国家精品课课件-自控ppt-96-24
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自动控制原理教学ppt
前馈校正
在系统的输入端引入一个前馈环节， 根据输入信号的特性对系统进行补 偿，以提高系统的跟踪精度和抗干 扰能力。
复合校正方法
串联复合校正
将串联超前、串联滞后和串联滞 后-超前等校正方法结合起来， 设计一个复合的串联校正环节， 以实现更复杂的系统性能要求。
反馈复合校正
将局部反馈、全局反馈和前馈等 校正方法结合起来，设计一个复 合的反馈校正环节，以实现更全
自适应控制系统概述
简要介绍自适应控制系统的基本原理、结构和特点，为后续内容 做铺垫。
自适应控制方法
详细介绍自适应控制方法，如模型参考自适应控制、自校正控制等， 及其在自动控制领域中的应用实例。
自适应控制算法
阐述自适应控制算法的实现过程，包括参数估计、控制器设计等关 键技术。
鲁棒控制理论应用
鲁棒控制系统概述
自动控制应用领域
工业领域
自动控制广泛应用于工业领域，如自 动化生产线、工业机器人、智能制造 等。
01
02
航空航天领域
自动控制是航空航天技术的重要组成 部分，如飞行器的自动驾驶仪、导弹 的制导系统等。
03
交通运输领域
自动控制也应用于交通运输领域，如 智能交通系统、自动驾驶汽车等。
其他领域
此外，自动控制还应用于农业、医疗、 环保等领域，如农业自动化、医疗机 器人、环境监测与治理等。
提高系统的稳态精度。
串联滞后-超前校正
03
结合超前和滞后校正的优点，设计一个既有超前又有滞后的校
正环节，以同时改善系统的动态性能和稳态精度。
反馈校正方法
局部反馈校正
在系统的某个局部引入反馈环节， 以改善该局部的性能，而不影响 系统的其他部分。
全局反馈校正
在系统的输入端引入一个前馈环节， 根据输入信号的特性对系统进行补 偿，以提高系统的跟踪精度和抗干 扰能力。
复合校正方法
串联复合校正
将串联超前、串联滞后和串联滞 后-超前等校正方法结合起来， 设计一个复合的串联校正环节， 以实现更复杂的系统性能要求。
反馈复合校正
将局部反馈、全局反馈和前馈等 校正方法结合起来，设计一个复 合的反馈校正环节，以实现更全
自适应控制系统概述
简要介绍自适应控制系统的基本原理、结构和特点，为后续内容 做铺垫。
自适应控制方法
详细介绍自适应控制方法，如模型参考自适应控制、自校正控制等， 及其在自动控制领域中的应用实例。
自适应控制算法
阐述自适应控制算法的实现过程，包括参数估计、控制器设计等关 键技术。
鲁棒控制理论应用
鲁棒控制系统概述
自动控制应用领域
工业领域
自动控制广泛应用于工业领域，如自 动化生产线、工业机器人、智能制造 等。
01
02
航空航天领域
自动控制是航空航天技术的重要组成 部分，如飞行器的自动驾驶仪、导弹 的制导系统等。
03
交通运输领域
自动控制也应用于交通运输领域，如 智能交通系统、自动驾驶汽车等。
其他领域
此外，自动控制还应用于农业、医疗、 环保等领域，如农业自动化、医疗机 器人、环境监测与治理等。
提高系统的稳态精度。
串联滞后-超前校正
03
结合超前和滞后校正的优点，设计一个既有超前又有滞后的校
正环节，以同时改善系统的动态性能和稳态精度。
反馈校正方法
局部反馈校正
在系统的某个局部引入反馈环节， 以改善该局部的性能，而不影响 系统的其他部分。
全局反馈校正
自动控制原理最全PPT
2021年6月10日
第一章 自动控制系统的基本概念
第一章 自动控制系统的基本概念
学习重点
❖ 了解自动控制系统的基本结构和特点及 其工作原理；
❖ 了解闭环控制系统的组成和基本环节；
❖ 掌握反馈控制系统的基本要求及反馈控 制系统的作用；
❖ 学会分析自动控制系统的类型及本质特 征。
2021年6月10日
第一章 自动控制系统的基本概念
主要解决问题：单输入单输出（SISO）系统的控制问题。
主要方法：
