电气及其自动化专业培训课程(ppt 63页)
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电气工程及其自动化专业教学课件
1
系统需求分析
了解工业控制系统中的需求分析方法和技术，并进行实际案例研究。
2
系统设计与集成
学习工业控制系统设计和集成的最佳实践，包括传感器选择、用调试过程，以确保系统的稳定性和可靠性。
电气CAD绘图技能
1 绘图软件
学习最流行的电气CAD绘图软件，如AutoCAD和EPLAN，以及其基本操作和功能。
2 电气符号
熟悉常用电气符号和标准，以便正确绘制电气图纸。
3 图纸设计
掌握电气图纸的设计原则和技巧，以便有效传达电气系统的信息和布局。
总结与未来展望
回顾本课件内容，总结电气工程及其自动化专业的重要性和潜力，并展望未 来的发展和挑战。
教学目标
1 培养技能
通过课程教学，帮助学生培养所需的电气工程及其自动化相关技能。
2 加强实践
提供实际项目和实验，以加强学生在实践中应用所学知识的能力。
3 激发创新
培养学生创造性思维和解决复杂问题的能力，以推动行业创新。
电路分析基础
基本原理
介绍电气电路中的基本元件和电路分析的核心概念。
电路模型
了解电路模型的概念，并学习如何应用不同的模型进行电路分析。
PLC编程基础
PLC介绍
了解可编程逻辑控制器（PLC）的基本原理、功能和应用，并学习PLC的基本编程概念。
PLC编程语言
掌握PLC编程语言（如Ladder Diagram和Structured Text）的基础知识和应用技巧。
实际案例
通过实际案例，展示如何使用PLC编程实现自动控制系统。
工业控制系统设计
故障诊断
探索常见电路故障的诊断方法和故障排除技术。
电力电子学原理
功率半导体器件
电气知识培训ppt课件完整版
电气知识培训ppt课件完整版
目录
• 电气基础知识 • 电力系统概述 • 电气设备与运行 • 电力电子技术 • 电力系统自动化与智能化 • 电气安全与防护
01
电气基础知识
电流、电压和电阻
03
电流
电压
电阻
电荷的定向移动形成电流，正电荷定向移 动的方向规定为电流方向。
电压是衡量单位电荷在静电场中由于电势 不同所产生的能量差的物理量。
灭火方法与注意事项
切断电源，使用干粉、二氧化碳或泡沫灭火器等不导电的灭火器材 进行灭火。
雷电与静电的防护
雷电的危害
雷电放电时产生极高的电压 和电流，可能导致人员伤亡 、设备损坏和火灾等。
防护措施
安装避雷针、避雷带或避雷 网等接闪器；将建筑物内的 金属物体与防雷装置连接； 采用防雷接地等措施。
静电的危害
THANKS
电磁感应与电磁场
电磁感应
电磁感应是指放在变化磁通量中的导体，会产生电动势。此 电动势称为感应电动势或感生电动势，若将此导体闭合成一 回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流。
电磁场
变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场， 这就是电磁场。变化的电场和变化的磁场是相互联系的，它 们形成统一的电磁场。
对电力系统进行实时控制，包括PID 控制、模糊控制、神经网络控制等 。
计算机技术
进行数据处理和分析，包括数据采 集、存储、处理、显示等。
保护技术
对电力系统进行故障检测和隔离， 包括过流保护、差动保护、距离保 护等。
电力系统智能化的概念与发展
01 02
电力系统智能化的定义
在电力系统自动化的基础上，利用人工智能、大数据、云计算等先进技 术，实现电力系统的自适应、自学习、自优化等功能，进一步提高电力 系统的运行水平和效率。
目录
• 电气基础知识 • 电力系统概述 • 电气设备与运行 • 电力电子技术 • 电力系统自动化与智能化 • 电气安全与防护
01
电气基础知识
电流、电压和电阻
03
电流
电压
电阻
