北航自动控制元件复习知识点(by 12171154 贾永泽)
自动控制知识点
自控原理复习总结1自动控制原理自控控制是指在没有人的直接干预下，利用控制装置操纵受控对象，使被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。
反馈的输出量与输入量相减，称为负反馈；反之，则称为正反馈。
自动控制原理系统基本组成示意图☐测量元件：测量被控对象的需要控制的物理量☐给定元件：给出与期望的被控量相对应的系统输入量。
☐比较元件：把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的输入量进行比较，求出它们之间的偏差。
☐校正元件：也称补偿元件，它是结构或参数便于调整的元件。
对自动控制系统性能的基本要求：稳定性、快速性、准确性系统的传递函数：线性系统，在零初始条件下，输出信号的拉普拉斯变换与输入信号的拉普拉斯变化之比。
（复频域）典型环节：比率环节：不失真、不延迟、成比例地复现输入信号惯性环节：输出量不能瞬时完成与输入量完全一致积分环节：改善系统的稳态性能微分环节：改善系统的动态性能一阶微分环节：振荡环节：输入为一阶跃信号延迟环节：输出波形与输入波形相同，但延迟了时间数学模型：微分方程、传递函数、结构图、信号流图、频率特性等用梅森公式求系统的闭环传递函数：第三章：典型输入信号：动态性能指标：■ 1 ．延迟时间 td ：响应曲线第一次达到稳态值的一半所需的时间，叫延迟时间。
■ 2 ．上升时间 tr ：响应曲线从稳态值的 10% 上升到 90% 所需的时间。
对于有振荡的系统，也可定义为响应从零第一次上升到稳态值所需的时间。
■ 3. 峰值时间 tp ：响应曲线超过其稳态值达到第一个峰值所需要的时间。
■ 4. 调节时间 ts ：指响应到达并保持在稳态值或内所需的时间。
■ 5. 超调量：指响应的最大偏离量 h(tp) 与稳态值的差与稳态值的比，用百分号来表示，即稳态性能指标：稳态误差二阶系统阶跃响应的性能指标：临界阻尼；过阻尼；欠阻尼劳斯判据：系统特征方程式的根全部都再 s 左半平面的充分必要条件是劳斯表的第一列系数全部为正数。
自动控制原理知识点详细整理
1、自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动的按照预定的规律运行。
2、以传递函数为基础的经典控制理论，主要研究单输入单输出、线性定常系统的分析和设计问题。
3、现代控制理论，包括状态空间法、动态规划法、极小值原理、卡尔曼滤波器4、动态规划法是运筹学的一个分支，是求解决策过程最优化的数学方法。
5、极小值原理估计超调和函数极小值点的位置的论断。
6、卡尔曼滤波器是由卡尔曼提出的用于时变线性系统的递归滤波器，将过去的测量估计误差合并到新的测量误差中来估计将来的误差。
7、现代控制理论主要用于研究具有高性能、高精度和多耦合回路的多变量系统的分析和设计问题。
8、自动控制出现了很多分支，如自适应控制、混杂控制、模糊控制以及神经网络控制。
9、自适应控制：自动调整控制系统中控制器参数或控制规律。
10、混杂控制：同时具有几种类型状态变量，变量来自不同标度层次。
11、模糊控制：利用模糊数学的基本思想和理论的计算机控制方法。
实际上是一种非线性控制。
家用电器设备中有模糊洗衣机、空调等，其他方面有地铁靠站停车、汽车驾驶、电梯、机器人等。
12、神经网络控制:在控制系统中采用神经控制这一工具对难以精确描述的复杂的非线性对象进行建模，或充当控制器，或优化计算，或进行推理，或故障诊断等。
13、反馈控制实质上一个按照偏差进行控制的过程。
14、反馈：把输出量送回输入端，并与输入信号相比较产生偏差信号的过程。
15、给定元件：给出系统输入量；测量元件：检测被控量；比较元件：被控量检测到实际值与给定输入量比较，常用比较元件有差动放大器、电桥电路等；放大元件：放大偏差信号；执行元件：推动被控对象，使被控量发生变化；校正元件：即补偿元件，改善系统性能。