以传函为数学模型，以拉氏变换数学工具， 时域分析法、根轨迹法、频率法。
主要研究对象：SISO，线性定常（LTI），非线性系统，离散
系统。
Linear Time
主要代表人物：伯德，奈奎斯特，伊文思。 Invariable
2021年6月10日
电机与拖动
线性代数
大学物理
自动控制原理
微积分
2021年6月10日
各类 专业课
线性系统
现代控 制理论
第一章 自动控制系统的基本概念
自动控制原理
基于数学模型
自动控制理论的发展历程
控制理论是研究有关自动控制共同规律的一门科学。 第一阶段：古典控制理论（20世纪40～60年代）
Classical Control Theory 第二阶段：现代控制理论（20世纪60～70年代）
第1章 自动控制系统的基本概念(4) 第2章 拉普拉斯变换及其应用（4） 第3章 自动控制系统的数学模型(10) 第4章 自动控制系统的时域分析(14) 第5章 自动控制系统的频域分析（14） 第6章 控制系统的校正及综合(10)
2021年6月10日
第一章 自动控制系统的基本概念
《自动控制原理》PPT课件
4
4-1 根轨迹的基本概念
4-1-1 根轨迹
闭环极点随开环根轨迹增益变化的轨迹
目标
系统参数 连续、运动、动态
开环系统中某个参数由0变化到 时，
闭环极点在s平面内画出的轨迹。一 个根形成一条轨迹。
5
例4-1 已知系统如图，试分析 Kc 对系统特征根分布的影响。
R(s)
_ Kc
1
C(s)
s(s+2)
解：开环传递函数 G(s) Kc 开环极点：p1 0
s(s 2)
开环根轨迹增益：K * Kc 闭环特征方程：s2 2s K * 0
闭环特征根
2 s1,2
4 4K* 1
2
1 K*
p2 2
6
研究K*从0～∞变化时，闭环特征根的变化
K*与闭环特征根的关系 s1,2 1 1 K*
引言
时域分析法
优点：可以直接分析系统的性能 缺点：不能在参数变化时，预测系统性能；
不能在较大范围内，给出参数优化设 计的预测结果
系统的闭环极点
系统的稳定性 系统的动态性能
系统闭环特征方程的根
高阶方程情形 下求解很困难
系统参数（如开环放大倍数）的变化会引起其 变化，针对每个不同参数值都求解一遍根很麻 烦。
1 绘制依据 ——根轨迹方程
R(s) _
C(s) G(s)
闭环的特征方程：1 G(s)H(s) 0
H(s)
即：G(s)H(s) 1 ——根轨迹方程（向量方程）
用幅值、幅角的形式表示：
G(s)H(s) 1
G(s)H(s) [G(s)H(s)] 1(2k 1) G(s)H(s) (2k 1)
4-1 根轨迹的基本概念
4-1-1 根轨迹
闭环极点随开环根轨迹增益变化的轨迹
目标
系统参数 连续、运动、动态
开环系统中某个参数由0变化到 时，
闭环极点在s平面内画出的轨迹。一 个根形成一条轨迹。
5
例4-1 已知系统如图，试分析 Kc 对系统特征根分布的影响。
R(s)
_ Kc
1
C(s)
s(s+2)
解：开环传递函数 G(s) Kc 开环极点：p1 0
s(s 2)
开环根轨迹增益：K * Kc 闭环特征方程：s2 2s K * 0
闭环特征根
2 s1,2
4 4K* 1
2
1 K*
p2 2
6
研究K*从0～∞变化时，闭环特征根的变化
K*与闭环特征根的关系 s1,2 1 1 K*
引言
时域分析法
优点：可以直接分析系统的性能 缺点：不能在参数变化时，预测系统性能；
不能在较大范围内，给出参数优化设 计的预测结果
系统的闭环极点
系统的稳定性 系统的动态性能
系统闭环特征方程的根
高阶方程情形 下求解很困难
系统参数（如开环放大倍数）的变化会引起其 变化，针对每个不同参数值都求解一遍根很麻 烦。
1 绘制依据 ——根轨迹方程
R(s) _
C(s) G(s)
闭环的特征方程：1 G(s)H(s) 0
H(s)
即：G(s)H(s) 1 ——根轨迹方程（向量方程）
用幅值、幅角的形式表示：
G(s)H(s) 1