电荷的定向移动形成电流，正电荷定向移 动的方向规定为电流方向。
电压是衡量单位电荷在静电场中由于电势 不同所产生的能量差的物理量。
灭火方法与注意事项
切断电源，使用干粉、二氧化碳或泡沫灭火器等不导电的灭火器材 进行灭火。
雷电与静电的防护
雷电的危害
雷电放电时产生极高的电压 和电流，可能导致人员伤亡 、设备损坏和火灾等。
防护措施
安装避雷针、避雷带或避雷 网等接闪器；将建筑物内的 金属物体与防雷装置连接； 采用防雷接地等措施。
静电的危害
THANKS
电磁感应与电磁场
电磁感应
电磁感应是指放在变化磁通量中的导体，会产生电动势。此 电动势称为感应电动势或感生电动势，若将此导体闭合成一 回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流。
电磁场
变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场， 这就是电磁场。变化的电场和变化的磁场是相互联系的，它 们形成统一的电磁场。
对电力系统进行实时控制，包括PID 控制、模糊控制、神经网络控制等 。
计算机技术
进行数据处理和分析，包括数据采 集、存储、处理、显示等。
保护技术
对电力系统进行故障检测和隔离， 包括过流保护、差动保护、距离保 护等。
电力系统智能化的概念与发展
01 02
电力系统智能化的定义
在电力系统自动化的基础上，利用人工智能、大数据、云计算等先进技 术，实现电力系统的自适应、自学习、自优化等功能，进一步提高电力 系统的运行水平和效率。
电气工程及其自动化专业导论PPT课件
对大部分人来说应当立足于实际应用再根据需要进行适当应用研究四就业前景及方向核心课程电路理论模拟电子技术数字电子技术微机原理与应用计算机语言与程序设计信号分析与处理自动控制原理选修课程dsp技术与应用其他工程技术型学科基础课三专业课程其他专业基础课三专业课程核心课程其他选修课程电气cad基础其他专业方向课程三专业课程就业前景
电气工程及其自动化
专业导论
前言：专业导读
一、专业简介 二、培养目标 三、主要课程 四、就业前景及方向 五、个人要求
一、专业简介
电气工程及其自动化专业是 电气信息领域的一门新兴学科， 但由于和人们的日常生活以及工 业生产密切相关，发展非常迅速， 现在也相对比较成熟。已经成为 高新技术产业的重要组成部分， 广泛应用于工业、农业、国防等 领域，在国民经济中发挥着越来 越重要的作用。
四、就业前景及方向
电气工程的重要作用
电气工程是现代社会的重要支柱
不论是电气时代还是信息时代，都是建 立在对电能的利用与控制上。
电是能量转换的枢纽和信息的载体。
电能普遍应用在人民生活和社会生产中， 为提高现代社会的生活水平及文明程度 奠定了物质基础。
四、就业前景及方向
发展前景：“自动化”
五、个人要求
知识要求 ：
具有较扎实的自然科学基础理论知识，掌握高等数 学、线性代数、大学物理、计算机应用技术等基础 知识 ； 系统掌握本专业领域必需的较宽的技术理论知识， 主要包括电路理论、电子技术、电机拖动、控制理 论、计算机软硬件基本原理与应用等 ； 掌握电气制图与机械工程制图的基本知识 ； 掌握自动化仪表、工业过程控制、计算机控制与仿 真等方面的知识 。 了解本学科的理论前沿和发展动态，熟悉电气安 全标准。
工程技术型专业方向课程
电气工程及其自动化
专业导论
前言：专业导读
一、专业简介 二、培养目标 三、主要课程 四、就业前景及方向 五、个人要求
一、专业简介
电气工程及其自动化专业是 电气信息领域的一门新兴学科， 但由于和人们的日常生活以及工 业生产密切相关，发展非常迅速， 现在也相对比较成熟。已经成为 高新技术产业的重要组成部分， 广泛应用于工业、农业、国防等 领域，在国民经济中发挥着越来 越重要的作用。
四、就业前景及方向
电气工程的重要作用
电气工程是现代社会的重要支柱