16、自动控制系统基本控制方式：反馈控制、开环控制、复合控制17、反馈控制具有抑制任何内、外扰动对被控量产生影响的能力，有较高的控制精度。
自动控制元件绪论
1.什么是自动控制元件
应用在自动控制系统中，起到测量、放大、执行、校正作用的元件。
本课程只涉及基于电磁定律的电磁元件。
2.总结控制系统的基本组成
3.自动控制元件的作用
4.基本电磁定律
一套普通的自动控制系统包括以下几部分：
测量元件——测量被控对象状态
放大元件——将控制器的微弱信号放大给执行元件
执行元件——驱动控制对象直接完成控制任务
校正元件——提高系统精度和动态性能
控制对象——完成任务的机械装置
为了设计一套优良的自动控制系统，必须认真地掌握测量元件、放大元件、执行元件、校正元件、以及控制对象的运动规律。
磁场是由电流和永磁体产生的，一般记为B，记为磁密
4.基本电磁定律
磁路欧姆定律电磁感应定律d e W
dt
Φ=−安培环路定律（全电流定律）l H dl WI •=∑∫
m m mi
F WI R R Φ==∑F m 为磁动势
I 为线圈电流
R m 为磁阻W 为线圈匝数。
北京航空航天大学自动控制原理考研笔记
北京航空航天⼤学⾃动控制原理考研笔记根轨迹法重点掌握：（1）绘制根轨迹；（2）通过根轨迹分析闭环系统的性能；考试点：（⼀）根轨迹的概念和根轨迹⽅程绘制根轨迹的作⽤：判断系统的稳定性、动态性能、稳态性能。
稳定性：根轨迹位于s平⾯左半平⾯，系统稳定。
动态性能：由根轨迹的主导极点来判断。
稳态性能：有⼀个开环极点在坐标原点处，系统是I型系统，则K为静态速度误差系数。
（⼆）绘制根轨迹的过程和步骤画根轨迹不是最终⽬的还要分析系统的开环增益K（或其他可变参数）对闭环极点分布的影响，从⽽得知对系统性能的影响。
牢记P141页画根轨迹图的表。
（三）估算主导极点（1）主导极点的概念主导极点：距虚轴最近且在左半⾯，并且附近没有零点。
（2）开环增益K值对系统稳定性的影响。
（3）根据主要极点和偶极⼦的概念确定系统在某种输⼊作⽤下的调节时间和超调量、阻尼⽐；或者倒过来：有阻尼⽐求调节时间和超调量。
（四）开环零点、极点变化时的根轨迹（⼴义根轨迹）（1）零点变化：；（2）极点变化：；注意：先求出系统的特征⽅程，然后求出系统等效开环传递函数。
（五）模值⽅程和相⾓⽅程会求模值⽅程和相⾓⽅程。
注：点s满⾜模值⽅程，不⼀定是根轨迹上的点，但是满⾜相⾓⽅程的点⼀定是根轨迹上的点。
（六）知识点应⽤讲解1、反馈控制系统的开环传递函数，作系统的相轨迹图。
（注明：此题考察第四章的知识点：画根轨迹，在做这道题之前⼀起回忆画根轨迹的⼏个步骤。
）解：（1）计算系统的开环极点；（2）确定实轴上的根轨迹；（3）渐近线与实轴的交点和交⾓；（4）求实轴上的分离点；（5）根轨迹⾃复数极点的出射⾓；（6）根轨迹与虚轴的交点；（7）画根轨迹。
2、单位负反馈控制系统的开环传递函数，画时，闭环传递函数的根轨迹，并使闭环系统稳定时确定的取值范围。
(完整版)自动控制原理知识点总结
@~@自动控制原理知识点总结第一章1.什么是自动控制？（填空）自动控制：是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。
2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空）开环控制和闭环控制3.开环控制和闭环控制的概念？开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差，控制精度也不高。
闭环控制：控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对被控过程的影响。
主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。
掌握典型闭环控制系统的结构。
开环控制和闭环控制各自的优缺点？（分析题：对一个实际的控制系统，能够参照下图画出其闭环控制方框图。