G(s)H(s) [G(s)H(s)] 1(2k 1) G(s)H(s) (2k 1)
自控课件
第三章 控制系统的时域分析
§3-1 控制系统的性能指标 §3-2 一阶系统的时域分析 §3-3 二阶系统的时域分析 §3-4 高阶系统的时域分析 §3-5 线性系统的稳定性分析 §3-6 线性系统的稳态误差
§3---1 性能指标
§3--1 控制系统的性能指标
分析系统的时间响应亦即分析描述其运动的微分 方程的解。5源自8n（△=±2%）
n
（△=±5%）；
此时s1.2 n
§3—3 二阶系统的时域分析
（三） 1 :
C ( s)
n
A0 s A1 s s1
2 2
s( s 2 2 n s n ) A2 s s2
2
n
2
s( s s1 )( s s 2 )
0
t
可见：系统处于无阻尼状态，响应为等幅振荡的周
期函数，频率为 n，故称 n为无阻尼自然角频率。
而且： % 100% t s ，e ss 0－ 1 ，
§3—3 二阶系统的时域分析
单位阶跃响应(续)：
（二） 1 :
n C ( s) 2 2 s( s 2 n s n )
c(0) 0，c( ) 1
dc( t ) dt | t 0 1 2
2
0
t
1
[1 1] 0
2、 曲线单调上升，无 %与t p。
§3—3 二阶系统的时域分析
单位阶跃响应(续)：
3．t s 的近似计算：
在 1尤其是 1时， 2 1 ) ( 2 1 ) (
t T
斜坡响应。
§3—2 一阶系统的时域分析
抛物线响应（续）
. (t )
§3-1 控制系统的性能指标 §3-2 一阶系统的时域分析 §3-3 二阶系统的时域分析 §3-4 高阶系统的时域分析 §3-5 线性系统的稳定性分析 §3-6 线性系统的稳态误差
§3---1 性能指标
§3--1 控制系统的性能指标
分析系统的时间响应亦即分析描述其运动的微分 方程的解。5源自8n（△=±2%）
n
（△=±5%）；
此时s1.2 n
§3—3 二阶系统的时域分析
（三） 1 :
C ( s)
n
A0 s A1 s s1
2 2
s( s 2 2 n s n ) A2 s s2
2
n
2
s( s s1 )( s s 2 )
0
t
可见：系统处于无阻尼状态，响应为等幅振荡的周
期函数，频率为 n，故称 n为无阻尼自然角频率。
而且： % 100% t s ，e ss 0－ 1 ，
§3—3 二阶系统的时域分析
单位阶跃响应(续)：
（二） 1 :
n C ( s) 2 2 s( s 2 n s n )
c(0) 0，c( ) 1
dc( t ) dt | t 0 1 2
2
0
t
1
[1 1] 0
2、 曲线单调上升，无 %与t p。
§3—3 二阶系统的时域分析
单位阶跃响应(续)：
3．t s 的近似计算：
在 1尤其是 1时， 2 1 ) ( 2 1 ) (
t T
斜坡响应。
§3—2 一阶系统的时域分析
抛物线响应（续）
. (t )
《自动控制原理》PPT课件_OK
例如对一个微分方程，若已知初值和输入值，对 微分方程求解，就可以得出输出量的时域表达式。 据此可对系统进行分析。所以建立控制系统的数学 模型是对系统进行分析的第一步也是最重要的一步。
控制系统如按照数学模型分类的话，可以分为线 性和非线性系统，定常系统和时变系统。
2021/7/21
2
自动控制原理
[线性系统]：如果系统满足叠加原理，则称其为线性系 统。叠加原理说明，两个不同的作用函数同时作用于 系统的响应，等于两个作用函数单独作用的响应之和。
[解]速度控制系统微分方程为：
a2 a1 a0 b1ug b0ug 对上式各项进行拉氏变换，得：
(s)(a2s2 a1s a0) Ug (s)(b1s b0)
即：
(s)
(b1s (a2s2
b0 ) a1s
a0 )
U
g
(s)
当输入已知时，求上式的拉氏反变换，即可求得输出
的时域解。
2021/7/21
2021/7/21