不论是电气时代还是信息时代，都是建 立在对电能的利用与控制上。
电是能量转换的枢纽和信息的载体。
电能普遍应用在人民生活和社会生产中， 为提高现代社会的生活水平及文明程度 奠定了物质基础。
四、就业前景及方向
发展前景：“自动化”
五、个人要求
知识要求 ：
具有较扎实的自然科学基础理论知识，掌握高等数 学、线性代数、大学物理、计算机应用技术等基础 知识 ； 系统掌握本专业领域必需的较宽的技术理论知识， 主要包括电路理论、电子技术、电机拖动、控制理 论、计算机软硬件基本原理与应用等 ； 掌握电气制图与机械工程制图的基本知识 ； 掌握自动化仪表、工业过程控制、计算机控制与仿 真等方面的知识 。 了解本学科的理论前沿和发展动态，熟悉电气安 全标准。
工程技术型专业方向课程
电气培训课件课件PPT
安全第一原则
在进行电气操作时，始 终将安全放在首位，遵 循安全规程，确保操作
过程的安全性。
设备检查
在操作前，应检查电气 设备是否正常，确保没 有损坏或故障，以避免
潜在的安全风险。
遵循操作步骤
严格按照操作步骤进行 ，不要省略或跳过任何 步骤，以免造成设备损
坏或人员伤亡。
常见电路搭建与调试
电路设计
01
发电机
发电机是一种将机械能转换为电能的装置，通常由转子、定子和励磁系统等部分组成。发电机按照工 作原理可以分为直流发电机和交流发电机。直流发电机又可以分为永磁式和电磁式，交流发电机则可 以分为异步发电机和同步发电机。
变压器
变压器的工作原理
当交流电压施加在变压器的初级绕组时，会在铁芯中产生变 化的磁场，这个磁场会在次级绕组中产生感应电动势，从而 实现了电压的转换。
根据实际需求，合理设计电路，确保电路功能 完备、安全可靠。
元件选择
02
选择合适的电气元件，确保元件质量可靠、性 能稳定，以满足电路需求。
搭建过程
03
按照电路图，正确连接各元件，确保连接牢固、 接触良好、布线规范。
调试步骤
04
在电路搭建完成后，进行调试，检查电路功能 是否正常，及时发现并解决存在的问题。
问题解决能力。
THANKS
电气在生活中的应用
总结词
电气在生活中的应用非常广泛，了解这些应用有助于更好地理解电气知识在实际 中的应用。
详细描述
在家庭中，电气应用包括照明、空调、冰箱、洗衣机等家电设备；在工业中，电 气应用包括电动机、自动化生产线、电力输送等；在交通领域，电气应用包括电 动车、地铁等。
电气安全注意事项
总结词
电气工程及其自动化讲座ppt课件
5
专业方向 基本能力
• 1．具有坚实的专业基础知识，主要包括 电路、电机学、电力系统分析、自动控制 原理、电力电子技术、信号与系统、高电 压技术、微机原理及应用、电气测试技术、 电子电路基础等。
• 2．系统地掌握本专业专业理论知识，包 括供电工程、继电保护、电气工程概预算、 工厂电气控制、工业自动化控制等，了解 本专业的学科前沿及发展趋势。
– 现代交通运输中的电力牵引，如：电力机车、 地铁、磁悬浮列车、无轨电车、电动汽车等；
– 民航、铁路、城市交通的信号、照明、控制 等。
4. 现代社会
– 社会服务中，电器被广泛地使用；
5. 现代家庭
– 社会服务和家庭生活中，家用电器被广泛地 使用；
11
近年来，我专业毕业生主要分配 走向
• 工程局 • 大中型工厂，大型公司 • 建筑公司 • 电厂、供电局 • 读研，继续深造
基本内容：逻辑代数基础、门电路、组合逻
辑电路、触发器、时序逻辑、电路脉冲波形
的产生和整形、大规模集成电路、模-数和
数-模转换
26
主要专业基础与专业课介绍
电力电子技术
性质：本课程是一门专业基础课，是一门理 论与应用紧密结合，实践性很强的课程。电 力电子技术是利用电力电子器件实现对电力 的电压、电流、频率和波形等进行变换和控 制，以满足不同的应用且达到最佳使用电能 的技术。先修课程是《电路》、《电子技术 基础》；
基本内容：静电场、恒定电场、恒定磁场、 边值问题、时变场
31
主要专业基础与专业课介绍
