自动控制原理知识点总结

第一章

1.什么是自动控制？（填空）

自动控制：是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。

2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空）

开环控制和闭环控制

3.开环控制和闭环控制的概念？

开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系

特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差，控制精度也不高。

闭环控制：控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对被控过程的影响。

主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。

掌握典型闭环控制系统的结构。开环控制和闭环控制各自的优缺点？

（分析题：对一个实际的控制系统，能够参照下图画出其闭环控制方框图。）

4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断）

（1）、稳定性：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力

（2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的

（3）、准确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值来表征的

     

第二章

1.控制系统的数学模型有什么？（填空）

微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性

2.了解微分方程的建立？

（1）、确定系统的输入变量和输入变量

（2）、建立初始微分方程组。即根据各环节所遵循的基本物理规律，分别列写出相应的微分方程，并建立微分方程组

（3）、 消除中间变量，将式子标准化。将与输入量有关的项写在方程式等号的右边，与输出量有关的项写在等号的左边

3.传递函数定义和性质？认真理解。（填空或选择）

传递函数：在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换域系统输入量的拉普拉斯变换之比

4.七个典型环节的传递函数（必须掌握）。了解其特点。（简答）

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《自动控制原理》课程学习心得体会

***（***）

20##级电子科学与技术

我是一名电子科学类的学生，专业的培养目标就是要求我们能在电子信息处理、电子系统与通信方面从事产品设计、制造、调试和新技术、新工艺的研究、开发，加之自己对这些的兴趣，因此有必要学习自动控制原理这门课程。大学的需要我们做的更多的是自学、会学，比如一门课程要把握这门课的整体框架，即这门课多的灵魂所在，毕竟我们学的东西很多，如果不每天使用这些，一段很长的时间以后我们又能够记得多少呢，把握一门课的整体框架很重要；还有就是要培养自己快速学习的能力，这个世界有很多东西要学，我们所处的IT 行业新知识的更新速度更是飞快，以后在工作岗位上的许多知识技能都要从头开始，一个人最大的竞争优势就是能在最短的时间内掌握应有的技能……

没有上课以前我所认为的自动控制原理就是讲一些自动控制的某些方法，等接触到这门课程才发现这门课程用到了还多的方面的基本知识，深入了解之后才知道这门课程讲的是一些控制原理的一些原理，自动控制原理的思路，一些数学模型，以及线性系统的分析……

本书的第一章对自动控制原理做了一个概述，正如老师所讲，学一门课程要先了解这门课程的整体结构，反馈控制的基本思想、基本原理、基本方法就是本书的重点，其基本原理是取被控量的反馈信息，用以不断地修正被控量与输入量之间的误差，从而实现对被控对象进行控制的任务。课程的主要内容包括：经典控制理论，现代控制理论，两套理论的建模、分析与综合等。这就是本书的整体框架。

接着开始讲的就是控制系统的数学模型的主要内容，主要讲述了控制系统的实域数学模型、复数域数学模型、结构图与信号流图，此外，还列举了一些具体的建模实例，第三章讲的就是线性系统的时域分析法，首先应掌握典型的输入输出信号，以及什么是动态和稳态过程以及它们的性能。重点是线性连续系统的动态过程分析。一阶系统的分析是指一阶微分方程作为运动方程的控制系统，需要掌握的内容是一届系统对典型输入信号的输出响应。二阶系统是指以二阶微分方程作为运动方程的控制系统，以二阶系统的单位阶跃响应为例，分别研究了欠阻尼的单位阶跃响应，临界阻尼，过阻尼二阶系统的单位阶跃响应。劳斯稳定判据是根据所列劳斯表第一列系数符号的变化，去判别特征方程式根在S 平面上的具体分布，过程如下：

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HEFEI  UNIVERSITY

自动控制原理总结报告

专    业          自动化                  

班    级         09自动化<1>班                 

姓   名            梁 超                    

学      号        0905073006                   

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自动控制原理学习总结

班级：09自动化2班     姓名：朱猛     学号：0905071015

自动控制原理是自动控制理论的基础，其主要内容包括：自动控制系统的基本组成和结构、自动控制系统的性能指标，自动控制系统的类型（连续、离散、线性、非线性等）及特点、自动控制系统的分析（时域法、频域法等）和设计方法等。

