自动控制原理

一、 技术术语 被控对象：是指要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。 被控量：表征被控对象工作状态的物理参量。 控制器：她接受指令信号，输出控制作用信号于被控对象。 给定值或指定信号r(t) ：要求控制系统按一定规律变化的信号，是系统的输入信号。 干扰信号n(t) ：又称扰动值，是一种对系统的被控量起破坏作用的信号。 反馈信号b(t) ：是指被控量经测量原件检查后回馈送到系统输入端的信号。 偏差信号e(t) ：是指给定值与被控量的差值，或指令信号与反馈信号的差值。 二、 自动控制的任务 自动控制任务的数学表达式： c(t)=r(t) 三、控制系统 控制器的三种基本职能：测量、比较和执行。 测量元件的职能是检测被控制的物理量，如果所测量的物理量为非电量，一般要将其转换为电量。 比较元件的职能是将测量元件检测到的被控量的实际值与给定值相比较，计算求出两者的偏差。 三、自动控制的基本方式 闭环控制有三大特点：信号按箭头方向传递是封闭的、负反馈和按偏差控制。 闭环控制的优点：控制精度高，抗干扰能力强。 缺点：使用元件多，线路复杂，系统分析和设计都比较麻烦。 四、其它控制控制 开环控制 按干扰补偿 复合控制 对控制系统的性能要求 （1）稳定性 （2）快速性 （3）准确性 来源： CSDN 作者： 狮子雨恋 链接： https://blog.csdn.net/qq_42692319

分析动态性能的步骤 1.画出根轨迹图 2.根据条件确定闭环极点 3.确定闭环零点：前向通道开环零点+反馈通道开环极点 4.保留主极点，用零点极点法估算系统性能 这一节没什么概念好说的，给几个例题和解答，在针对题型说说解法吧 做法： 画根轨迹：G(S)=K'/S(S+2)(S+4) K = K'/8, 1.计算出分离点，和虚轴交点 这两个时候K'的值，换算成K就行了，极点轨迹就是他们两个点之间的轨迹 2.设点坐标(-ξω, [√(1-ξ^2)]*ω)，用根之和计算出最右边点的坐标表示（用ω表示） 根据D(S)=分母 = (S-jd1)(s-jd2)(s-jd3)，对照系数得到等式就可以计算出对应的值 3.继续按照给定D(S)=分母 = (S-jd1)(s-jd2)(s-jd3)，知道一个极点，另外两个是实轴对称，所以 用长除法可求得K值 和另外两个极点的坐标 4.最简单，试根，找到就完事，主要是注意技巧，确定小范围再找，确定了极点我们可以按照前面的 公式得出性能指标 完整过程在下面 注意：极点离虚轴远就可以忽略，如果不远那必须老老实实去找公式算 下面给一个题说明一个知识点： 必须画出所有的闭环极点和零点 还是一样画出根轨迹，找闭环零极点 意思就是出现对消的情况，要写出闭环传递函数，然后在图上标出所有的零极点，然后再去取舍，零点极点法计算指标 来源： https://blog.csdn

广义根轨迹有两种情况： 1.参数根轨迹： 除k'以外，其他参数变化时候系统的根轨迹 画法： 1.求出对应该开环传递函数的特征式 （分子+分母） 2.构造等效开环传递函数（就是把含有未知数的挪到分子上去，这样就变成K'变化的根轨迹了） 3.对照等效开环画出根轨迹图 注：等效开环增益只能在画根轨迹的时候用，对照根轨迹分析就和K’变化的根轨迹一样了 关于等效开环增益： 尽可能的化成分母阶数大于分子阶数 比如下面这一题 如果执意要化成分子阶数高于分母，可以按照如下做法 分母上自己加一个极点s = -∞，这样使得分子分母阶数相同，就好办了 2.零度根轨迹： 零度根轨迹是系统实质上处于正反馈时候的根轨迹 开环传递函数 G(S)，则正反馈的闭环传递函数 G(S)/[1-G(S)H(S)] 特征式：1-G(S)H(S)， 根轨迹方程 G(S)H(S) = 1 ====>再说一下，根轨迹方程就是闭环的分母(特征式)= 0 所以我们可以看出来： 1.模值 = 1 和前面一样 2.相交 = 2K π 比前面多了一个π 从这里的2K π，我们给他取名字叫 零度根轨迹 基本法则： 下面说说八条法则里需要改变的几个 1.实轴上的根轨迹法则 看过前面我的推导的这里应该都明白，应该变成 右边有偶数个点的线段是根轨迹 同时还可能是从点到正无穷（结论，实轴上不是零度根轨迹就是180根轨迹） 2.渐近线的角度 （2K

上图一张，感觉很详细易懂，下面详细讲解结构图相关： a.关于如何得到结构图： *** 从图中轻松看出两种方法得到结构图： 1.由方框图得到结构图的结构，再用元器件的传递函数对元器件进行替换 2.对于微分方程组，对每一个方程进行Laplace变换得到子结构图并将其首尾相连得到结构图 很多人感觉这两个方法好像没什么区别，其实他们最大的区别是 1.已经知道了结构，只需要把传递函数代进去就好了，2.在不知道结构的情况下完全凭借微分方程得到结构图的结构，看下面这个图，是一道例题的第一步，但已经充分说明了这个问题，注意这个方法要把传递量标清楚。 b.结构图的化简： 化简结构图一定是通过结构图的等效变换，下面就将几种基本变化罗列出来，熟悉了基本变换后我们再讨论一般性的化简方法 1.串联： B=R*G1; C=B*G2 ==> C=R*(G1*G2) 2.并联: (以加为例) B1=R*G2 B2=R*G1 ==> C=R(G1+G2) C=B1+B2 3.反馈：(以负反馈为例) B=C*H (R-B)*G1=C ===> R*G1=C*(1+HG1) 则R*(G1/(1+H*G1))=C 总的来说：C/R = 前向通道传递函数之积/1+反馈回路上所有传递函数之积 （分母 ' + ' 则负反馈，' - '则正反馈） 4.引出点(一个黑点)和 比较点(一个圆圈中一个叉)交换：支路不变，主路变换位置