导图社区 自动控制原理
自动控制原理思维导图，经典控制
社区模板帮助中心，点此进入>>
论语孔子简单思维导图
《傅雷家书》思维导图
《童年》读书笔记
《茶馆》思维导图
《朝花夕拾》篇目思维导图
《昆虫记》思维导图
《安徒生童话》思维导图
《鲁滨逊漂流记》读书笔记
《这样读书就够了》读书笔记
妈妈必读：一张0-1岁孩子认知发展的精确时间表
自动控制原理
线性定常系统动态性能分析
时域分析
快速性
超调量
峰值时间
上升时间
调节时间
稳定性
一阶系统
单位阶跃响应
单位脉冲响应
单位斜坡响应
二阶系统
过阻尼
单调上升，阻尼越大，响应越慢
临界阻尼
无阻尼
输出为正弦曲线
负阻尼
系统不稳定
欠阻尼
四个重要指标
二级系统性能改善
P-I控制
阻尼比增加，抑制振荡，减小超调量，改善平衡性
出现零点，使得上升时间缩短，峰值提前
不影响系统误差，自然频率不变
测速反馈控制
负反馈闭环传递函数无零点，平稳性比PI好
系统跟踪斜坡信号时稳态误差会加大，应该提高系统开环增益
高阶系统
主导极点法（若极点远离虚轴与其他零点、极点，该极点对应响应分量较小可忽略，若极点附近有零点，忽略该极点）
精确性
稳态误差
系统稳态输出和期望的输出偏差（和本身结构，参数，输入信号形式和大小有关）
终值定理法
误差系数法
扰动作用下的稳态误差分析
在扰动前增加 积分环节或增大传递增益 ，即可抑制输入误差，也可抑制扰动误差，但会使稳定性变差
复合控制系统误差分析
前馈
扰动信号可测量
顺馈
根轨迹分析
闭环极点（闭环特征根）在复平面上随系统参数变化的轨迹
频域分析
几何表示
Nyquist
幅角原理
设s平面闭合曲线Γ包围F(s)的Z个零点和P个极点，且不经过这些零极点，则s沿Γ顺时针运动一周时，在F(s)平面上，有闭合曲线Γ包围原点的圈数R=Z-P，其中R>0和R<0分别表示Γ顺时针包围和逆时针包围F(s)平面的原点，R=0表示不包围F(s)平面的原点
稳定判据
当角频率由ω=0变化到ω=+∞时 Nyquist的轨迹沿逆时针方向围绕实轴上点(-1，j0)N圈。系统有Z=N+P个闭环极点在右半平面，Z=0，绕(-1，j0) P圈时，闭环控制系统稳定；Z≠0时，闭环控制系统不稳定。
Bode
对数幅频曲线
低频
陡，高，增益要大（决定稳态误差）
中频
-20dB，缓，宽（决定动态性能）
高频
低，更陡，（抗高频干扰能力）
对数相频曲线
bode定理
开环对数幅频特性中频段-20dB稳定，-60dB不稳定，-40dB不确定
Nichols
典型环节
放大环节
惯性环节
微分积分环节
一阶、二阶微分
振荡环节
滞后环节
不稳定环节
非最小相位系统
系统传递函数在右半平面无极点和零点，为最小相位系统
相对稳定性分析
Nyquist曲线与临界点的距离来度量
稳定裕度
相位裕度
频率特性曲线模值为1时矢量与负实轴的夹角
幅频裕度
频率特性曲线余负实轴交点处幅值的倒数
线性系统校正方法
校正：在系统不可变的基础上，加入适当校正部件，是系统满足给定的性能指标
串联校正
超前校正（PD）
利用超前相角补偿系统的滞后相角，提高相角裕度，改善动态性能（高通滤波器）
滞后校正（PI）
利用高频幅值衰减特性，降低截止频率，提高相角裕度
超前-滞后校正（PID）
利用滞后校正将系统校正后的穿越频率调整到超前部分的最大相角处的频率（超前增加带宽，提高快速性，但损失增益，不利于稳态精度。滞后能提高平稳性，但速度慢）
反馈校正
复合校正
线性系统能观性，能控性
能观性
能否通过输出确定系统所有状态变量初始状态
能控性
控制作用能否影响系统中所有状态变量
对偶原理
系统能控性等价于其能观性
李雅普诺夫判据
非线性系统
描述函数法
用非线性元件在正弦输入作用下的输出信号的基波分量，没代替非线性元件实际输出
相平面法
相轨迹
极限环
自激振荡反映在相平面上
典型特性
饱和特性
死区特性
间隙特性
继电器特性
稳定性分析
系统稳定？
nyquist判据：负倒特性曲线有没有被nyquist曲线包围，包围则不稳地
自激振荡
在干扰作用下，自激振荡幅值，频率不变，稳定
自激振荡判据
负倒特性轨迹从稳定区到不稳地区方向
离散系统
香农采样定理
为了不失真地恢复模拟信号，采样频率应该大于输入模拟信号频谱中最高频率的2倍
零阶保持器
把某一时刻采样值恒定保持到下一个采样时刻
z变换
将时域信号（即：离散时间序列）变换为在复频域的表达式
z传递函数
线性定常系统输出采样信号z变换与输入z变换之比
线性定常系统稳定性分析
系统经扰动干扰后能恢复到原来的平衡状态（只和极点有关）
系统特征根或闭环极点都位于复平面左半部
劳斯判据
第一列属符号完全相同或系统正实部特征根个数等于劳斯表第一列符号变化次数
赫尔维茨判据
所有子行列式全部大于0
数学模型
外部描述模型
系统输入与输出的关系（系统辨识）
状态空间模型
系统内部状态与输入输出的关系（机理分析）
传递函数
开环传递函数
主反馈通道断开，反馈信号对于输入信号的传递函数
闭环传递函数
闭环输出信号对输入信号的传递函数
线性定常系统输出拉氏变换与输入拉氏变换之比
数学模型能避开实际系统物理背景，易揭示系统共性
控制方式
开环控制系统
被控量对系统输入无控制作用
控制稳定，不会产生闭环的振荡现象，精度低
闭环控制系统
被控量对系统输入有控制作用
系统会不稳定，精度高
复合控制系统
基本概念
系统
由若干相互制约，相互依赖的事物组合而成的具有一定功能的主体
自动控制
在没有人参与的情况下，系统控制器自动地按照人预定地要求控制设备地过程