）4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断）（1）、稳定性：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力（2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的e来表征的（3）、准确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值ss第二章1.控制系统的数学模型有什么？（填空）微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性2.了解微分方程的建立？（1）、确定系统的输入变量和输入变量（2）、建立初始微分方程组。
即根据各环节所遵循的基本物理规律，分别列写出相应的微分方程，并建立微分方程组（3）、消除中间变量，将式子标准化。
将与输入量有关的项写在方程式等号的右边，与输出量有关的项写在等号的左边3.传递函数定义和性质？认真理解。
（填空或选择）传递函数：在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换域系统输入量的拉普拉斯变换之比5.动态结构图的等效变换与化简。
三种基本形式，尤其是式2-61。
主要掌握结构图的化简用法，参考P38习题2-9（a）、（e）、（f）。
（化简）等效变换，是指被变换部分的输入量和输出量之间的数学关系，在变换前后保持不变。
自动控制原理知识点汇总2篇
自动控制原理知识点汇总2篇自动控制原理知识点汇总：第一篇自动控制原理是现代控制工程的基石之一，它涉及到控制系统的设计、分析与运行。
自动控制原理涵盖了许多重要的概念和理论，对于控制工程师和相关领域的研究人员来说，了解并掌握这些知识点是必不可少的。
1. 控制系统的分类控制系统可以分为开环控制系统和闭环控制系统两种类型。
开环控制系统只根据输入信号来控制输出信号，没有考虑反馈信息；闭环控制系统则通过从输出信号中提取反馈信息来调整输入信号，以实现对输出信号的精确控制。
2. 传递函数与状态空间模型传递函数是描述控制系统输入输出关系的数学模型。
它是输入信号和输出信号之间的转移函数，可以通过对传递函数的频域分析来了解系统的特性。
而状态空间模型则是描述系统动态行为的数学模型，可以通过矩阵运算来描述系统的状态和状态变化。
传递函数和状态空间模型是控制系统分析和控制设计的基础。
3. 系统稳定性系统稳定性是衡量控制系统性能的重要指标之一。
稳定系统指的是当系统达到稳定状态时，系统输出不会发生无限增长或无限衰减的情况。
常见的稳定性准则有极点位置判据和Nyquist稳定准则等。
4. PID控制器PID控制器是一种常用的控制器类型，它是通过比较目标值和实际值的偏差，根据比例、积分和微分三个部分计算出控制信号，从而实现对输出值的调节。
PID控制器可以通过合理的参数调整来达到系统的稳定性和快速响应。
5. 反馈控制反馈控制是指通过从输出信号中提取反馈信息，并比较反馈信息与目标值之间的差异来调节输入信号。
反馈控制可以提高系统的稳定性、精度和鲁棒性，常见的反馈控制方法有比例-积分-微分（PID）控制、模糊控制和自适应控制等。
自动控制原理知识点汇总：第二篇6. 调节与跟踪控制调节控制是指控制系统根据设定值调整输出信号，使其逐渐达到设定值附近。
跟踪控制则是指控制系统根据跟踪参考信号，使输出信号与参考信号保持一致。
调节控制和跟踪控制是控制系统常见的两种工作模式。
自动控制基础知识复习