电力系统分析
性质：本课程是本专业最重要的一门专业基 础课程，三大骨干课程之一。主要讲述电力 系统的电磁暂态过程、故障分析和电力系统 稳态运行有关的概念、分析及计算等。其先 修课程主要为《电路》、《电机学》等。
专业方向 基本能力
• 1．具有坚实的专业基础知识，主要包括 电路、电机学、电力系统分析、自动控制 原理、电力电子技术、信号与系统、高电 压技术、微机原理及应用、电气测试技术、 电子电路基础等。
• 2．系统地掌握本专业专业理论知识，包 括供电工程、继电保护、电气工程概预算、 工厂电气控制、工业自动化控制等，了解 本专业的学科前沿及发展趋势。
– 现代交通运输中的电力牵引，如：电力机车、 地铁、磁悬浮列车、无轨电车、电动汽车等；
– 民航、铁路、城市交通的信号、照明、控制 等。
4. 现代社会
– 社会服务中，电器被广泛地使用；
5. 现代家庭
– 社会服务和家庭生活中，家用电器被广泛地 使用；
11
近年来，我专业毕业生主要分配 走向
• 工程局 • 大中型工厂，大型公司 • 建筑公司 • 电厂、供电局 • 读研，继续深造
基本内容：逻辑代数基础、门电路、组合逻
辑电路、触发器、时序逻辑、电路脉冲波形
的产生和整形、大规模集成电路、模-数和
数-模转换
26
主要专业基础与专业课介绍
电力电子技术
性质：本课程是一门专业基础课，是一门理 论与应用紧密结合，实践性很强的课程。电 力电子技术是利用电力电子器件实现对电力 的电压、电流、频率和波形等进行变换和控 制，以满足不同的应用且达到最佳使用电能 的技术。先修课程是《电路》、《电子技术 基础》；
基本内容：静电场、恒定电场、恒定磁场、 边值问题、时变场
31
主要专业基础与专业课介绍
电力系统分析
性质：本课程是本专业最重要的一门专业基 础课程，三大骨干课程之一。主要讲述电力 系统的电磁暂态过程、故障分析和电力系统 稳态运行有关的概念、分析及计算等。其先 修课程主要为《电路》、《电机学》等。
电气及其自动化专业培训课件(ppt 52张PPT)
a0 0, a1 0, a2 0, a3 0
解题过程：
（2）列劳斯表
例5：已知系统特征方程
试用劳斯判据判别系统的稳定性。
解题过程：
（1）系统稳定的必要条件是特征方程式的系数均 并且没有缺项，所以满足必要条件
解题过程：
（2）列劳斯表
例6：已知系统特征方程
试用劳斯判据判别系统的稳定性。
2、稳定性是控制系统的一种固有特性，只取
3、系统稳定性是指自由响应（零输入响应）
为零时的稳定性。
的稳定性，即讨论系统输入为零，初始偏差
第3节 线性定常系统的稳定性
系统用微分方程描述，如何确定系统是否
线性定常系统稳定的充分必要条件
设n 阶线性定常系统的微分方程为
对上式作拉氏变换，得
当 R(s)=0 ，得到在初始状态影响下系统的时
U i (s) U C (s) I (s) R U C (0) 1 U C (s) I (s) sC s
解题步骤： （3）合并得到输出的拉普拉斯变换为
U i (s) RCU C (0) U C (s) 1 RCs 1 RCs
（4）对系统进行拉普拉斯反变换，
1
U i (s) 1 RCU C (0) U C (t ) L [ ] L [ ] 1 RCs 1 RCs t 1 U i ( s ) L [ ] U C (0)e RC 动 1 RCs 稳态响应
