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《自控原理1复习》ppt课件•自控原理概述•自动控制系统数学模型•线性系统的时域分析法•线性系统的根轨迹分析法•线性系统的频域分析法目•线性系统的校正方法•非线性控制系统简介录contents01自控原理概述自控系统的定义与组成总结词自控系统的定义与组成详细描述自控系统是指通过自动控制技术,实现系统内部或与外部环境之间的能量、物质、信息交换,以达到某种预定目标的系统自控系统由控制器、执行器、传感器和被控对象等组成自控系统的分类总结词自控系统的分类详细描述根据不同的分类标准,自控系统可以分为多种类型按控制方式可分为开环控制系统和闭环控制系统;按控制精度可分为恒值控制系统、程序控制系统和随动控制系统;按被控参数数量可分为单变量控制系统和多变量控制系统自控系统的基本要求总结词自控系统的基本要求详细描述自控系统的基本要求包括稳定性、快速性和准确性稳定性是指系统在受到扰动后能够回到原来的平衡状态;快速性是指系统能够快速响应输入的变化;准确性是指系统的输出能够准确地跟踪输入信号的变化02自动控制系统数学模型线性常微分方程模型总结词详细描述描述系统动态特性的数学模型建立线性常微分方程模型的方法包括物理法、电路法、传递函数法等,这些方法根据系统的物理性质、电路图或传递函数来建立模型详细描述总结词线性常微分方程模型是描述自动控制系统动态特性的数模型的适用范围学模型之一,它通过一组线性常微分方程来描述系统的输入和输出之间的关系总结词详细描述建立模型的方法线性常微分方程模型适用于线性时不变系统,这类系统在控制工程中应用广泛,如机械系统、热工系统等传递函数模型详细描述总结词传递函数模型是描述自动控制系统传递特性描述系统传递特性的数学模型0102的数学模型,它通过传递函数来描述系统的输入和输出之间的关系总结词详细描述建立模型的方法0304建立传递函数模型的方法包括实验法、元件法等,这些方法根据系统的实验数据或元件参数来建立模型总结词详细描述模型的适用范围0506传递函数模型适用于线性时不变系统,这类系统在控制工程中应用广泛,如机械系统、热工系统等动态结构图模型总结词详细描述用图形方式描述系统动态特性的模型建立动态结构图模型的方法包括方框图法、状态图法等,这些方法根据系统的物理性质、工作原理等来建立模型详细描述总结词动态结构图模型是一种用图形方式描述系统动态特性的模模型的适用范围型,它通过方框图来表示系统的各个组成部分及其之间的动态关系总结词详细描述建立模型的方法动态结构图模型适用于各种类型的控制系统,包括线性系统和非线性系统、时不变系统和时变系统等状态空间模型总结词详细描述描述系统状态变化的数学模型建立状态空间模型的方法包括状态方程法、统计法等,这些方法根据系统的物理性质、工作原理等来建立模型详细描述总结词状态空间模型是描述自动控制系统状态变化的数学模型,模型的适用范围它通过状态方程和输出方程来描述系统的状态变化和输出关系总结词详细描述建立模型的方法状态空间模型适用于各种类型的控制系统,包括线性系统和非线性系统、时不变系统和时变系统等由于其具有较为严格的数学基础,因此在进行控制系统的分析和设计时,状态空间模型被广泛应用03线性系统的时域分析法系统的稳定性分析定义如果系统在受到扰动后能够回到平衡状态,则称系统是稳定的判断方法根据系统特征根的位置来判断,实部为负的根表示稳定的,实部为正的根表示不稳定的稳定裕度衡量系统稳定性的一个指标,表示系统在平衡点附近的稳定程度一阶、二阶系统的时域响应一阶系统一阶微分方程描述的系统,其响应由时间常数决定,具有指数衰减特性二阶系