自动控制基础知识复习目录一、自动控制基本概念 (3)1.1 自动控制的基本原理 (4)1.2 自动控制系统的组成 (4)1.3 自动控制系统的分类 (6)二、自动控制系统的数学模型 (7)2.1 线性系统的数学模型 (9)2.1.1 微分方程 (10)2.1.2 积分方程 (11)2.1.3 非线性系统的数学模型 (13)2.2 传递函数 (14)2.3 状态空间表达式 (15)三、自动控制系统的时域分析 (16)3.1 典型输入信号 (18)3.2 系统的稳定性分析 (19)3.3 系统的稳态误差分析 (20)四、自动控制系统的频域分析 (22)4.1 频率特性 (23)4.2 相频特性 (24)4.3 系统的频域性能分析 (26)五、自动控制系统的校正与设计 (27)5.1 校正装置的选择 (28)5.2 串联校正 (30)5.3 并联校正 (31)5.4 反馈控制系统的设计 (32)六、自动控制系统的工程应用 (34)6.1 工业自动化系统 (35)6.2 交通运输系统 (36)6.3 生物医学控制系统 (37)七、智能控制基础 (38)7.1 智能控制的基本概念 (40)7.2 智能控制系统的类型 (41)7.3 智能控制算法简介 (42)八、自动控制系统的仿真与实验 (43)8.1 计算机仿真的基本概念 (45)8.2 自动控制系统的仿真方法 (46)8.3 实验技能与实验指导 (48)九、自动控制技术的发展趋势 (49)9.1 控制理论的发展 (51)9.2 控制设备的智能化 (52)9.3 控制系统的绿色化 (53)一、自动控制基本概念自动控制定义：自动控制是指通过某种装置或系统，使得某一过程或设备能够自动地按照预定的规律或程序运行，而无需人为的干预和调整。
在自动控制系统里，输入信号会激发反馈机制，系统会根据反馈调整其输出以达到预期目标。
系统组成：一个基本的自动控制系统通常由控制器、被控对象、执行器和传感器等部分组成。
自动控制原理复习提纲(版)PDF.pdf
关系。P155（背）
①要求系统稳定，则必须使所有的闭
环极点 si 均位于 s 平面的左半部。
②要求系统的快速性好，应使阶跃响 应式中每个分量衰减得快，则闭环极 点应远离虚轴。要求系统平稳性好， 则复数极点最好设置在 s 平面中与负
实轴成 45。夹角线附近。
③要求动态过程尽快消失，要求系数
6
21. 什 么 是 主 导 极
点，什么是偶极子
p155（背）
主导极点：离虚轴最 近且附近没有闭环 零点的一些闭环极 点（复数极点或实数 极点）对系统的动态 过程性能影响最大， 起着主要的决定的 作用的。 偶极子：将一对靠得 很近的闭环零、极点 称为偶极子 22.什么是最小相位 系统与非最小相位 系统 p162（背） 最小相位系统：系统 的所有开环极点和 零点都位于 s 平面的 左半部 非最小相位系统：s 平面的右半部具有 开环极点或零点的 系统 第五章： 23. 频 率 特 性 的 定 义：（背）线性定常 系统，在正弦信号作 用下，输出的稳态分 量与输入的复数比。 称为系统的频率特 性（即为幅相频率特 性，简称幅相特性）。 24.奈氏曲线 奈奎斯特图是对于一 个连续时间的线性非 时变系统，将其频率 响应的增益及相位以 极座标的方式绘出， 常在控制系统或信号 处理中使用，可以用 来判断一个有回授的 系统是否稳定。奈奎 斯特图上每一点都是 对应一特定频率下的 频率响应，该点相对 于原点的角度表示相 位，而和原点之间的 距离表示增益，因此
线性定常系统（或元件）的传递函数为在零初始条件下，系统（或元件）的输出变量拉氏变换与输入变量拉氏变 换之比。
这里的零初始条件包含两方面的意思，一是指输入作用是在 t=0 以后才加于系统，因此输入量及其各阶导数，在
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D. 复励电动机：有并励和串励两个绕组，他们分别于电枢绕组串联和并联
既可用于轻载或空载，也可用于负载变化较大的场合，应用范围广
1 为他励，2 为并励，3 为串励
14、 直流电机控制 （1）起动：足够大的起动转矩和较小的起动电流，起动电流为额定电流的 1.5-2.5 倍， 分为直接启动和降压起动两种。直接起动起动电流过大，起动转矩更大，一般不允许。 降压启动：需要可调直流电源，先降压，载慢慢提高电压，达到额定值。目前一般采用 可控硅整流电源为起动或调速电源。电枢回路串电阻起动也是降压启动，但电源电压不 变，主机切除启动电阻。接通电枢电压前必须先接通励磁回路，并且励磁绕组必须可靠 连接，不允许磁场突然消失。 （2）制动：机械制动和电气制动 电气制动：使电动机电磁转矩与电机转向相反，励磁方向不变，改变电枢电流的方向 能耗制动（电枢绕组从电源切断）、反接制动（电枢电源反接，要在制动回路 中串入一个大的制动电阻限流）、回馈制动（电机的转速超过理想空载转速） （3）调速：机械调速和电气调速
