自动控制原理基本概念总结

《自动控制原理》基本概念总结1.自动控制系统的基本要求是稳定性、快速性、准确性2.一个控制系统至少包括控制装置和控制对象3.反馈控制系统是根据被控量和给定值的偏差进行调节的控制系统4.根据自动控制系统是否形成闭合回路来分类，控制系统可分为开环控制系统、闭环控制系统。

根据信号的结构特点分类，控制系统可分为：反馈控制系统、前馈控制系统和前馈-反馈复合控制系统。

根据给定值信号的特点分类，控制系统可分为：恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。

根据控制系统元件的特性分类，控制系统可分为：线性控制系统、非线性控制系统。

根据控制信号的形式分类，控制系统可分为：连续控制系统、离散控制系统。

5.令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的特征方程6.系统的传递函数完全由系统的结构和参数决定7.对复杂系统的方框图，要求出系统的传递函数可以采用梅森公式8.线性控制系统的特点是可以应用叠加原理，而非线性控制系统则不能9.线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。

10.信号流图中，节点可以把所有输入支路的信号叠加，并把叠加后的信号传送到所有的输出支路。

11.从控制系统稳定性要求来看，系统一般是具有负反馈形式。

12.组成控制系统的基本功能单位是环节。

13.系统方框图的简化应遵守信号等效的原则。

14.在时域分析中，人们常说的过渡过程时间是指调整时间15.衡量一个控制系统准确性／精度的重要指标通常是指稳态误差16.对于二阶系统来说，系统特征方程的系数都是正数是系统稳定的必要条件17.若单位反馈系统在阶跃函数作用下，其稳态误差ess为常数，则此系统为0型系统18.一阶系统的阶跃响应无超调19.一阶系统G(s)= K/(Ts+1)的T越大，则系统的输出响应达到稳态值的时间越长。

20.控制系统的上升时间tr、调整时间tS等反映出系统的快速性。

21.二阶系统当0<ζ<1时，如果ζ增加，则输出响应的最大超调量将减小。

22.对于欠阻尼的二阶系统，当阻尼比ξ保持不变时，无阻尼自然振荡频率ωn越大，系统的超调量σp不变23.在单位斜坡输入信号作用下， II型系统的稳态误差ess=024.衡量控制系统动态响应的时域性能指标包括动态和稳态性能指标。

25.分析稳态误差时，将系统分为0型系统、I型系统、II型系统…，这是按开环传递函数中的积分环节数来分类的。

26.二阶系统的阻尼系数ξ=0.707时，为最佳阻尼系数。

这时系统的平稳性与快速性都较理想。

27.系统稳定性是指系统在扰动消失后，由初始偏差状态恢复到原来的平衡状态的性能。

28.系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的充要条件。

29.如果系统中加入一个微分负反馈，将使系统的超调量减小。

30.确定根轨迹与虚轴的交点，可用劳斯判据判断。

31.主导极点的特点是距离虚轴很近。

32.根轨迹上的点应满足的幅角条件为∠G(s)H(s)等于±(2l+1)π(l=0,1,2,…)33.如果要求系统的快速性好，则闭环极点应距离虚轴越远越好。

34.根轨迹的分支数等于特征方程的阶数/开环极点数，起始于开环传递函数的开环极点，终止于开环传递函数的开环零点。

35. 根轨迹与虚轴相交时，在该交点处系统处于临界稳定状态，系统阻尼为036. 根轨迹上的点应满足两个条件是：幅角条件和幅值条件。

37.比例环节K（K>0）的频率特性相位移θ(ω)等于0°。

38.二阶振荡环节的对数频率特性相位移θ(ω)在0°和－180°之间。

39.用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是正弦函数。

40.奈氏判据是利用系统的开环幅相频率特性来判定闭环系统稳定性的一个判别准则。

41.0型系统对数幅频特性的低频段渐近线斜率为0(dB/dec)42.I型系统对数幅频特性的低频段渐近线斜率为-20(dB/dec)43.II型系统对数幅频特性的低频段渐近线斜率为-40(dB/dec)44.在伯德图中反映系统动态特性的是中频段。

45.奈奎斯特判据是在频域里判别系统稳定性的判据。

46.积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为-20dB／dec。

47.用频率法研究控制系统时，采用的图示法分为极坐标图示法和对数图示法。

48.PI控制规律指的是比例积分，PD控制规律指的是比例微分。

49.PID控制器中，积分控制的作用是能使控制过程为无差控制。

50.若受控对象存在较大的延迟和惯性，效果较好的控制方式是比例微分控制。

51.比例微分控制器中，微分时间常数越大，则系统的动态偏差越小。

52.运算放大器具有的优点是输入阻抗高，输出阻抗低。

53.常规控制器中定值元件的作用是产生给定值信号，其类型应与测量元件来的信号一致。

54.自动控制系统的组成：控制器、被控对象、反馈环节、给定装置等。

55.自动控制系统基本控制方式：开环控制、闭环控制和复合控制三种方式。

56.反馈是将检测出来的输出量送回到系统的输入端，并与输入量进行比较的过程。

反馈有正反馈和负反馈之分，只有负反馈能改善系统性能。

57.传递函数的概念适用于线性定常系统，传递函数的结构和各项系数包括常数项完全取决于系统本身结构；它是系统的动态数学模型，与输入信号的具体形式和大小无关，不反映系统的内部信息。

