自动控制原理 (2)笔记

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1、自动控制理论（1）一.介绍课程基本情况学时64还要适当减少教材：《自动控制原理》上下册吴麒主编参考书:现代控制工程绪方胜彦自动控制理论基础戴忠达自动控制原理国防工业出版社李友善Matlab讲义及有关该软件的工具书实验：模拟实验（控制理论实验室）Matlab（自己做）实验后一周交报告作业：每章交一次教员：辅导：期中考试待定，17—18周期末考试（笔试）二.本课程的重要性及学习方法1.信息学院的五大平台课之一，自动化专业的必修课，控制论基础2.课程改革情况3.学习方法应用数学工具分析解决工程问题思维方法抽象综合4.学术

2、活动IFAC—中国自动化学会—专业委员会IFAC’99北京CDC,ACC,ECC,CCC三.介绍我国的自动化学科发展的历史.现状及发展前景1949.上海交大张钟俊伺服系统1950.清华大学钟士模自动调节原理1970末清华及全国一些重点大学现代控制理论及最优控制80年代最优自适应辨识随机大系统鲁棒90年代模糊智能CIMS信息技术，网络要求：基础交叉独立学习接受新东西的能力科技活动61第一章：绪论一．反馈控制原理1．负反馈概念典型系统框图2．闭环系统主要问题1.稳定2.性能3．开环控制二.控制系统的基本组成三.控制系统

3、的分类1．从系统实现目标上分伺服系统，恒值系统2．从输入输出变量的个数分SISO,MISO3．从信号性质连续，离散，混合4．数学描述线性，非线性615．从控制方式上分1．按偏差控制2．复合控制3．先进的控制策略四．控制系统的基本要求１．稳定品质、性能２．静态指标３．动态指标61第二章：控制系统的数学模型§1.控制系统的微分方程描述１）R—L—C电路根据电路基本原理有:2）质量－弹簧－阻尼系统由牛顿定律：　　　　　613）电动机：电路方程：　　　　　　　　　　（１）动力学方程：　　　　　　　　　（２）　　　　　　　　

4、　（４）（２）　　得：（３）（５）（１）得：整理并定义两个时间常数机电时间常数电磁时间常数电机方程如果忽略阻力矩即，方程右边只有电枢回路的控制量，则电机方程是一典型二阶方程如果忽略（）电机方程就是一阶的61１．随动系统的例子：（图见教科书《自动控制原理》上册P20图2.11）1）电位器组.2）放大器-发电机励磁3）发电机-电动机组4）传动机构整理得：开环比例系数解释k的物理意义解释跟踪无差61§2.传递函数Laplace变换L[f(t)]—F(s)从时域复域定义：举例：常见函数的Laplace变换：用Laplace

5、变换解微分方程方程两边进行Laplace变换（零初始条件）反变换当反变换61，初值跳变问题！Laplace变换的初值定理终值定理：定义传递函数零初始条件下把上面的随动系统用传递函数表示，并化成框图，什么是零初始条件？如何从该框图求得与之间的关系？61§3.框图及其变换一.框图的几种连接方式串联传递函数相乘并联传递函数相加反馈G(s)：前馈通道的传递函数H(s)：反馈通道的传递函数G(s)H(s)：开环传递函数同理可得正反馈下：61前面随动系统的例子自己推导出（1）传递函数（2）微分方程二．框图变换1）交叉反馈此例说

6、明交叉点左右移动对传递函数的影响，跨越点，求和点要注意2）有扰动输入的情况a)求（f=0）b)求（r=0）c)为使y不受扰动f的影响应如何选？a)b)61当即，y不受f影响3）顺馈的例子：变换框图：也可把它看成是双输入系统+61补充题：61§4.信号流图l节点表示变量(框图表示)(信号流图表示)l两节点之间的传递函数叫传输（增益）,用直线加箭头表示l支路：两节点之间的定向线段l回路：闭合的通路l不接触回路：没有公共节点的回路前面补充题1用信号流图表示如下：计算信号流图中的两节点之间的传递函数用梅逊公式第i条前向通路

7、传递函数的乘积流图的特征式=1-所有回路传递函数乘积之和+每两个互不接触回路传递函数乘积之和-每三个….=1-此例，有前向通路三条61回路四个互不接触回路互不接触2．顺馈的例子前向通路回路：无不接触回路补充题2.61前向通路：回路：，，，，不接触回路：L1L3,L1L4,L2L3,L2L4,L5L3,L5L4(作业：2.1a.b.c.2.5a(提示：用复数阻抗法)2.502.51补充二题.两种方法解：框图变换法和信号流图法61§5．控制系统的基本单元1）比例：2）惰性（惯性）：，T.时间常数阶跃响应特征3）二阶振荡

8、环节T时间常数，阻尼系数特征方程的根，一对共轭复根（实部为负）其响应表现为衰减振荡，一对共轭虚根等幅振荡，两个相等负实根单调衰减，两个不相等的负实根,可分解为两个惰性单元单调衰减说明：系统动态响应的性质取决于其特征根的性质4）积分5）延迟环节6）微分环节以上三个环节2）.3）.4）.的倒数分别称为一阶微分，二阶微分，纯微分这些环节不能单独存在，只能与其它环节