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国家精品课程自动控制原理 Principles of Automatic Control Principles of Automatic Control 主讲人: 王万良《自动控制原理》国家精品课程浙江工业大学自动化研究所 2 系统(机械,电气, 过程等) 建模方法机理或实验数学模型( Tf , Ss, Zpk )性能分析稳定性、动态性能、鲁棒性等若性能不满足要求对系统进行校正校正方法(控制器设计方法) 滞后-超前、 PID 、LQ最优等第3章时域分析法《自动控制原理》国家精品课程浙江工业大学自动化研究所 3 导读为什么要介绍本章? 对控制系统的性能的要求,主要是稳定性、暂态性能和稳态性能几个方面。在自动控制理论中,发展了多种分析方法。系统分析是系统设计的基础,特别是稳定性分析。大部分系统的设计方法都是在系统稳定性分析基础上发展起来的。本章主要讲什么内容? 本章先介绍线性定常系统的时域分析方法。首先介绍系统稳定的充分必要条件、劳思稳定判据等代数稳定判据。介绍暂态性能分析方法,主要介绍典型二阶系统的暂态性能指标,以及高阶系统的主导极点分析方法。介绍稳态误差分析方法。第3章时域分析法《自动控制原理》国家精品课程浙江工业大学自动化研究所 4本章的主要内容 稳定性分析 暂态性能分析 稳态性能分析 MATLAB 辅助分析系统时域性能《自动控制原理》国家精品课程浙江工业大学自动化研究所 5本章的主要内容 稳定性分析 暂态性能分析 稳态性能分析 MATLAB 辅助分析系统时域性能《自动控制原理》国家精品课程浙江工业大学自动化研究所 6 稳定性分析系统稳定是系统能正常工作的首要条件。稳定性是控制系统最基本的性质。《自动控制原理》国家精品课程浙江工业大学自动化研究所 7 稳定性的概念欧氏范数的概念 1. 向量的范数 2. 矩阵的范数?? Tnxxxx? 21? 222 21nxxxx????? nm mn m m naaa aaaA ?????????????????? 21 1 12 11????? nj mi ijaA 11 2 《自动控制原理》国家精品课程浙江工业大学自动化研究所 8 系统的平衡状态系统没有输入作用时,处于自由运动状态。当系统到达某状态,并且维持在此状态而不再发生变化时,这样的状态称为系统的平衡状态。一般非线性系统的平衡状态: 线性系统 Ax x??的平衡状态 0? e Ax )(xfx??0 e x xx ??? 0)(? exf?? 0 0 Tex?线性系统通常《自动控制原理》国家精品课程浙江工业大学自动化研究所 9 对于非线性系统,可能有一个平衡状态,也可能有多个平衡状态。《自动控制原理》国家精品课程浙江工业大学自动化研究所 10 设描述 SISO 线性定常连续系统的微分方程为 ubububyayayaya mm nn nn 01 )(01 )1(1 )( ??????????????系统的特征方程为 0 )( 01 11????????asasasasD nn nn?系统的脉冲响应为??????? ri di i di i t ki titBtAeeCty ii1 1) sin cos ( )(????系统的全部特征根或闭环极点都具有负实部,或者都位于复平面左半部。 系统稳定的条件