20
自动控制原理
[关于传递函数的几点说明]
❖ 传递函数的概念适用于线性定常系统，与线性常系 数微分方程一一对应。与系统的动态特性一一对应。
❖ 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。而研究某传递函数所得结论 可适用于具有这种传递函数的各种系统。
将上式求拉氏变化，得(令初始值为零）
(ansn an1sn1 a1s a0)Y(s) (bmsm bm1sm1 b1s b0)X (s)
G(s)
Y (s) X (s)
bm s m an s n
bm1sm1 b1s b0 an1sn1 a1s a0
控制系统如按照数学模型分类的话，可以分为线 性和非线性系统，定常系统和时变系统。
2021/7/21
2
自动控制原理
[线性系统]：如果系统满足叠加原理，则称其为线性系 统。叠加原理说明，两个不同的作用函数同时作用于 系统的响应，等于两个作用函数单独作用的响应之和。
[解]速度控制系统微分方程为：
a2 a1 a0 b1ug b0ug 对上式各项进行拉氏变换，得：
(s)(a2s2 a1s a0) Ug (s)(b1s b0)
即：
(s)
(b1s (a2s2
b0 ) a1s
a0 )
U
g
(s)
当输入已知时，求上式的拉氏反变换，即可求得输出
的时域解。
2021/7/21
2021/7/21
20
自动控制原理
[关于传递函数的几点说明]
❖ 传递函数的概念适用于线性定常系统，与线性常系 数微分方程一一对应。与系统的动态特性一一对应。
❖ 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。而研究某传递函数所得结论 可适用于具有这种传递函数的各种系统。
将上式求拉氏变化，得(令初始值为零）
(ansn an1sn1 a1s a0)Y(s) (bmsm bm1sm1 b1s b0)X (s)
G(s)
Y (s) X (s)
bm s m an s n
bm1sm1 b1s b0 an1sn1 a1s a0
自动控制原理24 24页PPT文档
-
1
1 uo(s)
R 2 I2(s) C 2 s
为了求出总的传递函数，需要进行适当的等效变换。一个
可能的变换过程如下：
C2s
ui (s) -
1 I1(s) - 1 u (s)
R1
I(s) C1s
1 R2C2s 1
uo(s) ①
ui (s) -
9/8/2019
-1
R1
R1C2s
1
u(s)
C1s
1 R2C2s 1
9/8/2019
20Leabharlann 动输入作用下的闭环系统的传递函数（二）扰动作用下的闭环系统：
此时R(s)=0,结构图如下：
N (s)
E(s)
+
G1(s)
G2 (s)
-
B(s) H (s)
输出对扰动的传递函数为：
C(s)
N(s)C N((ss))1G G 21(G s)2H
输出为：C(s) G2 N(s) 1G1G2H
u f (s)
Kf
- (s)
在结构图中，不仅能反映系统的组成和信号流向，还能表 示信号传递过程中的数学关系。系统结构图也是系统的数学模 型，是复域的数学模型。
9/8/2019
5
结构图的等效变换
二、结构图的等效变换： [定义]：在结构图上进行数学方程的运算。 [类型]：①环节的合并；
--串联 --并联 --反馈连接 ②信号分支点或相加点的移动。 [原则]：变换前后环节的数学关系保持不变。
①信号相加点的移动：
把相加点从环节的输入端移到输出端
X1(s)
G(s) Y (s)
X2(s)
X1(s) G(s) X2(s) N (s)
自动控制理论课件ppt课件
闭环
开环
（反馈） （前馈）
复合
定值
程序
随动
线性
非线性
电动
气动
液动
连续
离散
第四节 对自动控制系统的基本要求
控制系统性能指标评价
稳定性
稳态性能
动态性能
前馈控制方案举例
补水流量
