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1、机电控制工程基础FUNDAMENTALS of MECHATRONIC CONTROL ENGINEERING,期末复习,本节课的任务：回顾前五章所学内容 讲解重点习题,自动控制的方式：开环控制，闭环控制，复合控制,理解反馈控制原理：控制装置接受的信号是被控量的反馈信号与给定值相比较产生的偏差，根据偏差值的大小实现控制任务。,自控系统性能要求：稳定性，快速性，准确性,绪论,控制系统的数学模型,拉式变换：典型函数的拉式变换拉式变换性质微分法则，积分法则，终值定理,传递函数,线性定常系统在零初始条件下，输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比称为系统(或元部件)的传递函数。,特征式,决定系统是否
2、稳定,动态结构图等效变换及梅森公式,比较点前移“加倒数”,引出点后移“加倒数”,主路关系保持不变,梅森公式,Mason公式：,主特征式,La各单独回路的回路传递函数之和,n前向通道数,LdLe Lf三个互不接触的单独回路传递函数乘积之和,Pk第k条前向通路的传递函数，前向通路是指信号由输入端单向传递至输出端的信号通道。单向是指不能逆回去。,Lb Lc两两互不接触的单独回路传递函数乘积之和,k将中与第k条前向通道相接触(有重合部分)的回路所在项去除之后的余子式,自动控制系统的分析方法,分析性能指标：围绕着稳定性，快速性，准确性展开,一阶系统,阶跃响应,二阶系统,稳定性与稳态精度,系统稳定的充分必
3、要条件为：系统特征方程的所有根都具有负实部，或者说都位于s平面的虚轴之左。,古尔维茨(Hurwitz)稳定判据，林纳德奇帕特判据，劳思(Routh)判据,根轨迹法,根轨迹定义：当系统开环传递函数的某一个参数由零到无穷大变化时，闭环特征根在S平面上移动所画出的轨迹。根轨迹法是通过系统开环传递函数寻求其闭环特征根的方法。,根轨迹法,1、根轨迹的分支数（n阶系统n个特征根）2、根轨迹对称于实轴（实系数多项式的根成对出现，复根必共轭）3、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点及无穷远4、根轨迹区段右侧，开环零极点数目之和必为奇数个。（以这段上某点为例，包括区段右侧的零极点）用它来判断实轴上的根轨迹段。5
4、、根轨迹的渐近线6、分离点和会合点坐标（实轴上两个相邻开环极点或两个相邻开环零点之间至少存在一个分离点）7、分离角和会合角8、根轨迹与虚轴交点 9、根之和 10、起始角和终止角11、K*和K.K*：开环根轨迹增益，S系数为1.K：开环增益，常数项为1,根轨迹为一个圆,根轨迹法,闭环零极点分布和阶跃响应的定性关系 1.稳定，所有的闭环极点S位于S平面左侧 2.系统快速性好，闭环极点要远离虚轴主导极点和偶极子 强调一点，偶极子指的是闭环极点和闭环零点。,根轨迹分析动态性能,闭环有一对共轭复数极点，阶跃响应呈振荡衰减性，有超调；（欠阻尼）,系统的频率特性,Ar=Const.，=1,2,3,测得：Ac
5、1,Ac2,Ac3,.1,2,3.,作曲线：A()Ac/Ar-，(),伯德图的绘制,确定 和各转折频率，并将这些频率按小大顺序依次标注在频率轴上；,确定低频渐进线：，就是第一条折线，其斜率为，过点（1，20lgk）。实际上是k和积分 的曲线;在半对数坐标上确定=1(1/s)且纵坐标等于20lgK dB的点A。过A点做一直线，使其斜率等于-20 dB/十倍频程。当=0,=1,=2时，斜率分别是(0，-20，-40)/十倍频程,确定系统开环增益，并计算。,高频渐进线的斜率为：-20(n-m)dB/dec。,相频特性还是需要点点相加，才可画出。,画好低频渐进线后，从低频开始沿频率增大的方向，每遇到一个转折频率改变一次分段直线的斜率：,振荡环节的修正，当 时，修正误差为,对数频率稳定判据如下：,一个反馈控制系统，其闭环特征方程正实部根个数为Z,可以根据开环传递函数右半s平面极点数P 和开环对数幅频特性为正值的所有频率范围内，对数相频曲线对 线的正负穿越之差 决定,Z0，闭环系统稳定；否则，闭环系统不稳定。,对数频率稳定判据,