31、知技并重，德行为先。 32、生活的理想，就是为了理想的生活。 —— 张闻天 33、贫不足羞，可羞是贫而无志。 —— 吕坤 34、你若要喜爱你自己的价值，你就得给世界创造价值。 —— 歌德 35、社会犹如一条船，每个人都要有掌舵的准备。 —— 易卜生 36、人生不是一种享乐，而是一桩十分沉重的工作。 —— 列夫· 托尔斯泰 37、生活只有在平淡无味的人看来才是空虚而平淡无味的。 —— 车尔尼雪夫斯基 38、先相信你自己，然后别人才会相信你。 —— 屠格涅夫 39、谁给我一滴水，我便回报他整个大海。 —— 华 梅 40、对人不尊敬，首先就是对自己的不尊敬。 —— 惠特曼 41、一个人的真正伟大之处就在于他能够认识到自己的渺小。 —— 保 罗 42、自我控制是最强者的本能。 —— 萧伯纳 43、勿以恶小而为之，勿以善小而不为。惟贤惟德，能服于人。 —— 刘备 44、要使别人喜欢你，首先你得改变对人的态度，把精神放得轻松一点，表情自然，笑容可掬，这样别人就会对你产生喜爱的感觉了。 —— 卡耐基 45、有谦和、愉快、诚恳的态度，而同时又加上忍耐精神的人，是非常幸运的。 —— 塞涅卡 46、人的一生可能燃烧也可能腐朽，我不能腐朽，我愿意燃烧起来！ —— 奥斯特洛夫斯基 47、我们应该注意自己不用语言去伤害别的同志，但是，当别人用语言来伤害自己的时候，也应该受得起。 —— 刘少奇 48、人生犹如一本书，愚蠢者草草翻过，聪明人细细阅读。为何如此. 因为他们只能读它一次。 —— 保 罗 49、无论你怎样地表示愤怒，都不要做出任何无法挽回的事来。 —— 培 根 50、人生就象弈棋，一步失误， 全盘皆输，这是令人悲哀之事；而且人生还不如弈棋，不可能再来一局，也不能悔棋。 —— 弗洛伊德 51、在你发怒的时候，要紧闭你的嘴，免得增加你的怒气。 —— 苏格拉底 52、 路是脚踏出来的，历史是人写出来的。人的每一步行动都在书写自己的历史。 —— 吉鸿昌 53、 最本质的人生价值就是人的独立性。 —— 布迪曼 54、 谁若想在困厄时得到援助，就应在平日待人以宽。 —— 萨迪 55、 人世间没有比互相竭尽全心、互相尽力照料更加快乐的了。 —— 西塞罗 56、 不良的习惯会随时阻碍你走向成名、获利和享乐的路上去。 —— 莎士比亚 57、 容易发怒，是品格上最为显著的弱点。 —— 但 丁 58、 对一个尚未成熟的少年来讲，坏的伙伴比好的老师起的作用要大得多。 —— 伊 索 59、 决定一个人的一生，以及整个命运的，只是一瞬之间。 —— 歌德 60、 生气的时候，开口前先数到十，如果非常愤怒，先数到一百。 —— 杰弗逊
电气及其自动化专业培训课件
思考： 如图是一个由电阻与电容构成的RC低通滤波电路， 其中Ui为输入电压，UC为输出电压，试问该低通滤波电 路系统稳定吗？
当输入电压Ui（s）=0时，有
U
C
(t
)
U
C
(0)e
t T
,
T RC
UC () 0
第 节 线性定常系统的稳定性
一个问题
特征方程的根无法直接求出，那怎么判断稳定性部，即：
Re(si ) 0
i 1,n, si为特征根
或者称所有特征根位于S平面的开左半部分。
j
S平面
0
例2 一个系统的闭环传递函数为：
(s) C(s)
(s 6)(s 16)
R(s) (s 8)(s 9)(s 4 j5)(s 4 j5)
试说明系统的稳定性。
解 ： 系 统 的 特 征 方 程：为 (s 8)(s 9)(s 4 j5)(s 4 j5) 0 对 应 的 四 个 特 征 根 分为别： s1 8, s2 9, s3,4 4 j5 可 见 ， 其 实 部 全 部 为数负， 该 系 统 是 稳 定 的 。
• 2、Our destiny offers not only the cup of despair, but the chalice of opportunity. (Richard Nixon, American President )命运给予我们的不是失望之酒，而是机会之杯。二〇二一年五月二十六日2021年5月26 日星期三
第 章 控制系统的时域分析
稳 准 快
• 稳定性概念与充分必要条件 • 劳斯判据与赫尔维茨判据 • 稳态裕度
• 稳态误差的定义 • 稳态误差分析与计算 • 静态误差系数
• 一阶系统的动态响应分析 • 二阶系统的动态响应分析 • 高阶系统的动态响应
电气自动化技术专业培训PPT(共48页)
一、专业设置背景---人才需求调研
邮件咨询 电话访问 实地走访
