自动控制原理学习

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自动控制原理学习资料

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《自动控制原理》学习资料第一章 自动控制概论1、教学目的: 掌握自动控制系统组成结构和基本要素,理解自动控制的基本控制方式和对系统的性能要求,了解一些实际自动控制系统的控制原理。

2、基本要求: 掌握基本概念:自动控制、反馈、控制系统的构成。

要求初步了解如何由系统原理图形成系统的原理方块图及判别控制方式的方法。

要求初步了解本门课程的意义与作用。

一、自动控制的任务通常,在自动控制技术中,把工作的机器的设备称为被控对象,把表征这些机器设备工作状态的物理参量称为被控量,而对这些物理参量的要求值称为给定值或希望值(或参考输入)。

则控制的任务可概括为:使被控对象的被控量等于给定值。

下面通过具体例子来说明自动控制和自动控制系统的概念。

图1-1 水位自动控制系统水位自动控制系统:控制任务:维持水箱内水位恒定;控制装置:气动阀门、控制器;受控对象:水箱、供水系统;被控量:水箱内水位的高度;给定值:控制器刻度盘指针标定的预定水位高度;测量装置:浮子;比较装置:控制器刻度盘;干扰:水的流出量和流入量的变化都将破坏水位保持恒定;由此可见:自动控制即没有人直接参与的控制,其基本任务是:在无人直接参与情况下,只利用控制装置操纵被控对象,使被控制量等于给定值。

自动控制系统:指能够完成自动控制任务的设备,一般由控制装置和被控对象组成。

二、自动控制的基本方式图1-2 自动控制方框图在上图中,除被控对象外的其余部分统称为控制装置,其必须具备以下三种职能部件。

测量元件:用以测量被控量或干扰量。

比较元件:将被控量与给定值进行比较。

执行元件:根据比较后的偏差,产生执行作用,去操纵被控对象。

参与控制的信号来自三条通道,即给定值、干扰量、被控量。

下面根据不同的信号源来分析自动控制的几种基本控制方式:按给定值操纵的开环控制;按干扰补偿的开环控制;按偏差调节的闭环控制。

1、按给定值操纵的开环控制开环控制——系统的输出端与输入端之间不存在反馈回路,输出量对系统的控制作用没有影响。

【2024版】自动控制原理经典部分课程教学大纲

【2024版】自动控制原理经典部分课程教学大纲

可编辑修改精选全文完整版《自动控制原理(经典部分)》课程实验教学大纲课程编号课程名称(中文)自动控制原理(经典部分)课程名称(英文)Theory of Automatic Control(classical)实验性质非独立设课课程属性专业基础适用专业自动化先修课程数学分析,高等代数,复变函数与积分变换,电路,模拟电子技术,数字电子技术总学时90 实验学时18 总学分 5制定单位信息与电气工程学院制定时间一、实验的性质、目的和任务《自动控制原理》课是自动化专业的专业基础课程,自动控制原理实验课程是一门理论验证型实验课程,结合自动控制理论课开设了一系列相应的实验,使学生理论与实践结合,更好的掌握控制理论。

通过实验,学生可以了解典型环节的特性、模拟方法及控制系统分析与校正方法,掌握离散控制系统组成原理、调试方法;使学生加深对控制理论的理解和认识,同时有助于培养学生分析问题和解决问题的工程综合能力,拓宽学生的专业面和知识面,为以后的深入学习与工作打下扎实的基础。

