《自控原理1复习》课件

自控原理1复习单击添加副标题汇报人目录01单击添加目录项标题02自控原理概述03控制系统数学模型04时域分析法05根轨迹法06频域分析法07控制系统校正与设计01添加章节标题02自控原理概述自动控制系统的基本概念添加标题添加标题添加标题添加标题自动控制系统由控制器根据输入执行器根据控制传感器检测被控控制器、执行器、信号和设定值，产信号，改变被控对对象的状态，并将传感器和被控对象生控制信号象的状态信息反馈给控制器组成的闭环系统添加标题添加标题添加标题添加标题被控对象需要控反馈将传感器检前馈根据已知信自适应控制根据制的对象，如温度、测到的信息反馈给息，提前调整控制系统特性的变化，压力、流量等控制器，实现闭环信号，提高控制精自动调整控制参数，控制度实现最优控制自动控制系统的分类•开环控制系统没有反馈环节，输出只取决于输入•闭环控制系统有反馈环节，输出不仅取决于输入，还取决于反馈信号•线性控制系统系统输入和输出之间的关系是线性的•非线性控制系统系统输入和输出之间的关系是非线性的•连续控制系统系统的输入和输出都是连续的•离散控制系统系统的输入和输出都是离散的•单输入单输出系统只有一个输入和一个输出•多输入多输出系统有多个输入和多个输出•线性定常系统系统是线性的，且参数不随时间变化•线性时变系统系统是线性的，但参数随时间变化•非线性时变系统系统是非线性的，且参数随时间变化自动控制系统的基本要求稳定性系统在受到扰动后能自动恢复到稳定状态准确性系统输出与设定值之间的误差应尽可能小快速性系统对输入信号的响应速度应尽可能快鲁棒性系统对参数变化和外部干扰的适应能力应尽可能强03控制系统数学模型控制系统微分方程微分方程的定义和性质控制系统微分方程的建立微分方程的解及其稳定性控制系统微分方程的应用方法分析实例传递函数传递函数定义描述系统输入与输出关系的数学表达式传递函数形式输入信号与输出信号的拉氏变换之比传递函数性质线性、时不变、因果性传递函数应用系统分析、设计、仿真、控制方框图与梅森公式方框图描述控制系统的图形表应用在控制系统设计中，通过示方法，包括输入、输出、反馈方框图和梅森公式进行系统分析等环节和优化添加标题添加标题添加标题添加标题梅森公式用于求解线性定常系注意事项方框图和梅森公式的统的传递函数，通过方框图进行使用需要具备一定的数学基础和计算系统分析能力04时域分析法控制系统稳定性分析稳定性定义系稳定性分类稳稳定性判据李稳定性分析方法时域分析法、频统在受到扰动后定、不稳定、临雅普诺夫稳定性域分析法、根轨能够恢复到其原界稳定判据、劳斯稳定迹法等始状态的能力性判据等控制系统动态性能分析控制系统动态性能分时域分析法的基本概时域分析法的主要方时域分析法的应用析的目的了解控制念通过分析系统的法阶跃响应分析、在控制系统设计、系统的动态性能，如输入、输出和状态随脉冲响应分析、频率调试和优化中，时稳定性、快速性、准时间的变化，了解系响应分析等域分析法是一种常确性等统的动态性能用的方法控制系统稳态性能分析稳态性能指标稳定性分析利快速性分析利准确性分析利稳定性、快速性、用劳斯判据、奈用时间常数、频用误差分析、灵准确性奎斯特判据等方率响应等方法敏度分析等方法法05根轨迹法根轨迹法基本概念根轨迹法是一种分析控制系统稳定性的方法根轨迹是描述系统特征方程的根在复平面上的轨迹根轨迹法可以分析系统的稳定性、动态性能和稳态误差根轨迹法可以应用于线性和非线性控制系统的分析根轨迹绘制方法确定开环传递函数确定闭环传递函数确定根轨迹方程确定根轨迹的起点和终点确定根轨迹的走向绘制根轨迹图根轨迹分析法根轨迹法是一种分根轨迹法通过绘制根轨迹图是系统开根轨迹法可以分析析控制系统稳定性根轨迹图，分析系环传递函数的零点系统的稳定性、动的方法统的稳定性和动态与实轴的交点态性能和参数变化性能对系统的影响06频域分析法频率特性基本概念频率特性描述系统对不同频率信号的响应特性频率响应系统对不同频率信号的输出与输入之比频率响应函数描述系统频率响应的函数频率响应曲线频率响应函数的图形表示频率特性绘制方法频率扫描法通频谱分析法通傅里叶变换法拉普拉斯变换法过改变输入信号过分析信号的频将时域信号转换将时域信号转换的频率，观察输谱，得到频率特为频域信号，得为复频域信号，出信号的变化性到频率特性得到频率特性频域分析法应用控制系统分析分析控制系统的稳定性、动态性能等信号处理处理信号的频率成分，如滤波、频谱分析等故障诊断分析系统故障的原因和位置，如振动分析、噪声分析等优化设计优化控制系统的设计参数，如PID控制器参数整定等07控制系统校正与设计控制系统校正方法频率响应法通过测量系统的频率响应，确极点配置法通过配置系统的极点，确定系定系统的稳定性和性能统的稳定性和性能根轨迹法通过分析系统的根轨迹，确定系线性二次型最优控制通过求解线性二次型统的稳定性和性能最优控制问题，确定系统的稳定性和性能状态空间法通过分析系统的状态空间，确自适应控制通过自适应算法，实现系统的定系统的稳定性和性能稳定性和性能的优化控制系统设计步骤与实例l确定系统模型建立控制系统的数学模型，包括传递函数、状态方程等l设计控制器根据系统模型选择合适的控制器类型，如PID控制器、LQR控制器等l控制器参数调整通过仿真或实验调整控制器参数，使系统达到最佳性能l控制系统仿真使用仿真软件对控制系统进行仿真，验证控制器性能l控制系统实现将控制器实现在硬件或软件中，实现控制系统的实际应用l控制系统优化根据实际应用情况，对控制系统进行优化和改进，提高系统性能控制系统优化设计控制系统优化设计的目的提高系统的稳定性、准确性和快速性控制系统优化设计的方法PID控制、模糊控制、自适应控制等控制系统优化设计的步骤系统建模、参数辨识、控制器设计、仿真验证等控制系统优化设计的应用工业自动化、机器人控制、航空航天等领域感谢观看汇报人。