哈尔滨工程大学大学自动控制原理辅导班笔记.docx

哈尔滨工程大学辅导班 哈尔滨工程大学辅导班 自动控制原理辅导班讲义 …………哈工程内部师资 考试要点：： 一、控制系统的数学模型 1、控制系统运动的建立； 2、控制系统的传递函数的概念及求取、方框图及其简化、信号流图及梅森公式。 二、线性系统的时域分析 1、一阶、二阶系统的时域分析； 2、线性系统的稳定性基本概念及熟练掌握劳斯 (Routh)稳定判据判别稳定性的方法； 3、控制系统稳态误差分析及其计算方法； 4、复合控制。 三、根轨迹法 1、根轨迹、根轨迹方程及其绘制根轨迹的基本规则； 2、理解控制系统根轨迹分析方法。 四、频率响应法 1、线性系统频率响应物理意义及其描述方法； 2、典型环节的频率响应(幅相曲线与对数频率特性曲线)； 3、开环系统及闭环系统的频率响应的绘制； 4、奈奎斯特(Nyquist)稳定判据和控制系统相对稳定性； 5、频域指标与时域指标的关系。 五、控制系统的校正与综合 1、频率响应法串联校正分析法设计； 2、基于频率响应法的串联、反馈校正的综合法设计。 六、非线性控制系统的分析 1、了解典型非线性特性的输入输出关系(数学表达及关系曲线)； 2、理解非线性环节对线性系统的影响； 3、相平面法、描述函数法分析非线性控制系统。 七、数字控制系统的一般概念 1、采样过程、采样定理、零阶保持器的基本概念。 八、数字控制系统的数学基础 1、Z 变换的基本概念及计算方法； 2、Z 变换基本定理及 Z 反变换； 九、数字控制系统的数学描述 1、脉冲传递函数的概念及闭环脉冲传递函数的求取； 2、(纯)离散系统方框图及其简化的方法。 十、数字控制系统分析 1、Z 平面的稳定性分析； 2、朱利稳定判据； 3、数字控制系统的暂态、稳态、误差分析。 十一、 数字控制系统的设计 1、控制系统模拟化设计方法； 2、数字控制系统的离散化设计方法及最少拍离散系统设计； 一、 自动控制理论的分析方法： 时域分析法； 频率法； 根轨迹法； 状态空间方法； 离散系统分析方法； 非线性分析方法二、系统的数学模型 解析表达：微分方程；差分方程；传递函数；脉冲传递函数；频率特性；脉冲响应函数；阶跃响应函数 图形表达：动态方框图（结构图）；信号流图；零极点分布；频率响应曲线；单位阶跃响应曲线 时域响应分析 一、对系统的三点要求： 必须稳定，且有相位裕量γ和增益裕量 K g 动态品质指标好。t 、t 、t 、σ% p s r 稳态误差小，精度高 二、结构图简化——梅逊公式例 1、 解：方法一：利用结构图分析： E?s?? R?s?? ?X ?s?? Y ?s??? ?R?s?? Y ?s??? X ?s? 1 1 方法二：利用梅逊公式 G(s) ? ?n P ? K K k ?1 ? 其中特征式 ? ? 1 ? ?N L ? ?M i L L ? j k ?Q L L L d e f ? ...... i?1 j ,k ?1 d ,e, f ?1 式中： ? L i  为所有单独回路增益之和 ? L L i j 为所有两个互不接触的单独回路增益乘积之和 ? L L L d e f  为所有三个互不接触的单独回路增益乘积之和 其中， P k 为第 K 条前向通路之总增益； ? 为从Δ中剔除与第 K 条前向通路有接触的项； k n 为从输入节点到输出节点的前向通路数目对应此例，则有： 通路： P 1 ? G ? G 1 2 ， ? ? 1 1 特征式： ? ? 1 ? (?G G 1 2 G G 1 3 ) ? 1 ? G G 1 2 G G 1 3 则： Y (s) P ? ???1 1 R(s) 1 ? G G 1 2 G G 1 3 例 2：[2002 年备考题] G G 5 K G G 1 1 G 2 3 G G H 4 2 1 H 2 解：方法一：结构图化简 G G G 5 6 GG ?G 1 2 4 G 1? G G H 3 2 1 3 H 2 继续化简： ? ?G G ? G G 1 ? G G H 3 2 1 ? 1 2 4 3 G G G ?G G ? 3 1 2 G 4 5 6 1 ? G G H 3 2 1 H 2 于是有： ? ? G 1 ? G G H ? ? ? 6 ?G G ? G G 3 2 1 ? ?G ? 1 ? G G H ? ?G G ? G ?G H 1 2 ?G G ? G ?G 4 3 ? 5 3 2 1 1 2 4 3 2 1 2 4 3 G ( G ( s ) 其中G(s) =… 方法二：用梅逊公式 ? ? 1 ? ?? G G H 3 2 1 G G G H 1 2 3 2 G G H 4 3 2 ?? 0 通路： P ? G G 15 6 1