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自动控制原理总结
第一章 绪论
技术术语
被控对象:是指要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。
被控量：表征被控对象工作状态的物理参量(或状态参量)，如转速、压力、温度、电压、位移等。
控制器：又称调节器、控制装置，由控制元件组成，它接受指令信号，输出控制作用信号于被控对象。
给定值或指令信号r(t)：要求控制系统按一定规律变化的信号，是系统的输入信号。
干扰信号n(t)：又称扰动值，是一种对系统的被控量起破坏作用的信号。
反馈信号b(t)：是指被控量经测量元件检测后回馈送到系统输入端的信号。
偏差信号e(t)：是指给定值与被控量的差值，或指令信号与反馈信号的差值。闭环控制的主要优点：控制精度高，抗干扰能力强。
缺点：使用的元件多，线路复杂，系统的分析和设计都比较麻烦。
对控制系统的性能要求 :稳定性 快速性 准确性
稳定性和快速性反映了系统的过渡过程的性能。
准确性是衡量系统稳态精度的指标，反映了动态过程后期的性能。
第二章 控制系统的数学模型
拉氏变换的定义 :
F(s)

f(t

)e-st

dt
0
几种典型函数的拉氏变换
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1(t)


e-at
sinωt
cosωt
(δ函数)
拉氏变换的基本法则



L

f(t)d

t

1

F (s)
s

e(
)
lim
e(t)limsE(s)
t
s0

L
f(t
0)
e0sF(s)
L
eatf(t)F(sa)
传递函数：线性定常系统在零初始条件下，
输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比
称为系统(或元部件)的传递函数。
动态结构图及其等效变换



“加倒数”；比较点后移“加本身”。
“加本身”；引出点后移“加倒数”
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梅森（）公式求传递函数
典型环节的传递函数
(放大)环节




G(s)
T2s2
1
2
Ts1

第三章 时域分析法
二阶系统分析

C(s)＝1
n
(s)
Pkk
R(s)
k1
2
K
n
J
2
F
2
n
G(s)
2
n
2
J
2ns
s
n
二阶系统的单位阶跃响应

ξ>1的情况
：系统闭环特征方程有两个不相等的负实根。
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过阻尼二阶系统可以看成两个时间常数不同的惯性环节的串联。
当T1=T2(ξ=1的临界阻尼情况):调节时间ts1；
当T1=4T2(ξ=)时:ts≈1；
当T1>4T2(ξ>)时:ts≈3T1。
ξ=1的情况：
<ξ<1的情况：
平稳性：阻尼比 ξ越大，超调量越小，响应的振荡倾向越弱，平稳性越好。反之，阻尼比 ξ
越小，振荡越强，平稳性越差。
快速性：ξ过大，系统响应迟钝，调节时间 ts长，快速性差； ξ过小，虽然响应的起始速度
较快，但因为振荡强烈，衰减缓慢，所以调节时间 ts也长，快速性差。
欠阻尼二阶系统单位阶跃响应性能指标
arccos

%

n1
2
d
π
tr
d
h(tp)
1
%
100%
1
π/
1
2
100%
e

π π
tp
d n 1
ts
当阻尼比 ξ时，近似取为
ts
误差带)
%
h(tp)
h()
100%
(取5%
ts
(取2%误差带)
)
n
n
h(