自动控制原理.pptx

自动控制原理汇报人：xxx20xx-03-19REPORTING2023WORKSUMMARY

目录CATALOGUE自动控制系统基本概念自动控制系统数学模型自动控制系统时域分析法自动控制系统频域分析法自动控制系统稳定性判据自动控制系统校正与设计现代自动控制技术简介

PART01自动控制系统基本概念

自动控制系统是指能够对被控对象（如温度、压力、流量等）进行自动控制的系统，它通过对被控对象进行测量、比较、处理和执行等操作，使被控对象保持在所要求的状态或按照一定的规律变化。定义自动控制系统主要由控制器、执行器、被控对象和测量元件等组成。其中，控制器是系统的核心部分，负责接收测量元件的信号，并根据控制规律产生相应的控制信号；执行器负责接收控制器的控制信号，并驱动被控对象改变其状态；被控对象则是系统所要控制的物理量或过程；测量元件用于将被控对象的状态转换成电信号，以供控制器使用。组成自动控制系统定义与组成

分类根据被控对象的特性和控制要求的不同，自动控制系统可以分为多种类型，如恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统等。其中，恒值控制系统主要用于保持被控对象在某一恒定值附近；随动控制系统则要求被控对象能够跟随某个给定的参考输入信号变化；程序控制系统则是按照预先设定的程序对被控对象进行控制。0102应用自动控制系统广泛应用于各个领域，如工业、农业、交通运输、航空航天、医疗等。在工业领域，自动控制系统被广泛应用于生产过程自动化、机器人控制、电力系统调度等方面；在农业领域，自动控制系统可以应用于温室环境控制、灌溉控制等方面；在交通运输领域，自动控制系统可以应用于车辆自动驾驶、交通信号控制等方面。自动控制系统分类及应用

鲁棒性鲁棒性是指系统在参数摄动或外部扰动作用下，仍能保持其稳定性和性能的能力。鲁棒性强的系统具有更好的适应性和可靠性。稳定性稳定性是指系统受到外部扰动后，能否恢复到原来的平衡状态或达到新的平衡状态的能力。稳定性是自动控制系统最基本的性能指标之一。快速性快速性是指系统对于输入信号或扰动信号的响应速度。一般来说，希望系统的响应速度越快越好，这样可以提高生产效率和质量。准确性准确性是指系统的输出量与输入量或给定值之间的偏差程度。准确性越高，说明系统的控制精度越高，控制效果越好。自动控制系统性能指标

PART02自动控制系统数学模型

03线性化与非线性微分方程对于非线性系统，需要在线性工作点附近进行线性化处理，得到线性微分方程。01根据物理定律列写微分方程基于牛顿第二定律、基尔霍夫电压定律等物理定律，列写系统各元件的微分方程。02消去中间变量通过代数变换消去微分方程中的中间变量，得到仅包含输入、输出及其各阶导数的微分方程。微分方程建立方法

传递函数定义传递函数是描述线性定常系统动态特性的数学模型，表示为系统输出量与输入量之间的拉普拉斯变换比。传递函数性质传递函数具有复数域性、因果性、稳定性等性质，可用于分析系统的频率响应、稳定性等。传递函数求取方法通过对微分方程进行拉普拉斯变换，并整理得到传递函数。传递函数概念及性质

信号流图绘制在结构图的基础上，进一步用箭头表示信号的传递方向，得到信号流图。信号流图便于进行系统的等效变换和化简。结构图与信号流图转换结构图和信号流图可以相互转换，方便进行系统的分析和设计。结构图绘制根据系统各元件之间的连接关系，用规定的符号绘制出系统的结构图，直观表示系统的组成和信号传递路径。结构图与信号流图绘制方法

PART03自动控制系统时域分析法

一阶系统的响应速度主要取决于系统的时间常数，时间常数越小，响应速度越快。响应速度超调量稳态误差一阶系统无超调，其响应曲线为单调上升或下降。一阶系统的稳态误差与系统类型和输入信号类型有关，对于单位阶跃输入，稳态误差为零。030201一阶系统时域响应特点

响应速度超调量振荡次数稳态误差二阶系统时域响应特点二阶系统的响应速度取决于系统的阻尼比和自然频率，阻尼比越小，自然频率越高，响应速度越快。二阶系统在欠阻尼状态下会产生振荡，振荡次数与阻尼比有关，阻尼比越小，振荡次数越多。二阶系统的超调量主要取决于阻尼比，阻尼比越小，超调量越大。二阶系统的稳态误差与系统类型和输入信号类型有关，对于单位阶跃输入，稳态误差为零。

通过忽略高阶系统中远离虚轴的零点和极点，将高阶系统近似为一阶或二阶系统进行分析。主导极点法如果高阶系统中有靠近的极点和零点（形成偶极子），则它们对系统响应的影响可以相互抵消，从而简化系统分析。偶极子相消法对于闭环控制系统，可以通过分析开环传递函数的零点和极点来确定闭环主导极点，进而近似分析高阶系统的时域响应。闭环主导极点法通过频率响应曲线（如伯德图）来近似分析高阶系统的时域响应特性。这种方法可以直观地反映系统的稳定性和性能。频率响应法高阶系统时域响应近似分析方法

PA