节的传递函数建立物理系统的传递函数传递函数矩阵由微分方程绘制由原理图绘制开环传递函数闭环传递函数串联、并联、反应引出点、比拟点移动规那么由微分方程绘制由方框图绘制源节点、汇节点、混合节点通路与回路绘制有关术语等效变换规那么绘制有关术语梅逊公式机理分析法实验辨识法求取代数方程组的解，化简结构图或信号流图基尔霍夫定律时域与复域形式牛顿第二定律达朗伯原理三、容结构图四、知识结构图微积分消元法等效变换微分方程代数方程元部件结
6、构图系统结构图传递函数代数方程组信号流图梅逊公式梅逊公式代数消元法 拉氏变换数学、物理规律系统原理图微分方程组拉氏变换变换第三章 控制系统的时域分析一、学习要点1. 根本概念：稳定性、时域响应、动态性能指标、误差与稳态误差等。2. 控制系统的稳定性（1） 劳斯稳定判据；2赫尔维茨稳定判据。3. 控制系统的动态性能（1） 一阶系统的暂态响应；2二阶系统的暂态响应。4. 控制系统的稳态性能（1） 一般概念；2误差系数。二、根本要求1. 了解线性定常系统的时域响应组成，熟悉控制系统暂态响应性能指标的定义。2. 掌握一阶系统的暂态响应与性能指标，并能根据给出的指标确定满足要求的系统参数T。3. 掌握二
7、阶系统的暂态响应分析与其与极点之间的关系，重点掌握二阶系统的暂态响应性能指标公式与计算，并能根据给出的指标确定满足要求的系统参数和，尤其是改善二阶系统动态性能的两种措施。4. 一般了解高阶系统的暂态响应，掌握闭环主导极点的概念。5. 了解稳定性的概念，掌握线性定常系统稳定的充要条件。6. 重点掌握判断稳定性的Routh代数判据与应用，对Hurwitz判据有一般了解。能根据系统要求确定满足稳定的系统参数围。7. 了解稳态误差的概念、定义、产生原因、类型。8. 重点掌握给定稳态误差终值的计算，稳态误差系数的计算，扰动稳态误差终值的计算与减小稳态误差的方法，并能根据系统对稳态误差的要求确定系统参数。
8、控制系统的时域分析快劳斯赫尔维茨稳定判据稳态误差的定义、产生原因、类型稳态误差终值的计算二阶系统的暂态响应分析与其与极点之间的关系，二阶系统的暂态响应性能指标公式与计算。稳准三、容结构图t常除法或泰勒展开公式公式代数判据公式、曲线闭环传递函数s误差传递函数e(s)、en(s)开环传递函数k(s)扰动作用点之前传递函数1(s)一阶标准式二阶标准式特征方程参数T参数、n性能指标积分环节数目1、K1静态误差系数Kp、Kv、Ka系统型别、 开环增益K 稳定性、稳定域动态误差系数C0、C1、C2误差象函数Es公式、曲线稳态误差ess= esr+esnesr(t)终值定理 公式系统结构图四、知识结构图第四
9、章控制系统的根轨迹法一、学习要点1. 根本概念1根轨迹定义2根轨迹绘制的根本条件：幅值方程和相角方程。2. 绘制根轨迹的根本法那么1常规根轨迹的绘制法那么2参量根轨迹绘制3零度根轨迹绘制3. 增加开环零极点对根轨迹的影响4. 利用根轨迹分析系统稳定性；运动形式；主导极点；超调量；调节时间；实数零、极点的影响；偶极子与其处理。二、根本要求1. 重点掌握绘制常规负反应系统根轨迹的根本条件和根本法那么；2. 理解参量根轨迹和零度根轨迹的绘制；3. 了解多回路控制系统的根轨迹；4. 掌握增加开环零极点对根轨迹的影响；5. 能根据根轨迹分析系统性能随参数变化的趋势。三、容结构图根轨迹分析法根轨迹绘制根轨
10、迹应用常规根轨迹绘制广义根轨迹绘制参量根轨迹零度根轨迹滞后系统根轨迹四、知识结构图法那么系统结构图开环传递函数相角方程模值方程闭环极点的K稳态误差稳定性、稳定域根轨迹常规、广义主导极点系统响应运动形式估算性能指标第五章 控制系统的频率特性一、学习要点1. 频率特性的定义2. 频率特性的几何表示（1） 极坐标图或奈奎斯特图Nyquist图（2） 对数频率特性曲线Bode图3. 典型环节的频率特性与最小相位系统1典型环节频率特性2最小相位系统与非最小相位系统4. 稳定判据（1） 奈奎斯特稳定判据2对数频率特性的稳定判据5. 开环频域指标1幅值裕度2相角裕度6. 闭环频域指标1零频幅值M(0)2带宽
11、频率3谐振峰值Mr和谐振频率4闭环系统频域指标与时域指标的关系7. 开环对数频率特性与时域性能指标：1三频段的概念2开环系统频域指标与时域性能指标的关系二、根本要求1. 正确理解频率特性的概念，掌握典型环节的频率特性并运用频率特性分析系统的稳态响应。2. 熟练掌握绘制开环系统Nyquist图和Bode图的方法，会求剪切频率。3. 重点掌握奈奎斯特稳定判据与其在系统分析中的应用。4. 重点掌握相角裕度、幅值裕度的计算。5. 掌握开环对数频率特性与系统性能之间的关系，正确理解三频段的概念。6. 正确理解并掌握用实验数据确定传递函数，由最小相位系统的Bode图确定系统的传递函数的方法，会求开环放大系数。三、容结构图频域分析法频率特性稳定性分析动态性能分析定义频率特性图形表示极坐标图(Nyquist图) 对数频率特性图Bode图稳定性判据绝对稳定性稳定裕度相对稳定性二阶系统时域指标计算高阶系统时域指标估算Nyquist判据对数判据相角裕度幅值裕度四、知识结构图s=js=j公式公式系统结构、参数典型环节频率特性对数频率稳定判据奈奎斯特稳定判据开环传递函数Gs闭环传递函数s开环频率特性Gj开环幅相曲线判别稳定域开环对数频率特性曲线闭环频率特性j闭环频域指标Mr、r、b系统结构图开环频域指标c、h时域指标j=ps=p微分方程控制系统频率特性传递函数1. /