二、实验的基本内容与要求序号实验项目学时数内容与要求实验属性必开选开1 典型环节的时域响应2 (1)掌握自动控制原理实验箱的使用方法。

(2)学习用电路构成所需要的系统仿真模型(传递函数)。

(3)掌握典型环节模拟电路的研究方法,观测各种典型环节的阶跃响应曲线。

(4)通过对典型电路分析和实验,掌握系统数学模型的理论建模方法和实验测定法。

验证√2 典型系统瞬态响应和稳定性分析2 (1)掌握瞬态性能指标的测试技能。

(2)了解参数变化对系统瞬综合√态性能和稳定性的影响。

(3)研究二阶系统阻尼系数ξ和自然振荡频率ωn与系统结构之间的关系。

(4)按实验步骤绘出实验线路、标出原始数据,画出输出波形图。

3 线性系统的根轨迹分析2 (1)掌握绘制根轨迹的基本法则。

(2)掌握闭环主导极点的概念。

(3)了解闭环极点的分布与系统性能的关系。

综合√4 线性系统的频率响应分析2 (1)学习测量系统(或环节)频率特性曲线的方法和技能。

自动控制原理知识点总结

自动控制原理知识点总结

自动控制原理知识点总结自动控制原理是一门研究自动控制系统的分析与设计的学科,它对于理解和实现各种工程系统的自动化控制具有重要意义。

以下是对自动控制原理中一些关键知识点的总结。

一、控制系统的基本概念控制系统由控制对象、控制器和反馈通路组成。

控制的目的是使系统的输出按照期望的方式变化。

开环控制系统没有反馈环节,输出不受控制,精度较低;闭环控制系统通过反馈将输出与期望的输入进行比较,从而实现更精确的控制。

二、控制系统的数学模型数学模型是描述系统动态特性的工具,常见的有微分方程、传递函数和状态空间表达式。

微分方程是最直接的描述方式,但求解较为复杂。

传递函数适用于线性定常系统,将输入与输出的关系以代数形式表示,便于分析系统的稳定性和性能。

状态空间表达式则能更全面地反映系统内部状态的变化。

三、时域分析在时域中,系统的性能可以通过单位阶跃响应来评估。

重要的性能指标包括上升时间、峰值时间、调节时间和超调量。

一阶系统的响应具有简单的形式,其时间常数决定了系统的响应速度。

二阶系统的性能与阻尼比和无阻尼自然频率有关,不同的阻尼比会导致不同的响应曲线。

四、根轨迹法根轨迹是指系统开环增益变化时,闭环极点在复平面上的轨迹。

通过绘制根轨迹,可以直观地分析系统的稳定性和动态性能。

根轨迹的绘制遵循一定的规则,如根轨迹的起点和终点、实轴上的根轨迹段等。

根据根轨迹,可以确定使系统稳定的开环增益范围。

五、频域分析频域分析使用频率特性来描述系统的性能。

波特图是常用的工具,包括幅频特性和相频特性。

通过波特图,可以评估系统的稳定性、带宽和相位裕度等。

奈奎斯特稳定判据是频域中判断系统稳定性的重要方法。

六、控制系统的校正为了改善系统的性能,需要进行校正。

校正装置可以是串联校正、反馈校正或前馈校正。

常见的校正方法有超前校正、滞后校正和滞后超前校正。

校正装置的设计需要根据系统的性能要求和原系统的特性来确定。

七、采样控制系统在数字控制系统中,涉及到采样和保持、Z 变换等概念。

自动控制原理学习辅导与习题解答

自动控制原理学习辅导与习题解答

自动控制原理学习辅导与习题解答自动控制原理是电子信息类专业中的一门重要课程,它研究的是如何设计和分析自动控制系统。

自动控制原理的学习对于掌握系统动态响应、稳定性、调节性能等方面的知识非常重要。

下面将为大家介绍自动控制原理的学习辅导与习题解答。

一、学习辅导1.基础知识的掌握:自动控制原理的学习需要具备一定的电路分析基础,熟悉线性代数和微积分等数学知识。

因此,学习之前需要先复习相关的基础知识,掌握相关的数学工具。

2.理论学习:自动控制原理主要包括线性控制系统、非线性控制系统、数字控制系统等方面的内容。

学生可以参考教材进行系统学习,理解各种控制系统的原理和特点。

3.实践操作:自动控制原理的学习不仅仅停留在理论层面,还需要进行实践操作。

学生可以使用嵌入式开发平台或者仿真软件进行实验,通过实践掌握控制系统的设计和调试方法。

4.多做习题:学习自动控制原理需要掌握一定的计算和分析方法,可以通过多做习题来巩固知识点。

可以选择一些经典的习题进行解答,需要注意分析问题的方法和思路。

二、习题解答1.线性时不变系统的传递函数为G(s)=1/(s+1),求该系统的单位阶跃响应。

解答:单位阶跃响应是指输入信号为单位阶跃函数u(t)时,输出信号的响应。

对于传递函数为G(s)的系统,其单位阶跃响应可以通过拉普拉斯逆变换求得。

首先,将传递函数G(s)转化为恒等于1的分数形式:G(s)=1/(s+1)=1/(1s+1)根据拉普拉斯逆变换的表格,可以得到单位阶跃函数的拉普拉斯变换为:L(u(t))=1/s然后,将传递函数G(s)与单位阶跃函数的拉普拉斯变换相乘,得到系统的输出信号的拉普拉斯变换:Y(s)=G(s)L(u(t))=1/(s+1)*1/s=1/(s*(s+1))最后,对输出信号的拉普拉斯变换进行部分分式展开,得到单位阶跃响应的表达式:y(t)=1-e^(-t)2.非线性系统的稳定性判据是什么?如何判断一个非线性系统的稳定性?解答:非线性系统的稳定性判据有两种:Lyapunov稳定性判据和输入输出稳定性判据。

《自动控制原理》学习心得

《自动控制原理》学习心得

《自动控制原理》学习心得自动控制原理是一门涉及到多个学科知识的综合性课程,通过学习这门课程,我深刻理解了自动控制的基本原理和应用,对于解决实际生活中的控制问题有了更深入的认识和理解。

