北京科技大学自动控制理论复习.ppt

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2024/8/251自动控制理论自动化学院控制系董洁工作地点:信息楼1026

2024/8/252经典控制理论研究对象:SISO系统

2024/8/253适用范围:输入量、控制精度要求不高、扰动作用不大。控制系统的根本概念和原理〔1〕开环控制:只有输入量对输出量产生控制作用,输出量不参与对系统的控制。〔2〕开环控制特点结构简单、维护容易、本钱低、不存在稳定性问题输入控制输出输出不参与控制系统没有抗干扰能力

2024/8/254控制系统的根本概念和原理闭环控制结构图1—控制器2—执行机构3—控制对象4—检测装置反响工作原理:发现偏差→消除偏差。

2024/8/255控制系统的根本概念和原理①反响控制把输出量的一局部检测出来,反响到输入端,与给定信号进行比较,产生偏差,此偏差经过控制器产生控制作用,使输出量按照要求的规律变化;反响信号与给定信号极性相反为负反响,反之为正反响。②反响控制特点输入控制输出,输出参与控制检测偏差、纠正偏差具有抗干扰能力结构复杂

2024/8/256控制系统的组成和根本环节1—给定环节;2—比较环节;3—校正环节;4—放大环节;5—执行机构;6—被控对象;7—检测装置1.闭环控制系统的结构及根本环节

2024/8/257控制系统的组成和根本环节1.闭环控制系统的结构及根本环节1.设定被控制量的给定值的装置2.将所检测的被控制量与给定量进行比较,确定两者之间的偏差量,多用差动放大器实现负反响5.一般由传动装置和调节机构组成。执行机构直接作用于控制对象,使被控制量到达所要求的数值6.要进行控制的设备或过程控制系统所控制的物理量〔被控量〕7.检测被控制量,并将其转换为与给定量相同的物理量3、4.用来实现调节作用,如放大、整流,也称为调节器或调节环节

2024/8/258自动控制系统根本要求1.对自动控制系统根本要求稳定性〔稳〕、快速性〔快〕、准确性〔准〕“稳”是指系统的稳定性。稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件。线性控制系统的稳定性由系统本身的结构与参数所决定的,与外部条件和初始状态无关。“快”是说明系统动态〔过渡过程〕品质。系统的过渡过程产生的原因:系统中储能元件的能量不可能突变。“准”是说明系统的静态品质。说明了系统的精确性和准确性。

2024/8/259自动控制系统根本要求有差系统〔图a〕:假设稳态误差不为零,那么系统称为有差系统。无差系统〔图b〕:假设稳态误差为零,那么系统称为无差系统。

2024/8/2510数学模型—描述系统内部物理量〔或变量〕之间的数学表达式,是分析和设计自动控制系统的根底。静态模型:在静态条件下〔即变量不随时间变化〕,描述变量之间关系的代数方程(组)。动态模型:描述变量各阶导数之间关系的微分方程(组)。数学模型的形式时域模型—微分方程、差分方程和状态方程;复频域模型—传递函数、结构图、频率特性。

2024/8/2511拉氏变换表f(t)F(s)f(t)F(s)δ(t)1Sinωt1(t)1/sCosωtt1/(s+a)

2024/8/2512系统的传递函数定义:单输入单输出线性定常动态对象的传递函数G(s)是零初值下该对象的输出量的拉普拉斯变换Y(s)数与输入量的拉普拉斯变换R(s)之比。同一个系统,当输入量和输出量的选择不相同时,可能会有不同的传递函数。不同的物理系统可以有相同的传递函数。传递函数表示系统传递输入信号的能力,反映系统本身的动态性能。它只与系统的结构和参数有关,与外部作用等条件无关。传递函数的性质G(s)与系统的微分方程有直接联系。G(s)是系统单位脉冲响应的拉氏变换。

2024/8/2513系统开环传递函数定义:闭环系统反响信号的拉氏变换与偏差信号的拉氏变换之比〔反响通道断开〕,定义为系统的开环传递函数,用表示。

2024/8/2514梅逊增益公式:式中:P——系统的总传输增益;pk——第k条前向通道的传输增益;n——从输入节点到输出节点的前向通路数;——信号流图的特征式。Δk——与第k条前向通道不接触的那局部信号流图的Δ;

2024/8/2515特征式的意义为:——信号流图中所有不同回环的传输之和;——信号流图中每两个互不接触回环的传输乘积之和;…………——m个互不接触回环的传输乘积之和;——称为第k条通路特征式的余因子,是在Δ中除去第k条前向通路相接触的各回环传输(即将其置零)。

2024/8/2516动态性能上升时间tr延迟时间td峰值时间tp调节时间ts超调量σ%振荡次数N

2024/8/2517一阶系统的单位阶跃响应T2T3T

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