一、专业设置背景---专业定位
本专业的人才培养定位
岗位升迁
电气设备维修与 管理人才金字塔 结构
电气自动化设备管理工程师、设计师
电气技术员、维修电 工
基本操作工
职业生 涯的目 标岗位
工作2至 3年后的
岗位
毕业生 初就业 的岗位
一、专业设置背景---专业定位
说专业——电气自动化技术专业 C l i c kFra bibliotektoadd
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text
机电工程系
汇报人：张月华
提升教学水平 培养优质人材
1、专业建设背景 2、人才培养模式
汇
3、课程体系和课程教学改革
报 提
4、师资队伍建设
纲
5、教学条件及资源
6、教学管理
7、专业培养特色 8、问题与思考
一、专业设置背景---宏观背景
自
核心技术
动
化
电工电子
电气控制
电气设备
技
技术
技术
及系统安 调维技术
❖ 本专业人才培养改革方案立足国家装备制造业发 展的社会背景，以及电气自动化技术在行业企业 最新应用动态，专业建设发展与行业技术发展力 求保持同步。根据高技能人才培养的实际需要， 以就业为导向，工学一体，产学结合，突出特色 培养，为河北省和环渤海经济圈的经济发展提供 电气自动化技术人才支持。
❖ 专业建设与地方经济特点相结合，针对衡水地区 的企业规模与产业结构，面向我省机电行业中小 企业，生产现场一线技术岗位，侧重电气设备的 控制、使用、安装调试、技术管理与维护；工厂 电气设备的维修；电气产品的辅助设计等相关专 业领域的专门技术能力的人才培养。
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1
A1
C
(s)(s
s1
) s s1
2
1
2 1(
2 1)
A2
C
(s)(s
s2
) s
s2
2
1
2 1(
2 1)
➢ 拉氏反变换可得过阻尼系统的单位阶跃响应：
c(t) 1
1
e( 2 1)nt
2 2 1( 2 1)
1
e( 2 1)nt (t 0)
2 2 1( 2 1)
稳态分量：1 暂态分量：两个指数函数之和，指数部分由系统传递 函数极点确定。
讨论：
过阻尼系统是两个惯性环节的串联。
有关分析表明，当 时1，两极点s1和s2与虚轴的 距
离相差很大，此时靠近虚轴的极点所对应的惯性环节 的时间响应与原二阶系统非常接近，可以用该惯性环 节来近似原来的二阶系统。即有
C(s)
1 n
n
2 1
s1
R(s) s n n 2 1 s s1
1 斜率
0
T
A
2T
3T
63.2 % 86.5 % 95% 98.2 % 99.3 %
4T
5T
t
性能指标
1.调整时间ts 经过时间3T～4T，响应曲线已
达稳态值的95%～98%，可以认为其调整
过程已完成，故一般取ts=(3～4)T。 2. 稳态误差ess 系统的实际输出h(t)在时间t
趋于无穷大时，接近于输入值，即
s1
jn 1 2
n 0
s2
jn 1 2
(a) 0 1
j
[s]
s1
s2
0
(c) 1
j
[s]
s1 s2
n
0
(b) 1
j
[s]
s1
n
0
s2
(d) 0
(1). 欠阻尼 0 1
s1, s2 n jn 1 2 是一对共轭复数根。 (2). 临界阻尼 1
s1, s2 n (3). 过阻尼 1
c(t) L1[C(s)]
下面按阻尼比分别讨论。
1. 过阻尼(ζ>1)
s1,2 n n 2 1
这种情况下，系统存在两个不等的负实根，则
C(s)
n2
2 n
s(s2 2ns n2 ) s(s s1)(s s2 )
A0 A1 A2 s s s1 s s2
A0
C(s)s s0
ess
lim[c(t) r(t)]
t
0
3. 超调量Mp 一阶系统的单位阶跃响应为非 周期响应，故系统无振荡、无超调，Mp=0。
一阶系统的单位脉冲响应
