导图社区 自动控制原理
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自动控制原理
第一章：自动控制理论的一般概念
1-1 自动控制发展简史
经典控制理论（20世纪40年代及其以前）—— 主要研究单输入单输出线性定常系统时域、频域和复域分析和设计问题。
现代控制理论（20世纪60年代）——主要研究多输入、多输出、时变参数、高精度复杂系统 分析和设计问题；最优控制问题。
大系统理论（20世纪70年代）——主要研究社会、航天、生物系统等综合自动化问题
1-2 自动控制的基本方式
开环控制
输出量对输入量没有影响的控制
闭环控制——输出影响输入，所以能削弱或抑制干扰；
给定信号r(t)，主反馈b(t),偏差【误差e（t）】，控制单元G1——产生控制量u(t),反馈环节
复合控制
—— 它是把按偏差控制与按扰动控制结合起来，对于主要扰动采用适当的补偿装置实现按扰动控制，同时再组成反馈控制系统实现按偏差控制，以消除其余扰动产生的偏差。
1-3 典型控制系统
恒值控制系统 —— 输出量以一定的精度等于给定值，而给定值一般不变化或变化很缓慢，扰动可随时变化的系统称为恒值系统
随动系统 —— 输出量以一定精度跟随给定值变化的系统
程序控制 —— 自动控制系统的被控制量如果是根据预先编好的程序进行控制的系统
系统分类
按照组成系统元件分类
线性系统
非线性系统
按照系统内信号的传递形式分类
连续系统
离散系统
按照输入输出系统信号的数量分
单输入－单输出系统
多输入－多输出系统
1-4 对于自动控制系统的要求
.稳定性：是保证控制系统正常工作的先决条件。
.快速性：动态性能，有指标。
.准确性：稳态（过度结束后的）值应尽量与期望值一致。
自动控制理论的基本问题
数学模型 (传递函数,状态方程)
状态方程.
传递函数
典型信号下的响应 (阶跃响应,频率特性)
阶跃响应
频率特性
性能指标 (稳态误差,超调量)
稳态误差
超调量
第二章：控制系统的数学模型
2-1 建立数学模型的一般方法
表达形式
时域——微分方程，差分方程，状态方程
复域——传递函数，动态结构图
频域——频率特性
RLC电路
KVL
两级RC电路
电容阻抗1/sc
电感UL=Ldi/dt
电感阻抗SL
阻尼器
F=ma
受力分析
运算放大器
虚短虚断
书写微分方程的一般步骤
1）确定系统的输入、输出变量；
2）根据已知的物理或化学定律，写出运动过程的微分方程；
3）消去中间变量，写出输入、输出变量的微分方程；
中间变量
4）整理，与输入有关的放在等号右面，与输出有关的放在等号左面，并按照降阶次进行排列。
2-2 传递函数
定义
拉氏变换的基本性质
线性性质
微分性质
积分性质
拉氏变换
传递函数定义
零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量拉氏变换的比值称为该系统的传递函数，用G(s)表示。
一般形式
往下
y(t)为系统的输出，r(t)为系统输入，则零初始条件下，对上式两边取拉氏变换，得到系统传递函数为：
分母中s的最高阶次n即为系统的阶次。
2-3 动态结构图及等效变换
动态结构图
信号流程图组成
源节点(或输入节点):在源节点上只有信号输出的支路(即输出支路)，而没有信号输入的支路(即输入支路)它一般代表系统的输入变量故也称输入节点。
阱节点(或输出节点):在阱节点上只有输入支路而没有输出支路它一般代表系统的输出变量故也称输出节点。
混合节点:在混合节点上，既有输入支路又有输出支路。
前向通路:信号从输入节点到输出节点传递时，每个节点只通过一次的通路e..向通路。
回路:起点和终点在同一节点而且信号通过每一节点不多于一次的闭合通路称为单独回路简称回路。
不接触回路:回路之间没有公共节点时这种回路叫不接触回路。在信号流图中可以有两个或两个以上不接触的回路。
信号流程图性质
2-4 信号流图及梅逊公式
子主题
2-5 控制系统的传递函数
第三章：时域分析法
第四章：根轨迹法
第五章
第六章
第七章
第八章
主题
时域微分方程 复域传递函数
RLC电路必背公式
在控制系统中输入与输出之间的动态数学表达式
浮动主题