控制(Control):是指为了改善系统的性能或达到特定的目的,通过对系统有关信息的采集和加工而施加到系统的作用。系统是指由相互关联、相互制约、相互影响的一些部分组成的具有某种功能的有机整体。自动控制系统)由控制器、执行器、传感器和被控对象等相互关联、相互制约、相互影响的一些部分组成的能对被控对象的工作状态进行自动控制的系统。反馈控制方式 按偏差进行控制，具有抑制扰动对被控量产生影响的能力和较高的控制精度。

控制系统的数学模型是描述系统输入、输出变量,以及内部各变量之间关系的数学表达式。传递函数线性定常系统在零初始条件下,输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比,用G(s)表示。

零初始条件是指在t=0时刻,系统的输入、输出及其它们的各阶导数均为零。控制系统的动态结构图是系统数学模型的图解化,由信号线、分支点、相加点、方框四种符号组成。控制系统的开环传递函数是指断开系统的主反馈通路,这时前向通路的传递函数与反馈通路的传递函数的乘积。误差传递函数是指根据系统误差的定义,误差的拉普拉斯变换与作用信号拉普拉斯变换之比。

时域分析指根据控制系统在一定输入作用下的时间响应来分析系统的瞬态过程和稳态过程的性能的一种方法。线性系统稳定的充要条件:系统特征方程的所有根都具有负的实部,或者说都位于根平面的左半平面。可以依据代数判据、根轨迹、频率特性等来判定。

根轨迹:是指控制系统开环传递函数某一参数从零变化到无穷大时,闭环系统特征方程的根在S平面上变化的轨迹。根轨迹分析法:是在已知控制系统开环传递函数的零、极点分布的基础上,研究一个或某些参数的变化对特征方程的根影响,进而得到系统性能与参数的关系的一种图解方法。

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摘要：本文根据自动控制原理的课程特点，结合自动控制原理课程的教学现状，在总结经验和教训的基础上，遵循理论联系实践的原则，结合matlab在控制领域的潜在教学功能，从教学内容和教学方式两方面想方设法提高学生学习兴趣，同时利用教学软件的优势尽力将“难学”变成“易学”，使学生真正理解学习《自动控制原理》这门课程的实际意义。

关键词：自动控制原理 课程改革 matlab

1前言

自动控制原理是电气专业的一门主干课程。该课程一方面理论性强，在培养学生抽象思维能力和逻辑能力上起着重要的作用，但是内容多学时少、课堂信息量大，使学生对教学内容难以及时进行有效地消化，不利于学生创新能力的培养。[1]另一方面实践性综合性比较强。自动控制原理内容覆盖面比较广，要求学生有比较高的数学计算能力，电气类的工科学生不能只停留在数学层面上理解，而是解决工程实际问题能力的培养。如何在有限的学时内让学生熟练掌握控制理论的基础知识，加强创新能力和工程实践能力的培养，是课程建设过程中的关键。因此，结合教学中存在的问题，在教学内容、教学模式等方面提出了几点建议。

2理论课改革

2.1教学方法改革

对于这门难度很高的课程，教学时应注重概念，弱化计算。只有

掌握了基本的概念，有了充分的感性认识，学生才有进一步自我深化的可能。而同时感性认识获得的方法莫过于实际的例子。例如：在第一章基本概念中讲解自动控制系统的定义和组成的时候，首先需让同学们明白系统的控制过程，因此我分别举了一个人工水位控制系统和自动水位控制系统来对比讲解。由于比较贴近生活，同学们对于这个人工系统的自动运行原理基本都能自发自然的理解，所以稍加引导，就很容易理解控制对象，被控量，给定值，反馈元件，执行机构等概念。