在学习《自动控制原理》的过程中,我首先了解了控制系统的基本概念和主要组成部分,包括被控对象、传感器、执行器和控制器等,每个部分都有着不同的功能和作用。

我学习了控制系统的基本流程,即系统的感知、判断和执行控制命令的过程,掌握了如何从整体上把握一个控制系统。

在学习过程中,我深入学习了信号与系统、传感器技术、控制器设计等方面的知识。

信号与系统是自动控制的基础,通过学习信号与系统的知识,我了解了信号的特性和处理方法,对于控制系统中信号的采集、传输和处理有了更深入的认识。

传感器技术是实现控制系统感知环节的重要技术,我学会了不同类型传感器的工作原理和应用,了解了传感器的特性与选择。

控制器设计是实现控制系统最核心的部分,我学习了不同类型的控制器设计方法,包括PID控制器、模糊控制器、神经网络控制器等,对于实际控制问题的解决有了更全面的认识。

在学习理论知识的同时,我还通过课程实验和课程设计的方式进行了实践性学习。

通过实验,我亲自操作了实际的控制系统,了解了控制系统的实际操作和调试方法,提高了我理论知识应用的能力。

通过课程设计,我独立设计了一个小型的控制系统,包括控制器选择、参数调试和系统性能测试等,通过实际操作,我进一步熟悉了控制系统的设计和实现过程。

在学习《自动控制原理》的过程中,我也遇到了一些困难和问题。

首先,对于一些理论概念的理解需要动脑思考和多次弄懂。

其次,课程实验和课程设计需要较高的实际操作能力,有时候需要一定的耐心和细心。

最后,对于一些复杂的控制系统,需要动手去实践才能真正理解其工作原理和性能。

通过学习《自动控制原理》,我有了更深入的认识和理解自动控制的原理和应用。

掌握了控制系统的基本概念和主要组成部分,了解了信号与系统、传感器技术、控制器设计等方面的知识。

2024年《自动控制原理》学习心得

2024年《自动控制原理》学习心得

2024年《自动控制原理》学习心得自动控制原理是自动化专业的一门重要基础课程,是培养学生掌握自动控制的基本理论和方法的关键课程之一。

2024年我学习了这门课程,深入了解了自动控制的原理和应用。

以下是我对2024年《自动控制原理》学习的心得体会。

在课程开始之前,我对自动控制原理这门课程并没有太多的了解,只知道它是一门理论性很强的课程。

在课程的学习过程中,我发现自动控制原理是一门非常有趣的课程,它是自动化领域的基础,对于理解和掌握自动控制系统具有重要意义。

学习这门课程的同时,我还深入了解了自动控制的应用领域,如工业自动化、航天航空、机器人等,这让我对自动控制的重要性有了更深的认识。

在课程的学习过程中,我发现自动控制原理的内容非常丰富,包括控制系统的基本概念、数学模型、稳定性分析和控制器设计等。

在学习这些内容的过程中,我深刻体会到了自动控制系统的重要性和复杂性。

控制系统是一种能够实现对被控对象的控制的系统,它包括了传感器、执行机构、控制器以及被控对象等。

通过学习自动控制原理,我了解到了控制系统的基本原理和设计方法,可以更好地理解和分析控制系统的运行机理。

在学习自动控制原理的过程中,我认识到数学是自动控制的基础。

自动控制理论基于数学模型和数学分析,通过应用数学方法来解决实际问题。

因此,在学习这门课程的过程中,我注重对数学的学习和理解。

特别是矩阵和微积分这两门数学课程,对于自动控制原理的学习非常重要。