5
12171154 贾永泽
5、 电动机转动原理：旋转磁场切割转子导体生成感应电动势 B20（Blv 右手定则），感应电 流旋转磁场 I2 生成电磁力 F（ilB 右手定则），进而产生电磁转矩 T，旋转。 转差率：转子转速 n，旋转磁场转速 n0，n<n0，异步电动机。
s
=
������0−������ ������0
=
������������ ������������
+
������������（静态）
国际单位制：������������ = ������������；n 的单位为 rad/s 时：������������ = ������������
12、机械特性：������������ =������������ ������������，������������
定性差，调速范围窄，功率损耗大，不能连续调速
4
12171154 贾永泽 C． 改变励磁磁通调速：通过改变励磁电阻，改变励磁电流和励磁磁通实现调
速。Rf 增大，第一项理想空载转速上升，第二项斜率与磁通的平方成反比， 曲线斜率增大，曲线位于固有特性曲线上方上移且变陡。 可连续调节电阻，无级调速，但只能增加励磁电阻不能减小，磁场只能减 弱。励磁电流小、损耗小、经济、效率高，被称为弱磁调速。可与调压调 速配合使用，增大调速范围。
×
100%，n=（1-s）n0，s=（1~9）%
6、 机械特性：
（1）
定子电路：������1
≈
������1
=
4.44������1������1������，ϕ
=
������1 4.44������1������1
定子感应电动势频率：f1≈������6���0���0，f1=电源频率 f
（2） 转子电路：
第二章 直流电机（重点！）
1、 优点：A.输出转矩大 B.调速范围广，调速特性平滑，控制精度高 C.易于控制，可靠性 高
缺点：有换向器，费工费料，造价高，寿命短，换向条件使直流电机的容量受限。 2、 应用：
A． 高精度位置伺服系统 B． 大转矩设备：轧钢机、电气铁道牵引机、起重机械 C． 用蓄电池做电源的地方：汽车、拖拉机等 D． 家庭：电动缝纫机、电动自行车、电动玩具 3、 电磁力定律：F=IlB，左手定则。l 是每根有效导体的长度，取决于电动机的结构；I 为
转矩平衡方程式：������������������ = ������0 + ������������ + ������ ������������������������（动态），������������������ = ������0 + ������������（静态）
加速：������������ > 0，减速：������������ < 0，匀速：������������ = 0
极距：相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离������������，D 直径，p 磁极对数
2������
10、 电机铭牌： 型号：Z2-41，Z 直流电动机，2 第二次统一设计，4 机座号，1 电枢铁心长度序号 额定电压：额定工作状态下的输入电压（电动机）；额定工作状态下的输出电压（发电 机）。 额定电流：电动机长期连续运行时从电源输入的电流；发电机长期连续运行时供给负载 的电流。 额定转速：电动机额定运行时，转轴的转速 额定功率：电动机额定运行状态下，轴上输出的机械功率；发电机指供给负载的电功率。 额定激励电流：电动机额定运行下，通过励磁绕组的电流称为额定励磁电流。
B. 并励电动机：励磁绕组和电枢电阻并联，由同一的直流电源供电
电源电流为电枢电流 Ia 和励磁电流 If 之和。励磁电流一般为电枢电流 5%，为了降低 损耗。励磁绕组一般导线细、匝数多、电阻大。适用于复杂变化大而转速要求基本
不变。
C. 串励电动机：励磁绕组和电枢电阻串联后接入直流电源