58.传递函数不能反映系统或元件的学科属性和物理性质。

物理性质和学科类别截然不同的系统可能具有完全相同的传递函数。

59.系统的模态（响应形式）由闭环极点确定，闭环零点只影响响应的幅值。

闭环极点的不同取值，动态过程有单调上升，衰减振荡、发散振荡和等幅振荡四种形式。

60.动态过程包含了系统的稳定性、快速性、平稳性等信息。

61.稳态过程是指时间t 趋近于无穷大时, 系统输出状态的表现形式。

它表征系统输出量最终复现输入量的程度。

稳态过程包含系统的稳态误差等信息。

62.一阶系统的典型响应与时间常数T密切相关。

时间常数越小, 响应越快, 跟踪误差越小, 输出信号的滞后时间也越短。

63.二阶系统的阶跃响应性能定性分析可知，ωn 一定，ζ与系统性能的关系：0< ζ<1欠阻尼，衰减振荡；ζ＝1临界阻尼，单调上升；ζ>1过阻尼，单调上升；ζ=0无阻尼，等幅振荡。

64.二阶系统的阶跃响应性能定性分析可知，ωn 一定，ζ越大，平稳性越好，但是，上升速度越慢，快速性越差。

0.4＜ζ＜0.8，快速性和平稳性均较好。

65.二阶系统的阶跃响应性能定性分析可知，ζ一定时，ωn越大，上升速度和调节速度越快，且ωn 的变化不改变系统的平稳性。

66.二阶系统，阻尼比ζ越小，超调量越大，平稳性越差，调节时间ts长；ζ过大时，系统响应迟钝，调节时间ts也长，快速性差；ζ=0.7，调节时间最短，快速性最好，而超调量%<5%，平稳性也好，故称ζ=0.7为最佳阻尼比。

67.二阶系统中，引入比例微分控制，系统阻尼增加，其对振荡的抑制强于闭环零点对振荡的扩大。

因此，总体是使超调减弱，改善平稳性；68.二阶系统中，闭环零点的出现，加快了系统响应速度，克服了阻尼过大，响应速度慢的缺点。

实现快速性和平稳性均提高。

69.二阶系统中，引入比例微分控制，不影响系统误差，自然频率不变。

70.在二阶系统中引入微分反馈，速度反馈使增大，振荡和超调减小，改善了系统平稳性。

71.在二阶系统中引入微分反馈，速度负反馈控制的闭环传递函数无零点，其输出平稳性优于比例——微分控制。

但是，系统快速性会降低。

72.在二阶系统中引入微分反馈，系统跟踪斜坡输入时稳态误差会加大，因此应适当提高系统的开环增益.73.高阶系统瞬态响应各分量的衰减快慢由指数衰减系数pj和ζkωnk决定。

如果某极点远离虚轴，那么其相应的瞬态分量持续时间较短。

对系统暂态性能的影响就小。

74.当某极点pj靠某零点zi很近，相应瞬态分量的系数就越小，极端情况下, 当pj和zi重合时，该零极点为偶极子，对系统的瞬态响应没有影响。

75.在系统中，某极点距虚轴的距离小于其他所有极点距虚轴的距离的1/5，在其附近没有零点存在, 则该极点为主导极点。

系统的瞬态响应取决于主导极点。

若主导极点为一个负实数，高阶系统近似为一阶系统；若主导极点为一对共轭复数，高阶系统近似为二阶系统。

76.必要条件: 控制系统特征方程式的所有系数ai(i=0, 1, 2, …, n)均大于零，小于零或者等于零（缺项）系统必不稳定。

77.充分条件:劳斯表中第一列的元素均大于零时，系统稳定；反之，如果第一列出现小于零的元素时，系统就不稳定。

第一列元素符号的改变次数，代表特征方程的正实部根的个数。

第一列出现0元素，系统临界稳定。

78.系统的相频特性是指输入、输出正弦相位差与频率的关系，幅频特性是指输入、输出正弦幅值比与频率的关系。

79.系统的稳态输出正弦的复数形式与输入正弦函数的复数形式之比是－个复数，复数的幅值就是幅频特性，复数的幅角就是相频特性。

80.由奈氏判据可知，当ω从－∞变化到＋∞时, 系统的开环频率特性G(jω)H(jω)按逆时针方向包围(－1, j0)点P周, P为位于s平面右半部的开环极点数目。

81.由奈氏判据可知，闭环系统稳定的充分和必要条件是：系统的开环频率特性G(jω)H(jω)不包围(－1, j0)点。

82.闭环系统稳定的充分必要条件是,当ω由0变到∞时, 在开环对数幅频特性L(ω)≥0的频段内, 相频特性φ(ω)穿越－180°线的次数(正穿越与负穿越次数之差)为P/2。

P为s平面右半部开环极点数目。

83.系统校正的实质是，利用校正装置所引入的附加的零、极点，来改变整个系统零、极点的配置，改变根轨迹或频率特性的形状从而影响系统的稳、暂态性能。

84.开环对数幅频特性的低频段决定系统的稳态精度，中频段决定系统的暂态性能，高频段则决定系统的频宽和抗扰能力等。

85.比例元件在信号变换中起着改变增益而不影响相位的作用。

86.在串联校正中，比例校正元件只影响系统的开环增益，从而影响系统的稳态误差。

显然，增大开环增益，系统将提高稳态精度，同时，剪切频率增大，系统的快速性提高。

但是它又往往使系统的相角裕量减小，所以系统的平稳性变差。

87.微分元件在信号变换中起着对信号取导数即起到加速的作用，同时使相位发生超前。

但由于它对恒定信号起着阻断作用，故在串联校正中不能单独使用，88.比例微分校正可全面改善系统稳态及暂态性能，但是对系统抗高频干扰的能力影响较大，只能用于原系统抗高频干扰的能力非常强的系统。

89.积分元件在信号变换中起着对信号进行积分即积累的作用，同时使相位发生滞后，积分控制可以提高系统的无差度，即提高系统的稳态性能。

但积分控制相当于系统增加一个开环原点极点，这将不利于系统的稳定性。