自控第一章—导论

有关自动控制原理的一些概念导论，自动控制原理思维导图概括了线性系统的时域分析、矫正、根轨迹法和控制系统数学模型相关知识点

自控第一章—导论

• 自动控制简史
  • Watt蒸汽机离心调速器
  • 特征多项式系数法
    • Maxwel指出系统稳定与否取决于特征方程的根是否具有负实部
    • Routh“依据多项式的系数确定其在右半平面的根的数目
    • Hurwitz稳定性判据
  • 反馈放大器环路分析与设计理论
    • Nyquist稳定性环路分析法
    • Bode频域设计法
  • 经典控制理论的建立及发展
    • 研究对象：单变量控制系统
    • 主要工具：传递函数或频率特性
    • 理论基础：Routh-Hurwitz判据、Nyquist判据为理论础
    • 主要分析设计方法：Evans根轨迹和Bode图
  • 现代控制理论的建立及发展
• 基本概念
  • 自动控制问题
  • 自动控制的基本结构
    • 测量、计算和执行
  • 稳定性的概念
  • 反馈控制的特性
    • 提高鲁棒性
    • 改变行为特性
    • 提高系统模块化
    • 反馈控制的缺点
      • 猎振现象和负反馈放大器中“自激”问题，
      • 测量噪声
      • 增加系统的阶次和结构复杂性
    • 反馈控制的生命力
• 反馈控制基本原理
  • 线性时不变系统稳定性
    • 线性：若 ( r1, y1) 和(r2, y2) 为系统的输入/输出对，a 和 b 为实数，则 (ar1+br2,ay1+by2) 也是系统的输入/输出对（叠加性）。
    • 时不变：若(r(t), y(t)为系统的输入/输出对，则对于正实数 τ，( r(t+τ), y(t+τ))也为系统的输入/输出对，即与时间原点的平移无关
    • 零输入响应的稳定性
      • 无输入的情况下仅由初始条件引起的响应
    • 零状态响应的稳定性
      • 系统初始条件为零时的系统响应
    • 稳定：系统特征方程的根位于s左半平面
  • 反馈减小不确定性
  • 等效扰动模型
  • 反馈改变行为特性
    • 正反馈控制强度的增加，会导致系统不稳定，但在控制器中，适当地利用正反馈控制，可使控制器具有无穷的静态增益，藉此改善控制系统的稳态精度
    • 负反馈控制会降低系统静态增益，还可以提高系统的动态响应速度
• 性能和分类
  • 控制系统性能指标要求
    • 稳定性、快速性、准确性和鲁棒性
  • 分类
    • 被控量的给定值是否随时间变化：定值调节系统和随动系统
    • 系统输入输出关系是否满足叠加原理（叠加性和齐次性）：线性系统和非线性系统
    • 系统参数是否随时间变化：时不变系统和时变系统
    • 系统的运动性质：连续时间系统、离散时间系统、离散事件系统和混合系统
    • 输入信号和输出信号的数目可分为单输入/单输出(SISO)系统和多输入/多输出(MIMO)系统
    • 系统信号是否具有统计特性：确定性系统和随机系统
• 的四个重要概念
  • 动态、模型、互联和不确定性