优点： 调节速度快； 结构简单，造价低。 缺点： 抗干扰能力单一； 调节品质难以保证。
用水流量
第一章 绪论
第一节 概述 第二节 自动控制系统的一般概念 第三节 自动控制系统的分类 第四节 对自动控制系统的基本要求
第一节 概 述
自动控制理论—设计、分析与应用自动控制系统的基础理论知识。
自动控制系统—在无人直接参与的前提下，实现生产过程自动化的所有设 备的整体。
“自动控制”所涉及到的领域—遍及工业生产、军事、航空航天及日常生 活的每一个领域，还有替代实施规范操作的机器人
学习 “自动控制理论”课程最终所要达到的目的
➢ 掌握“全面评价自动控制系统控制水平”的能力； ➢ 了解“改善系统性能”的基本方法； ➢ 了解“设计满足用户要求的自动控制系统”的基本思路。
主要内容及承上启下的关系
本课程设计到的基础理论知识
自动控制系统应用实例
相关概念：
1、开环顺序控制 系统
2、闭环控制系统
给定值
测量值
控制信号
控制量
执行器
检测变送器
干扰 被调量被控对象ຫໍສະໝຸດ 关注负反馈自动控制系统的共性:
组成 --- 设备、信号的名称。调节机理 ---依据偏差调节，消除偏差为目的。
第三节 自动控制系统分类
类别
按系统结构分类 按给定值特性分类 按系统模型特征分类 按执行机构特性分类 按系统传输信号形式分类
自控原理课件ppt
自控原理课件
目录
• 自控原理概述 • 自动控制系统类型 • 自动控制系统的性能指标 • 自动控制系统设计 • 自动控制系统实例
01
自控原理概述
定义与特点
定义
自控原理是研究如何通过自动控制系统实现特定目标的一门学科。它涉及控制 系统的设计、分析和优化，以实现系统的稳定、准确和高效运行。
特点
自控原理具有广泛的应用领域，包括工业自动化、航空航天、交通运输、能源 管理等领域。它强调系统的闭环控制，通过反馈机制来不断调整系统状态，以 达到预期的控制效果。
作。
系统优化
03
根据实际运行情况，对系统进行优化，提高系统性能和稳定性
。
05
自动控制系统实例
温度控制系统
总结词
通过温度传感器检测温度，控制器根据设定值与实际值的偏 差来调节加热或制冷装置，以控制温度维持在设定范围内。
详细描述
温度控制系统广泛应用于工业、家庭和科学实验等领域，如 恒温箱、空调系统等。通过合理选择传感器、控制器和执行 器，能够实现对温度的精确控制，提高生产效率和保证产品 质量。
自控原理的应用领域
工业自动化
航空航天
在制造业中，自控原理被广泛应用于生产 线的控制、机器人的运动控制等，以提高 生产效率和产品质量。
在飞行器控制中，自控原理用于实现飞行 姿态的稳定、导航控制等，以确保飞行的 安全和准确。
交通运输
能源管理
在智能交通系统中，自控原理用于实现车 辆的自动驾驶、交通信号灯的控制等，以 提高交通效率和安全性。
02
自动控制系统类型
开环控制系统
开环控制系统是指系统中各个环 节之间没有反馈，系统的输入直
接决定了输出。
开环控制系统的结构相对简单， 控制精度一般较低，抗干扰能力
目录
• 自控原理概述 • 自动控制系统类型 • 自动控制系统的性能指标 • 自动控制系统设计 • 自动控制系统实例
01
自控原理概述
定义与特点
定义
自控原理是研究如何通过自动控制系统实现特定目标的一门学科。它涉及控制 系统的设计、分析和优化，以实现系统的稳定、准确和高效运行。
特点
自控原理具有广泛的应用领域，包括工业自动化、航空航天、交通运输、能源 管理等领域。它强调系统的闭环控制，通过反馈机制来不断调整系统状态，以 达到预期的控制效果。
作。
系统优化
03
根据实际运行情况，对系统进行优化，提高系统性能和稳定性
。
05
自动控制系统实例
温度控制系统
总结词
通过温度传感器检测温度，控制器根据设定值与实际值的偏 差来调节加热或制冷装置，以控制温度维持在设定范围内。
详细描述
温度控制系统广泛应用于工业、家庭和科学实验等领域，如 恒温箱、空调系统等。通过合理选择传感器、控制器和执行 器，能够实现对温度的精确控制，提高生产效率和保证产品 质量。