当输入信号r(t)=δ(t)时，系统的输出称为
单位脉冲响应，记为g(t)。
当r(t)=δ(t)， 即R(s)=1时，
有
G(s) C(s) R(s) 1
第10讲 一阶与二阶系统的 时域响应
稳 准 快
• 稳定性概念与充分必要条件 • 劳斯判据与赫尔维茨判据 • 稳定裕度
• 稳态误差的定义 • 稳态误差分析与计算 • 静态误差系数
• 一阶系统的动态响应分析 • 二阶系统的动态响应分析 • 高阶系统的动态响应
知识点1：一阶系统的时域响应
数学模型
能够用一阶微分方程描述的系统为一阶系 统，其传递函数为
T 1——系统振荡周期
n
系统的特征方程为
D(s)
s2
2 n s
2 n
0
特征根为 s1,2 n n 2 1
二阶系统的特征根（极点）分布 ➢ 求解二阶系统特征方程，
可得
s2 2ns n2 0
s1, s2 n n 2 1 n jn 1 2 j
( 1) ( <1)
j
[s]
➢ 过阻尼系统稳态值和最终误差
h() 1 es1t |t 1 e(n n 2 1)t |t 1
e() 0
➢过渡过程时间（按近似后一阶系统求出）
ts (3 ~ 4)
(
1
2 1)n
2. 当0<ζ<1时，系统有一对实部为负的共轭
复根，称为欠阻尼状态。 在欠阻尼状态下，系统的两个闭环极点为一对
C 3T 1 1 K 1 K
D 3T 0
知识点2 二阶系统的时域响应
二阶系统的数学模型
典型二阶系统的 结构图如图3-14所示， 其闭环传递函数为
C(s) R(s)
s2
2 n
2 n s
2 n
典型二阶系统结构图
或
C(s)
1
R(s) T 2s2 2Ts 1
其中ζ ——系统的阻尼比 ωn——系统的无阻尼自然振荡角频率
)
L1[C(s)]
L1
1 Ts
1
R(s)
t
1e T
t0
系统输入为单位阶跃函数，有
r(t) 1(t)
R(s) 1
s
则系统输出的拉氏变换为
111 T
C(s)
，
Ts 1 s s Ts 1
对输出响应进行拉氏反变换，得
h(t) L1[
1
1] L1[1] L1[ T
t
] 1e T
Ts 1 s
s
Ts 1
是两个相同的负实根。
s1, s2 n n 2 1 是两个不同的负实根。 (4). 无阻尼 0
s1, s2 jn
是一对共轭纯虚数根。
二阶系统的单位阶跃响应
对于单位阶跃输入
r(t) 1(t) 于是
R(s) 1 s
C(s)
s2
2 n
2n
s
2 n
1 s
由拉氏反变换可以得到二阶系统的单位阶跃响应为
讨论：
➢ 1是稳态分量，由输入信号决定。
➢
t
eT
是
瞬态
分
量
（暂
态
分
量
），
它
的
变化
规
律
由传递函数的极点-1/T或时间常数T决定。
➢ 当时间t趋于无穷大时型数值
➢ 所以，一阶系统的单位阶跃响应是一条指数上 升、渐近趋于稳态值的曲线。
0.632
共轭复极点，即
s1` ,2 n jn 1 2 n jd
其中，d n 1 称 为2 阻尼振荡角频率。
此时，系统具有一对共轭复数极点，则
C(s)
2 n
s(s2 2ns n2 )
1 s
(s
s n n )2 (1
2 )n2
(s
n n )2 (1
2
)
2 n
C(s) 1 R(s) Ts 1
惯性环节
其中T——一阶系统的时间常数 。
R(s) + E(s) 1 C(s)
-
Ts
R(s)
1 C(s)
Ts 1
G(s) C(s) 1 R(s) Ts 1
一阶系统单位阶跃响应
当r(t)=1(t)时，一阶系统的输出c(t)称为 单位阶跃响应，记作h(t)。
h(t
R(s)
Ts 1
G(s) L1[
1
]
1
t
eT
Ts 1 T
g (t ) 1/T
t=0时的斜率？
0
T
2T
3T
4T
5T
t
例1.
设某一单位负反馈控制系统的开 环传递函数为 K ，则闭环系统 单位阶跃响应的Ts 调1 整时间 ts (5%) 以及闭环单位阶跃响应的稳态误
差为（ ）
A 3T
B 3T 1 KK