2.2教学内容的改革

自动控制原理课程是理论性较强、概念深的课程，学生普遍反映难学。我们将自动控制原理内容系统化、模块化、最优化，以解决课时少、内容多的矛盾。我们按其理论涉及领域，分为经典线性理论、非线性理论、采样系统和现代控制理论四个模块；按其研究的基本问题，将其分为系统的数学模型、系统的性能分析和系统的综合设计三个基本问题；按其课程的本质而言，直接分为控制系统的特性分析方法和控制器的设计理念。例如，采用了以建立基本概念和掌握基本技能够用为度的知识论述深度原则。基于现代计算机辅助分析设计技术大量应用的现状，减低了系统人工分析部分的比例和重心，节约课时，提高授课效果。

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第一章

1.什么是自动控制？ 2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么？

3.开环控制和闭环控制的概念？掌握典型闭环控制系统的结构。开环控制和闭环控制各自的优缺点？

4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？

第二章

1.控制系统的数学模型有什么？ 2.如何建立微分方程？注意其标准形式。

3.传递函数定义和性质？认真理解。

4.7个典型环节的传递函数（必须掌握）。了解其特点。

5.动态结构图的等效变换与化简。三种基本形式，尤其是式2-61。主要掌握结构图的化简用法，参考P38习题2-9（a）、（e）、（f）。

6.系统的开环传递函数、闭环传递函数（重点是给定作用下）、误差传递函数（重点是给定作用下）：式2-63、2-64、2-66

第三章

1.P42系统的时域性能指标。各自的定义，各自衡量了什么性能？

2.一阶系统的单位阶跃响应。 3.二阶系统：（1）传递函数、两个参数各自的含义；

（2）单位阶跃响应的分类，不同阻尼比时响应的大致情况（图3-10）；

（3）欠阻尼情况的单位阶跃响应：掌握式3-21、3-23~3-27；参考P51例3-4的欠阻尼情况、P72习题3-6。

4.系统稳定的充要条件？劳斯判据的简单应用：参考P55例3-5、3-6。

5. 用误差系数法求解给定作用下的稳态误差。参考P72习题3-13。

第四章

1.幅频特性、相频特性和频率特性的概念。

2.7个典型环节的频率特性（必须掌握）。了解其伯德图的形状。

3.绘制伯德图的步骤（主要是L(ω)）

4.根据伯德图求传递函数：参考P110习题4-4。

5.奈氏判据的用法：参考P111习题4-6。

6.相位裕量和幅值裕量的概念、意义及工程中对二者的要求。

7. 开环频率特性与时域指标的关系中低频段、中频段、高频段各自影响什么性能？注意相位裕量和穿越频率各自影响什么性能？

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《自动控制原理》总复习

 

第一章      自动控制的基本概念

一、学习要点

1.  自动控制基本术语：自动控制、系统、自动控制系统、被控量、输入量、干扰量、受控对象、控制器、反馈、负反馈控制原理等。

2.  控制系统的基本方式：

①开环控制系统；②闭环控制系统；③复合控制系统。

3.  自动控制系统的组成：由受控对象和控制器组成。

4.  自动控制系统的类型：从不同的角度可以有不同的分法，常有：

恒值系统与随动系统；线性系统与非线性系统；连续系统与离散系统；定常系统与时变系统等。

5.  对自动控制系统的基本要求：稳、快、准。

6.  典型输入信号：脉冲、阶跃、斜坡、抛物线、正弦。

二、基本要求

1.  对反馈控制系统的基本控制和方法有一个全面的、整体的了解。

2.  掌握自动控制系统的基本概念、术语，了解自动控制系统的组成、分类，理解对自动控制系统稳、准、快三方面的基本要求。

3.  了解控制系统的典型输入信号。

4.  掌握由系统工作原理图画方框图的方法。

三、内容结构图

 

四、知识结构图

 

第二章  控制系统的数学模型

一、学习要点

1．数学模型的数学表达式形式

（1）物理系统的微分方程描述；（2）数学工具—拉氏变换及反变换；

（3）传递函数及典型环节的传递函数；（4）脉冲响应函数及应用。

2．数学模型的图形表示

（1）结构图及其等效变换，梅逊公式的应用；（2）信号流图及梅逊公式的应用。

二、基本要求

1、正确理解数学模型的特点，对系统的相似性、简化性、动态模型、静态模型、输入变

量、输出变量、中间变量等概念，要准确掌握。

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