自控原理的应用领域
工业自动化
航空航天
在制造业中，自控原理被广泛应用于生产 线的控制、机器人的运动控制等，以提高 生产效率和产品质量。
在飞行器控制中，自控原理用于实现飞行 姿态的稳定、导航控制等，以确保飞行的 安全和准确。
交通运输
能源管理
在智能交通系统中，自控原理用于实现车 辆的自动驾驶、交通信号灯的控制等，以 提高交通效率和安全性。
02
自动控制系统类型
开环控制系统
开环控制系统是指系统中各个环 节之间没有反馈，系统的输入直
接决定了输出。
开环控制系统的结构相对简单， 控制精度一般较低，抗干扰能力
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w w 2 ( 2wn ) 2
wn ( s ) 2 2 s 2w n s w n
2
4 2 2 4 wc 2[wc 2 4 2wn2 ] wn4 wc 4 2wn wc wn
180 j (wc ) 90 arctan
5 — 24, 25, 28(1)
180 84 90 78.2 43.8 52.1
查 P164 图5-56
s
52.1
0 0
27 0 0
8 0.0833 96
ts
8
wc
§5.6
利用开环频率特性分析系统的性能（9）
用频域法估算高阶系统动态性能
L(w )
wc
P164 图5-56
s%
wn 2 G( s ) s( s 2wn )
s% e
ts 3 .5
/ 1 2
wn 3.5 t sw c
7
4 4 1 2 2
4 4 1 2 2 2
7 tan
§5.6
利用开环频率特性分析系统的性能（6）
例 1 已知系统结构图，求wc，并确定s, ts。
利用开环频率特性分析系统的性能（3）
例3 最小相角系统 j (w) ~ L(w)
之间的对应关系 ( K=1)
K ( s 1) s s s 2 [ ( )2 ( ) 1 ] 5 5 K ( s 1) G2 ( s ) s s s 2 [ ( )2 ( ) 1 ] 10 10 K ( s 1) G3 ( s ) s s s 2 [ ( )2 ( ) 1 ] 20 20 G1 ( s ) G4 ( s ) K ( s 1) s s s 2 [ ( )2 ( ) 1 ] 50 50
§5.6
利用开环频率特性分析系统的性能（12）
关于三频段理论的说明：
① 各频段分界线没有明确的划分标准； ② 与无线电学科中的“低”、“中”、“高” 频概 念不同； ③ 不能用是否以-20dB/dec过0dB线作为判定 闭环系统是否稳定的标准；
④ 只适用于单位反馈的最小相角系统。
自动控制原理
本次课程作业(24)
自动控制原理
（第 24 讲）
§5.6
§5.6.1 §5.6.2 §5.6.2
利用开环频率特性 分析系统的性能
L(w)低频渐近线与系统稳态误差的关系 L(w)中频段特性与系统动态性能的关系 L(w)高频段对系统性能的影响
§5.6
利用开环频率特性分析系统的性能（1）
三频段理论
1. L(w)低频段 ⇔ 系统稳态误差ess
§5.6
利用开环频率特性分析系统的性能（11）
频段 低频段 对应性能
开环增益 K 系统型别 v 截止频率 wc 稳态误差 ess 动态性能
三频段理论
希望形状 陡，高
0 0
L(w)
中频段 高频段
s
相角裕度
ts
缓，宽 低，陡
系统抗高频干扰的能力
三频段理论并没有提供设计系统的具体步骤， 举例 但它给出了调整系统结构改善系统性能的原则和方向
0.032(
例1 对数频率特性和幅相特性曲线。
s 1) 8( s 0.1) 0.1 G( s ) 2 2 s( s s 1)(s 4 s 25) s 2 4 s s( s 2 s 1) 1 5 5 5
§5.6
wc 2wn arctan 2wn wc
§5.6
利用开环频率特性分析系统的性能（5）
4 4 1 2 2 w n
2 4 4 1 2 2