Ia 和 If 相同，电流一般比较大，励磁绕组导线粗、匝数少、电阻小。不允许轻载或 空载运行，启动转矩大、过载能力强
转子感应电动势频率：������2
=
������0−������ ������
60
=
������0−������ ������0
×
������0������ 60
=
������������1
������2 = 4.44������2������2������ = 4.44������1������2������ n=0（s=1）时，f2 最高，且 E2 最大：������20 = 4.44������1������2������，������2 = ������������20
������������
������������
������������
电压平衡方程式：������������
=
������������
������������������ ������������
+
������������ ������������
+
������������（动态），������������
2
12171154 贾永泽
每根导体中的电流，与电枢电流 Ia 成正比。 4、 电磁感应定律：e=vBl，右手定则。v 为导体运动的线速度，电枢电动势与每根导体中
的感应电动势成正比。 5、 直流电动机电磁转矩：T=CTΦIa，CT（N·m）电磁转矩系数；Φ（Wb）每极磁通；Ia（A）
电枢电流。 6、 电枢电动势：Ea=CeΦn，Ce 电枢电动势系数；n 电动机转速。Ea 与每极磁通Φ和转速 n 成
5、 传感器：非电物理量转换为与之有确定对应关系的电量输出的器件或装置。
传感器基本特性：感受被测非电量的变化并不失真地变换成相应的电量 6、 静态响应特性：非线性度、迟滞、灵敏度、精度、分辨力、测量范围、死区
灵敏度：单位输入量的变化所引起传感器输出量的变化
1
线性度：输出与输入之间数量关系的线性程度
=
������
−
������������ ������������ ������
=
������−������������������������，������
������������ ������
=
������������ ������������������
3
12171154 贾永泽
������
12171154 贾永泽
自动控制元件复习知识点
第一章 绪论
1、 自动控制元件分类： A． 执行元件：其功能是驱动控制对象，控制或改变被控量（输出量）。 B． 测量元件：其功能是将被测量检测出来并转换成另一种容易处理和使用的量（如电 压）。测量元件一般称为传感器，在过程控制中又称为变送器。
2、 电机：电机是根据电磁感应定律和电磁力定律实现机电能量转换的机械。 工作原理：电磁学基本定律 电动机：拖动生产机械，电能机械能 发电机：作为电源，机械能电能
第三章 交流电机
1、 交流电动机就是你直接使用交流电的电动机
2、 优点：五环向前和电刷，减少了对电机维护工作和降低了对工作环境的要求； 转矩、转速、功率不受电机换向条件的限制，高转速、大转矩、大容量电机； 结构简单、坚固耐用； 电源易得。
缺点：控制性能差，控制装置复杂，控制位置难 3、 构成：
定子：定子铁心、定子绕组、机座 转子：转子铁心、转子绕组（鼠笼式转子、绕线式转子）
������
=
������ ������������Φ
−
������������ ������������������������Φ2
������，T
不变，改变
U、Ra
Байду номын сангаас
和Φ进行调速
A． 调压调速：调速范围大，机械特性曲线硬度不变，多用于他励直流电动机
调速
B． 电枢回路串电阻调速：设备简单、操作方便；机械特性曲线变软，运行稳
=
������−������������������Φ������������ ������������Φ
=
������ ������������Φ
−
������������ ������������������������Φ2