《控制理论基础》复习与举例 教学课件.pptx

复习;第一章?概论

第二章?控制系统的动态数学模型

第三章?时域瞬态响应分析

第四章?控制系统的频率特性

第五章?控制系统的稳定性分析

第六章?控制系统的误差分析和计算????

第七章?控制系统的综合与校正;第一章?概论

1.掌握控制系统的任务、组成及自动控制的基本概念(被控对象，被控量，给定量，干扰量等)，掌握开环控制和闭环控制的基本原理和特点。

2.初步掌握由系统工作原理图画出系统方块图的方法。正确理解对控制系统稳、准、快的要求。;液面控制系统;液面控制系统方框图;6;7;第二章?控制系统的动态数学模型

1.掌握建立基本环节数学模型的方法。

2.了解拉氏变换及反变换。

3.熟练掌握传递函数的概念。掌握典型环节的传递函数，明确系统常用的传递函数形式。

4.掌握系统函数方块图及其简化方法。熟练掌握利用结构图等效变换求系统传递函数的方法。

5.掌握绘制实际物理系统的函数方块图的方法。;9;;传递函数;12;13;14;15;16;17;典型环节

（1）比例环节

（2）微分环节

（3）积分环节

（4）惯性环节

（5）振荡环节

（6）一阶复合微分环节

（7）二阶复合微分环节

（8）延时环节;系统结构图的简化;;例2化简结构图，求系统传递函数;例2;例2;例3化简结构图，求系统传递函数;例3;例3;方块图化简步骤小结;方块图化简注意事项：;建立系统各元部件的微分方程,明确信号的

因果关系（输入/输出）。;;;例2试求例图2-2a所示力学模型的传递函数。其中，xi为输入位移，xo为输出位移，k1和k2为弹性刚度，D1和D2为粘性阻尼系数。;解：粘性阻尼系数为D的阻尼筒可等效为弹性刚度为Ds的弹性元件。

并联弹簧的弹性刚度等于各弹簧弹性刚度之和;

串联弹簧弹性刚度的倒数等于各弹簧弹性刚度的倒数之和;

因此，例图2-2a所示力学模型的函数方块图可画成例图2-2b的形式。;等效弹性元件：D1s，D2s；

串联弹簧的弹性刚度：

并联弹簧的弹性刚度：D2s+k2

;;第三章?时域瞬态响应分析

1.掌握时域响应以及典型输入信号的概念。

2.掌握一阶系统的瞬态响应、特点及分析方法。重点掌握一阶系统阶跃响应的???点及动态性能与系统参数间的关系。

3.掌握二阶系统的瞬态响应、特点及分析方法。重点掌握二阶系统阶跃响应的特点及动态性能与系统参数间的关系。

4.掌握时域分析性能指标的定义及计算方法。;37;38;例1系统如图所示，现采用负反馈方式，欲将系统调节时间减小到原来

的0.1倍，且保证原放大倍数不变，试确定参数Ko和KH的取值。;例2一阶系统如图所示，K=1，计算调节时间ts。如果要实现ts≤1秒，确定前置放大器增益K。;二阶系统的表达;;43;稳：(基本要求)系统受脉冲扰动后能回到原来的平衡位置

准:(稳态要求）稳态输出与理想输出间的误差(稳态误差)要小

快:(动态要求)过渡过程要平稳，迅速

延迟时间td—阶跃响应第一次达到稳态值的50％所需的时间

上升时间tr—阶跃响应从稳态值的10％上升到稳态值的90％所需的时间

有振荡时，可定义为从0到第一次达到稳态值所需的时间

峰值时间tp—阶跃响应越过稳态值达到第一个峰值所需的时间

调节时间ts—阶跃响应到达并保持在稳态值5％误差带内所需的最短时间

最大超调量Mp—最大峰值超出稳态值的百分比;45;欠阻尼0?1;47;性能指标;当ζ较小时;当阻尼比ζ一定时，无阻尼自然频率ωn越大，则调整时间ts越小，即系统响应越快。

??当ζ较大时，上两式的近似度降低。当ωn一定时，对于ts公式变化ζ求ts极小值，可得当ζ=0.707时，系统的单位阶跃响应的调整时间最短，即响应最快。

当ζ﹤0.707时，ζ愈小，则ts愈长；而当ζ﹥0.707时，愈ζ大，则ts愈长。;例1系统结构图如右，试求1)当K=10时系统的动态性能；2)使系统阻尼比ξ=0.707的K值；

解：1)当K=10时：

;52;例2某典型欠阻尼二阶系统

要求

试确定系统极点的允许范围

解：

要求等价为：

;;;第四章?控制系统的频率特性

1.正确理解频率响应、频率特性的概念及特点，明确频率特性的物理意义，了解基本实验方法。

2.熟悉典型环节频率特性的特点，掌握极坐标图，了解绘制方法。

3.掌握