通过学习这些数学知识,我能够更好地理解自动控制原理中的数学概念和方法,更好地分析和设计控制系统。

在课程的学习过程中,我还积极参与了实验和课程设计。

通过实验,我能够更好地理解和应用自动控制原理的知识。

实验中,我们使用实际的控制系统,通过搭建电路和调试参数,实现对被控对象的控制。

通过实验,我能够更加直观地感受到自动控制的原理和方法。

在课程设计中,我还有机会应用自动控制的知识,独立完成一个小型控制系统的设计和调试。

《自动控制原理》学习心得

《自动控制原理》学习心得

《自动控制原理》学习心得《自动控制原理》是一门广泛应用于各个工程领域的基础课程,通过学习该课程,我对控制系统的基本原理和设计方式有了更加深入的了解。

在学习过程中,我通过听课、做习题和实验,逐渐形成了自己的学习心得。

首先,我发现理论知识的学习是学好《自动控制原理》的基础。

控制系统是一个复杂的系统,它包括了很多的组成部分和相互关联的原理。

因此,掌握《自动控制原理》中的基本理论知识是非常重要的。

在学习过程中,我认真听讲,做好课后作业,题目涉及的知识点都会认真查阅和学习,这样能够帮助我更好地理解和掌握知识。

其次,我发现实例分析的方法对于深化对知识的理解和运用是很有帮助的。

控制系统的理论知识有时候比较抽象,难以直接应用于实际问题中。

通过实例分析的方法,我可以将抽象的概念和理论应用到具体的实际问题中,从而更好地理解和掌握。

在学习过程中,我会选择一些实际的案例进行分析,通过解决实际问题来加深对知识的理解。

此外,我还发现学习过程中合理利用模拟实验可以帮助理论知识的巩固和实践能力的提升。

控制系统是一个需要实际应用的学科,所以实践能力是非常重要的。

通过实验,我可以亲自动手搭建控制系统并进行调试,从而更加深入地理解和掌握知识。

在学习过程中,我会积极参与实验,学会运用仪器设备,掌握实验技巧,提高自己的实践能力。

最后,我认识到培养良好的学习习惯和思维方式对于学好《自动控制原理》是至关重要的。

《自动控制原理》是一门理论性较强的课程,需要投入较多的时间和精力去学习。

因此,养成良好的学习习惯,合理安排学习时间,扎实地完成每一次作业是非常重要的。

此外,培养正确的思维方式也对学习很有帮助。

控制系统的设计和分析需要具备一定的逻辑思维能力,因此在学习过程中,我会注重培养自己的逻辑思维能力,学会正确地分析和解决问题。

总之,学习《自动控制原理》是一项需要持续努力和不断实践的过程。

通过合理利用教学资源,有效掌握理论知识,进行实例分析和模拟实验,培养良好的学习习惯和思维方式,我们可以在学习《自动控制原理》的过程中收获很多。

自动控制原理实训课程学习总结

自动控制原理实训课程学习总结

自动控制原理实训课程学习总结自动控制原理是现代工程与科学中一门重要的学科,它涵盖了控制理论和实践应用的多个方面。

在本学期的自动控制原理实训课程中,我通过理论学习和实践操作,深入了解了控制系统的基本原理和应用。

首先,课程开始时,我们通过学习基础的控制理论,如PID控制器、系统的传递函数等,打下了理论知识的基础。

理论学习时,老师以生动的示意图和具体实例,帮助我们理解和掌握了控制系统的基本原理。

在此过程中,老师还强调了理论与实践的结合,引导我们将所学的知识应用到实际操作中。

