自动控制复习提纲.doc

自动控制系统概论自动控制系统的概念:就是在没人直接参与的情况下,利用控制装置操纵被控对象,使其按照预定的规律运动或变化控制装置的组成:自动检测装置、自动调节装置、执行装置系统术语被控量:要求被控对象保持恒定或为按一定规律变化的物理量,一般是输出量,是时间的函数。给定信号:控制系统的输入信号,是时间的函数。偏差信号:是比较元件的输出信号,即给定信号与反馈信号之差。误差信号:系统被控量的希望值与实际值之差。干扰信号:破坏系统平衡,导致系统的被控量偏离其给定值的因素。反馈信号:从系统的输出端引出,经过变换回送至输入端与给定信号进行比较的信号。自动控制系统的分类:开环控制系统:若系统的输入量与输出量之间只有顺向作用,而没有反向联系,则该系统称为开环控制系统。闭环控制系统:输入量与输出量之间不仅有顺向作用,而且有反向作用的控制系统,称为闭环控制系统。对自动控制系统的基本要求:稳定性、快速性、准确性。例1:适合于应用传递函数描述的系统是:线性定常系统例2:根据控制系统元件的特性,控制系统可分为:线性控制系统和非线性控制系统控制系统的数学模型传递函数的定义:传递函数G(s)=输出量的拉氏变换/输入另的拉氏变化=C(s)/R(s)用阻抗法求传递函数:电阻元件的传递函数用R表示,电感元件的传递函数用LS表示;而电容元件的传递函数用1/(CS)表示;例题1:如图1所示,有源网络的传递函数为:-R2/R1图1动态结构图的等效变换及化简串联变换规则:当系统中有两个或两个以上环节串联时,其等效传递函数为各串联环节的传递函数的乘积。C(s)=G1(s)G2(s)R(s)=G(s)R(s)并联变换规则:当系统中两个或两个以上环节并联时,其等效传递函数为各并联环节的传递函数的代数和。C(s)=〔G1(s)+G2(s)〕R(s)=G(s)R(s)反馈联接变化规则:+表示正反馈,—表示负反馈G(s)为前向通道传递函数,H(s)为反馈通道传递函数C(s)/R(s)=用梅逊公式求传递函数式中:为系统等效传递函数;为特征式,有=1-;系统中所有回路的回路传递函数之和;统中所有三个互不接触的回路传递函数乘积之和;P是从输入端至输出端的第k条前向通路的传递函数;是与第k条前向通路不接触部分的值,称为第k条前向通路的余因子。例2:如图2所示,利用梅逊公式,则可以知道,系统有2条前向通路;=1+G1(S)G2(S)G3(S)G4(S)H1(S)+G1(S)G2(S)G5(S)G4(S)H1(S)+G2(S)*G3(S)H2(S)图2例3:已知系统结构如图4所示,求传递函数解:=G1*﹛(G2*G3+G4)/﹝1+(G2*G3+G4)H1﹞﹜/﹛1+G1*﹛(G2*G3+G4)/﹝1+(G2*G3+G4)H1﹞﹜﹜典型环节的数学模型比例环节:输出量与输入量成正比,无失真和延时,其微分方程为:C(t)=kr(t)传递函数为:G(s)=k积分环节:积分环节的特点是输出量为输入量的积分,当输入量消失后,输出量具有记忆功能。其微分方程为:c(t)=,它的传递函数为G(s)=理想微分环节:微分环节的特点是输出量是输入量的微分,输出量能预示输入量的变化趋势。其微分方程为:c(t)=,它的传递函数为:G(s)=惯性环节:惯性环节含有一个贮能元件,因而对输入量不能立即响应,但输出量不发生振荡现象。其微分方程为:T,它