w 2wn 90 arctan c arctan 180 j (wc ) 2wn wc
wc
arctan
s
0
0
ts
a
wc
§5.6
利用开环频率特性分析系统的性能（10）
例3 已知最小相角系统 L(w) 如图所示，试确定 (1) 开环传递函数G(s); (2) 由 确定系统的稳定性； (3) 将 L(w) 右移10倍频，讨论对系统的影响。 10 解.(1) G ( s ) s s s( 1)( 1) 0 .1 20 (3) 将 L(w) 右移10倍频后有 100 (2) wc 0.1 10 1 G( s) 1 1 s s s( 1)( 1) 180 90 arctan arctan 1 200 0.1 20 90 84.3 2.86 2.8 0 稳定 wc 1 100 10 10 10 不变 → s 不变 180 90 arctan arctan L(w) 右移后 1 200 wc 增大 → ts 减小 90 84.3 2.86 2.8
90 0 90
希望 L(w) 以-20dB/dec斜率穿越 0dB线，并保持较宽的频段
3. L(w)高频段 ⇔ 系统抗高频噪声能力 G( s) G ( s ) 1 ( s ) ( s ) G( s ) 1 1 G( s)
§5.6
利用开环频率特性分析系统的性能（2）
按时域方法： 48 48 20 G( s) s( s 20 1) s( s 20) G( s) 960 ( s ) 2 1 G ( s ) s 20 s 960
w n 960 31 20 0.3226 2 31
s
0
0
e
1 2
35.3 0 0
0.35
ts
3.5
wn
3.5 0.35 10
§5.6
利用开环频率特性分析系统的性能（7）
(2) 高阶系统
s % 0.16 0.4(
ts wc
1 1) 100% sin
2 1 1 2 1.5 sin 1 2.5 sin 1
§5.6
利用开环频率特性分析系统的性能（4）
K wn 2 v 1
(1) 二阶系统
wn 2 G( s ) s( s 2wn )
G ( jw )
wn
2
w G( jw ) 90 arctan 2wn 2 wn G ( jw c ) 1 2 2 w c w c ( 2wn )
解. 绘制L(w)曲线
wc 20 48 31 31 180 90 arctan
90 57.2 32.8
查 P162 图5-52
32.8
0 0
20
s
0.29
37 0 0
ts
7 w c tan 7 31 tan32.8
自动控制原理
西北工业大学自动化学院
自动控制原理教学组
自动控制原理
本次课程作业(24)
5 — 24, 25, 28(1)
自动控制原理
（第 24 讲）
§5. 线性系统的频域分析与校正
§5.1 §5.2 §5.3 §5.4 §5.5 §5.6 §5.7 §5.8 §5.9 频率特性的基本概念 幅相频率特性（Nyquist图） 对数频率特性（Bode图） 频域稳定判据 稳定裕度 利用开环频率特性分析系统的性能 闭环频率特性曲线的绘制 利用闭环频率特性分析系统的性能 频率法串联校正
(35 90 )
§5.6
利用开环频率特性分析系统的性能（8）
例2 已知单位反馈系统G(s)，求wc, ；确定s, ts。 s 48( 1) 10 G( s ) s s s( 1)( 1) 20 100
解. 绘制L(w)曲线
w c 20 wc 48 2 96 48 10 96 96 96 180 j (wc ) 180 arctan 90 arctan arctan 10 20 100
G0 ( s )
K sv
20 lg G0 20 lg K v 20 lg w G0 v 90
2. L(w)中频段 ⇔ 系统动态性能(s, ts)
最小相角系统 L(w) 曲线斜率与j(w)的对应关系
20dB/dec 40dB/dec 60dB/dec
90 180 270