接着,在实验室环节,我们有机会亲自动手进行实际的控制系统设计和调试。

通过一系列实际案例,如温度控制、速度控制等,我们掌握了控制系统的实际应用。

在实验中,我们学会了如何选择适当的传感器、执行器以及控制策略,如何进行参数调节,以及如何分析系统的稳定性和性能。

在本学期的实训中,我遇到的最大挑战之一是系统的建模与辨识。

通过实验数据的采集与处理,我们需要建立数学模型来描述实际系统的动态特性。

然而,由于现实系统的复杂性和不确定性,建模过程并不是一件容易的事情。

我在与同学们的合作中,逐渐掌握了基本的辨识方法,并在实际案例中应用了这些方法来提取系统参数,从而更好地适应系统的控制需求。

在实验结束后,老师还组织了小组讨论和总结会议,以便我们能够分享经验和思考控制系统设计的改进方向。

这种交流与合作的机会让我受益匪浅,不仅加深了对控制原理的理解,还提高了解决问题和团队协作的能力。

总结来说,通过自动控制原理实训课程的学习,我不仅掌握了控制系统的基本原理和应用,还提升了实际操作和团队合作的能力。

这门课程为我今后从事相关领域的学习和研究打下了坚实的基础。

未来,我将继续深入学习自动控制原理,并努力将所学的知识应用到实际工程项目中,为社会的发展与进步做出贡献。

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自动控制学习1.控制系统的数学模型经典控制理论分析线性控制系统的性能的方法:时域分析、根轨迹、频域分析。

线性化处理选用拉氏变换,非线性处理,用泰勒级数展开,当增量很小时,去除增量线性化。

复数域的数学模型:传递函数。

定义在零初始状态下,输出的拉氏变换与输入的拉氏变换的比值。

2.线性系统的时域分析2.1一阶系统的时域分析2.2 二阶系统的时域分析时域分析就是输出响应随着时间变化由输入激励函数所产生响应的变化。

输入激励有单位阶跃函数、单位脉冲函数、单位斜坡函数。

系统的稳定性分析:所谓稳定性就是指系统在扰动消失后,由初始偏差状态恢复到原状态的性能。

即平衡状态稳定性。

若达到稳定,闭环系统的极点均具有负实部,即所有极点均落在S轴的左边。

赫尔维茨判据:要求其闭环特征方程的系数全大于零,且各顺序主子式也大于零。

劳斯判据:为防止劳斯判据失效,在劳斯表中出现无穷大项时,可以用原特征方程乘以(s+a)的系数重新组成特征方程。

若出现全零行,则去F(s)为全零行的上一行,用F(s)的导数取代全0行。

时域分析中的重要参数δ-阻尼比,Wn-自然频率,σ-衰减系数,Wd-阻尼振荡频率,td-延迟时间,tr-上升时间,tp-峰值时间,ts-调节时间2.3 自动控制经典控制理论1、控制系统的组成:给定+控制器+被控对象+反馈。

2、基本的控制方式:1)开环控制系统利用控制器或控制执行机构去获得预期的响应。

2)闭环(反馈)控制系统将被控量与期望值通过比较得到一个偏差,通过控制器的作减小或消除这个偏差,使被控量与期望值趋于一致。

2.3.1 线性系统的频域分析2.3.1.1频域分析法的特点根据傅里叶级数,周期函数的傅里叶级数都是由正弦和余弦组成的三角级数。

周期为T 的任一周期函数f(t),若满足狄里赫莱条件:在一个周期内只有有限个不连续点,在一个周期内只有有限个极大和极小值,f(t)在时间-T/2~T/2内积分存在,即可写出傅里叶级数。

