自动控制原理胡寿松版考研复习指导大纲.doc

11自动控制原理复习指导2010-2011第一学期：知识点1闭环系统（或反馈系统）的特征：采用负反馈系统的被控变量对控制作用有直接影响即被控变量对自己有控制作用。2典型闭环系统的功能框图。一些重要的概念与名词自动控制在没有人直接参与的情况下通过控制器使被控对象或过程按照预定的规律运行。自动控制系统由控制器和被控对象组成能够实现自动控制任务的系统。被控制量在控制系统中．按规定的任务需要加以控制的物理量。控制量作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星．也称控制输入。扰动量干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量也称扰动输入或干扰掐入。反馈通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端与输入信号相比较。反送到输入端的信号称为反馈信号。负反馈反馈信号与输人信号相减其差为偏差信号。负反馈控制原理检测偏差用以消除偏差。将系统的输出信号引回插入端与输入信号相减形成偏差信号。然后根据偏差信号产生相应的控制作用力图消除或减少偏差的过程。开环控制系统系统的输入和输出之间不存在反馈回路输出量对系统的控制作用没有影响这样的系统称为开环控制系统。开环控制又分为无扰动补偿和有扰动补偿两种。闭环控制系统凡是系统输出端与输入端存在反馈回路即输出量对控制作用有直接影响的系统叫作闭环控制系统。自动控制原理课程中所讨论的主要是闭环负反馈控制系统。复合控制系统复合控制系统是一种将开环控制和闭环控制结合在一起的控制系统。它在闭环控制的基础上用开环方式提供一个控制输入信号或扰动输入信号的顺馈通道用以提高系统的精度。自动控制系统组成闭环负反馈控制系统的典型结构如图1．2所示。组成一个自动控制系统通常包括以下基本元件1．给定元件给出与被控制量希望位相对应的控制输入信号(给定信号)这个控制输入信号的量纲要与主反馈信号的量纲相同。给定元件通常不在闭环回路中。2．测量元件测量元件也叫传感器用于测量被控制量产生与被控制量有一定函数关系的信号被控制量成比例或与其导数成比例的信号。测量元件的精度直接影响控制系统的精度应使测量元件的精度高于系统的精度还要有足够宽的频带。3．比较无件用于比较控制量和反馈量并产生偏差信号。电桥、运算放大器可作为电信号的比较元件。有些比较元件与测量元件是结合在一起的如测角位移的旋转变压器和自整角机等。4．放大元件对信号进行幅值或功率的放大以及信号形式的变换．如交流变直流的相敏整流或直流变交流的相敏调制。5．执行元件用于操纵被控对象如机械位移系统中的电动机、液压伺服马达、温度控制系统中的加热装置。执行元件的选择应具有足够大的功率和足够宽的频带。6．校正元件用于改善系统的动态和稳态性能。根据被控对象特点和性能指标的要求而设计。校正元件串联在由偏差信号到被控制信号间的前向通道中的称为串联校正；校正元件在反馈回路中的称为反馈校正。7．被控对象控制系统所要控制的对象例如水箱水位控制系统中的水箱、房间温度控制系统中的房间、火炮随动系统中的火炮、电动机转速控制系统中电机所带的负载等。设计控制系统时认为被控对象是不可改变的它的输出即为控制系统的被控制量。8．能源元件为控制系统提供能源的元件在方框图中通常不画出。对控制系统的基本要求1．稳定性稳定性是系统正常工作的必要条件。2．准确性要求过渡过程结束后系统的稳态精度比较高稳态误差比较小．或者对某种典型输入信号的稳态误差为零。3．快速性系统的响应速度快、过渡过程时间短、超调量小。系统的稳定性足够好、频带足够宽才可能实现快速性的要求。：知识点建立系统的微分方程绘制动态框图并求传递函数。3、传递函数在零初始条件下系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为传递函数。传递函数的概念适用于线性定常单输入、单输出系统。求传递函数通常有两种方法：对系统的微分方程取拉氏变换或化简系统的动态方框图。对于由电阻、电感、电容元件组成的电气网络一般采用运算阻抗的方法求传递函数。4、结构图的变换与化简化简方框图是求传递函数的常用方法。对方框图进行变换和化简时要遵循等效原则：对任一环节进行变换时变换前后该环节的输人量、输出量及其相互关系应保持不变。化简方框图的主要方法就是将串联环节、并联环节和基本反馈环节用一个等效环节代替。化简方框图的关键是解除交叉结构即移动分支点或相加点使被简化的环节中不存在与外部直接相连的分支点和相加点。利用梅森(Mason)公式求传递函数。第i条前向通路传递函数的乘积流图的特征式=1-所有回路传递函数乘积之和+每两个互不接触回路传递函数乘积之和-每三个….=1-：知识点1、一阶系统对典型输入信号的输出响应。（单位）阶跃函数（Stepfunction）（单位）斜坡函数（Rampfunction）速度（单位）加速度函数（Acceler