统二阶微分方程描述的系统,其响应具有振荡特性,由两个根(实部为负)决定高阶系统的时域响应高阶系统主导极点稳定性分析高阶微分方程描述的系统,其响在分析高阶系统时,通常只考虑高阶系统的稳定性可以通过分析应由多个根(实部为负)决定,对系统动态特性起主导作用的极其特征根的实部来确定,所有实具有更复杂的动态特性点,忽略其他次要极点部为负的根表示系统是稳定的04线性系统的根轨迹分析法根轨迹的基本概念根轨迹方程表示系统特征方程根与参数关系的方程根轨迹描述系统特征方程根随参数变化的曲线根轨迹图根据根轨迹方程绘制出的图形,用于分析系统性能根轨迹的绘制方法确定系统的开环极点和零确定系统的开环传递函数点根据开环极点和零点计算根据根轨迹方程绘制根轨根轨迹方程迹图根轨迹分析法在系统性能分析中的应用分析系统稳定性通过观察根轨迹,判断系统是否稳定以及稳定程1度优化系统性能通过调整参数,使系统性能达到最优2分析系统响应时间根据根轨迹,计算系统达到稳态所需的时间305线性系统的频域分析法频率特性的基本概念频率特性01描述线性系统对不同频率输入信号的响应特性幅频特性和相频特性02描述系统输出信号的幅度和相位随输入信号频率变化的关系极坐标图和伯德图03用于表示频率特性的工具,其中极坐标图用于表示幅频特性和相频特性,伯德图则将两者结合在一起频率特性的绘制方法解析法利用系统函数的数学表达式,通过实验法数学计算得到频率特性,并通过绘图软件绘制频率特性图通过实验测试系统对不同频率输入信号的响应,测量输出信号的幅度和相位,并据此绘制频率特性图近似法对于某些复杂系统,可以采用近似法简化计算过程,得到近似的频率特性频域分析法在系统性能分析中的应用系统稳定性分析通过分析频率特性曲线,判断系统是否稳定以及稳定裕度系统性能优化根据性能要求,调整系统参数或改变系统结构,优化频率特性曲线,提高系统性能系统设计在设计新系统时,通过频域分析法预测系统的性能,为系统设计提供依据和指导06线性系统的校正方法系统校正的基本概念校正01通过引入适当的装置,改变一个或多个系统参数,使系统的性能指标满足要求性能指标02衡量系统性能好坏的标准,如系统的稳态精度、动态响应等校正装置03用于改善系统性能的装置,如电容器、电感器等串联校正串联校正装置串联连接在系统输入和输出之间的装置,通过改变系统的开环增益,改善系统的性能串联超前校正通过引入超前校正装置,提高系统的相位裕度,改善系统的稳定性串联滞后校正通过引入滞后校正装置,减小系统的截止频率,提高系统的稳态精度并联校正并联校正装置并联连接在系统输入或输出端的装置,通过改变系统的开环增益,改善系统的性能并联超前校正通过引入并联超前校正装置,提高系统的相位裕度,改善系统的稳定性并联滞后校正通过引入并联滞后校正装置,减小系统的截止频率,提高系统的稳态精度07非线性控制系统简介非线性系统的基本概念与特点总结词非线性系统的基本概念、特点非线性系统的定义非线性系统是指系统的输出与输入之间存在非线性关系的系统非线性系统的特点具有记忆性、不可叠加性、复杂性和多样性非线性系统的应用在工程、生物、经济等领域广泛应用非线性系统的分析方法0102总结词解析法非线性系统的分析方法通过求解非线性微分方程或差分方程来分析系统的动态行为近似法数值法利用线性化、小扰动等近似方法来通过数值计算和仿真来研究非线性研究非线性系统的行为系统的动态特性0304非线性系统的研究现状与展望总结词非线性系统的研究现状与展望研究现状当前对非线性系统的研究已经取得了很大的进展,包括理论分析、实验研究、应用开发等方面展望未来对非线性系统的研究将更加深入,涉及的领域将更加广泛,同时将面临更多的挑战和机遇THANKS感谢观看。