经傅里叶分解后得到各项分量频率是基波频率的倍数,对不同频率分量的响应我们选用频域分析。

(1)频率特性具有明确的物理意义,它可以用实验的方法来确定,这对于难以列写微分方程式的元部件或系统来说,具有重要的实际意义。

(2)由于频率响应法主要通过闭环系统中的开环频率特性的图形对系统进行分析,因而具有形象直观和计算量少的特点。

(3)用频域法设计控制系统,可以兼顾动态、稳态和噪声抑制三方面要求。

(4)频率响应法不仅适用于线性定常系统,而且还适用于传递函数不是有理数的含滞后环节系统和部分非线性控制系统的分析。

需要的稳态参数: γ--相角裕度,h-幅值裕度,w x-穿越频率,w b —频率带宽针对上式举例说明。

2.3.1.2 所有系统都是由几个典型的控制系统组成的。

下面进行典型控制系统的频域分析。

1、比例环节G(jw)=K Φ(jw)=K е根据幅频、相频关系式得00tan )(1==-ωφA(w)=KL(w)=20lgA(w)=20lgK2、积分环节G(s)=1/s ,即G(jw)=1/jw A(w)=1/w ,幅频及相频特性如下: L(w)=20lg1/w= -20lgw3、微分环节G(s)= s ,即G(jw)= jw A(w)=1/w ,幅频及相频特性如下: L(w)=20lgw= 20lgw斜率为以上积分环节、微分环节的幅频特性与相频特性的关系如下:0tan )(1==-ωφ90tan)(1-=-=-ωωφ4、惯性环节G(s)=1/(Ts+1)G(jw)=1/(Twj+1)根据w与T的大小比值关系,可以分段,当w<<1/T,L(w)= -20lg1=0,低频段的斜率为零。

当w=1/T,为转折频率,L(w)= -20lg21/2 = -3.01Db当w>>1/T,L(w)= -20lgwT ,此段为高频段,高频段的斜率为dL(w)/dl(w)= -20 dB/dec 取转折角频率w=1/T=1。

Bode图如下:5、一阶微分环节传递函数G(s)=Ts+1以上分析惯性环节的分析。

Bode图如下:6、二阶系统的分析(1)二阶系统的震荡环节分析二阶系统的闭环传递函数的标准形式频率特性A(w)= ,分别对低频段w<<w n 时,L(w)= -20lg1=0,低频段斜率为0 Db;转折频率,当w=w n 时,L(w)= -20lg2δ(dB) ,高频段 w>>w n 时, L(w)= -20lg(w 2/w n 2)= -40lg w /w n ,高频段的斜率 -40 dB/dec 通过上式分析可以得出,转折频率与δ的大小有关,即幅频特性与δ有关相频特性同样有关系7、二阶微分环节参见上式,闭环控制系统的标准传递函数形式。

设u=w/w n 得L(w)=当u<<1时, L(W)=0,当u>>1时, 转折频率u=1,L(w)=20lg2δ 相频曲线当u<<1时,当u>>1时,221)(u u j j G -+=ξω11.0<<ξ)4)1log((10|21|log 20|)(|log 2022222u u u u j j G ξξω+-=-+=u u u u log 40log 10)4)1log((1042222==+-ξ012tan 21=--u uξ18012tan 21=--uu ξ40200-40-20dBΦ(ω)10.11010.1100.011001000.01ω/ωω/ωn2.4 控制系统的分析系统控制器的设计步骤:1、平均电流模型(是不是要求所有的回路中用的是平均电流)2、小信号模型3、控制器设计双环控制 电流环+电压环 2.4.1 传递函数--定义要掌握和控制一个系统,首先要获得系统的定量数学模型。

传递函数就是一种用系统参数来表示输出量与输入量之间关系的表达式。

通过这样一个定量的数学模型,我们就可以分析系统的动态性能,并研究系统的结构或参数变化对系统性能的影响。

闭环传函传递函数的表达式闭环传函的标准形式二阶系统的时间函数取决于一下几个参数。

自然频率 Wn=------自然频率(或无阻尼震荡频率)上式中K=1; 阻尼比 δ=-------------阻尼比(或相对阻尼系数)式中K=1。

阻尼比的大小决定系统的阻尼程度。

阻尼比越小,系统的上升时间就越快,但调节时间也相应越长,并且超调量也就越大。

0<δ<1,欠阻尼; δ=1,临界阻尼; δ>1,过阻尼。

频域系统的性能指标: 1、 稳定裕度在控制工程中,通常希望系统具有适度的阻尼、较快的响应速度和较短的调节时间。

在阶跃函数响应下,研究系统的动态性能。

)()(1)()()()(S H S G S G S R S C S ==Φ动态性能指标1、延迟时间t d :指响应曲线第一次达到其终值一半所需的时间。

td =(1+0.6δ+0.2δ2)/w n2、上升时间tr :响应从终值10%上升到终值90%所需的时间。

上升时间越短,响应速度越快。

tr =(π-β)/w d3、峰值时间tp :响应超过其终值到达第一个峰值所需的时间。

tp =π/w d4、调节时间ts :响应到达并保持在终值±5%内所需的最短时间。

Ts=3.5/δw n5、超调量 σ%:响应最大偏离值h(tp)与终值h(∞)的差与终值h(∞)比的百分数,即:即σ%=e -πδ/(1-δ2)1/2动态性能指标:上述5个动态性能指标基本可以体现系统动态过程的特征。

通常,用上升时间 tr 和峰值时间 tp 评价系统的响应速度;用超调量 σ%评价系统的阻尼程度;而调节时间 ts 是同时反映响应速度和阻尼程度的综合性指标。

稳态性能--稳态误差稳态误差是描述系统稳态性能的一种指标,通常在阶跃函数、斜波函数及加速度函数作用下进行测定或计算。

稳态误差是系统控制精度或抗干扰能力的一种度量。

稳态误差的传递函数Φ(s)=E(s)/R(s)=1/(1+G(s)H(s));若是非单位反馈误差E 1(s)=E(s)/H(s)例:一简单闭环系统,如图所示,求解系统稳态误差e ss 。

系统稳态误差稳态误差使用终值定理3. 控制理论在UPS 中的应用3.1 确定系统控制器的建立步骤1、系统建模(平均电流模型、小信号模型),什么叫平均电流模型和小信号模型?2、控制器设计(双环控制结构:电压环+电流环) 逆变系统的数学模型的建立h (t)h (t →8)单位阶跃响应∞0.9h (∞0.5h (∞0.1h (∞%100)()()(%⨯∞∞-=h h tp h σ根据电路拓扑列些微分方程,设电感电流为i L ,电容电压为u c ,负载电阻为R ,负载电压为u 0 。

id=u c /R将上式转换为拉氏变换式,得LS*IL(s)+Uc(s)=U(s) IL(s)=CSUc(s)+Uc(s)/R根据得到的控制系统结构图,的到其传递函数为即为电容电压传递函数。

空载的情况下被控对象是一个二阶系统,参见传函标准形式,求得自然频率阻尼比 转换为标准形式得 Ф(s)=1/(s 2+2δs+1) 得二阶系统的特征方程 s 2+2δs+1=0其两个根(闭环极点)为: s 1= -δ+(δ2-1)1/2 S 2= -δ-(δ2-1)1/2CV L C di L u U dt+=dCL i dt du Ci +=1)/()(20++=s R L LCsKs G pwm1)(20+=LCs K s G pwm LCn /1=ωRCLC2=ξ下面分析几个运动状态状态一状态二状态三状态四状态五运动模式总结得通过分析上述几种类型,现对δ的取值进行分析。

s1= -δ+(δ2-1)1/2S2= -δ-(δ2-1)1/2δ<0 ,s1>0, s2>0, 具有两个正实根,属于第五种发散状态。

δ>1 ,s1<0, s2<0, 具有两个负实根,属于第一种状态,系统最终会趋于稳定,但是稳定的时间比较长,属于过阻尼状态。

0<δ<1 ,得到两个具有负实部的共轭复数根。

属于第二种状态,欠阻尼状态。

逆变系统中的电感和电容的大小决定了系统的自然频率,当L和C确定后,负载R则对系统的阻尼起决定性作用,R越小,系统阻尼越大。

由于在无载情况下,逆变为一个无阻尼的振荡系统,加载后,即使在满载情况下系统也是个欠阻尼系统,所以要达到好的控制特性,就必须给系统增加阻尼。

我要怎么控制加的阻尼量呢?(为使阻尼的调节时间减小,超调量减小。

阻尼比增大,超调量减小)。

实际控制设计中较多地是采用增加回路的方式给系统增加阻尼。

在逆变控制系统中,控制输出量为电容电压,增加阻尼可通过引入电容电流反馈来实现。

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