《自动控制原理》课程概念性知识复习提纲详细版
第一章：
1.自动控制的任务（背）：是在没有人直接参与下，利用控制装置操纵被控对象，使被控量等于给定值。 2.自动控制基本方式一.按给定值操纵的开环控制 二.按干扰补偿的开环控制 三.按偏差调节的闭环控制 3.性能要求：稳快准 第二章：
4.微分方程的建立：课后2.5 5.传递函数定义（背） 线性定常系统（或元件）的传递函数为在零初始条件下，系统（或元件）的输出变量拉氏变换与输入变量拉氏变换之比。 这里的零初始条件包含两方面的意思，一是指输入作用是在t=0以后才加于系统，因此输入量及其各阶导数，在
??t=0时的值为零。二是指输入信号作用于系统之间系统是静止的，即t＝0时，系统的输出量及其各阶导数为零。这是反映控制系统的实际工作情况的，因为式（2-38）表示的是平衡工作点附近的增量方程，许多情况下传递函数是能完全反映系统的动态性能的。
6.结构图化简：课后2.14（结构图化简一道大题，梅森公式化简一道大题） 复习要点
7.几种传递函数（要求：懂得原理）一.输入信号r(t)作用下的系统闭环传递函数 二.干扰信号n(t)作用下的系统闭环传递函数 三.闭环系统的误差传递函数 8.阶跃响应，脉冲响应，传递函数之间的关系 阶跃响应：H(s)=
11 单位斜坡响应：Ct（s）=2 单位脉冲响应：K(s)=?(s) ss1111H(s)??(s)??K(s)? Ct(s)??(s)?2?H(s)? 综合可得 K(s)=sH(s) H(s)=sCt
ssss
第三章：
9.阶跃响应的性能指标有哪些，各个性能指标的意义是什么。
td：指单位阶跃响应曲线h(t)上升到其稳态值的50%所需要的时间 延迟时间 上升时间tr：指单位阶跃响应曲线h(t)，从稳态值的10%上升到90%所需要的时间（也有指从零上升到稳态值所需要的时间） 峰值时间tp：指单位阶跃响应曲线h(t)，超过其稳态值而达到第一个峰值所需要的时间。 超调量?%：指在响应过程中，超出稳态值的最大偏移量与稳态值之比，即 ?%?h(tp)?h(?)h(?)?100%，式中：h(tp)是单位阶跃响应的峰值；h(?)是单位阶跃响应的稳态值 调节时间ts：在单位阶跃响应曲线的稳态值附近，取?5%（有时也取?2%作为误差带，响应曲线达到并不再超出该误差带的最小时间，成为调节时间（或过渡过程时间）。调节时间ts标志着过渡过程结束，系统的响应进入稳态过程。 稳态误差ess：当时间t趋于无穷时，系统单位阶跃响应的实际值（即稳态值）与期望值[一般为输入值1（t）]之差，一般定义为稳态误差。即ess?1?h(?) 延迟时间、上升时间、峰值时间 表征 系统响应初始段的快慢；调节时间，表示系统过渡过程持续的时间，是系统快 速性的一个指标，超调量反映系统响应过程的平稳性，稳态误差则反映系统复现输入信号的最终（稳态）精度。 10.从平稳性，快速性和稳态精度三个方面，简述典型二阶欠阻尼系统结构参数?，?n对阶跃相应的影响。 由于欠阻尼二阶系统具有一对实部为负的共轭复特征根，时间响应呈衰减振荡特性，故又称为振荡环节。 系统闭环传递函数的一般形式为
2?nC(s) ?22R(s)s?2??ns??n2由于0
式中，????n，为特征根实部之模值，具有角频率量纲。?d??n1??2，称为阻尼振荡角频率，且?d??n
平稳性：阻尼比??，超调量?，响应振荡倾向越弱，平稳性越好。反之，阻尼比??，超调量?，振荡越强，平稳性越差。
当?＝0时，零阻尼响应为h(t)?1?cos?nt,t?0，具有频率为?n的不衰减（等幅）振荡。 超调量与阻尼比的关系：
?d??n1??2 阻尼比?一定，?n?，?d?，平稳性越差。
快速性:?＝0.707时，超调量?%<5%，平稳性最好。
稳态精度：由式3-25可看出，瞬态分量随时间t的增长衰减到零，而稳态分量等于1，因此，上述欠阻尼二阶系统的单位阶跃响应稳态误差为零。
1）上升时间tr：，??cosar2）峰值时间tp：tp＝
?
? ?dh(tp)?h(?)h(?)?100%＝e???/1??23）超调量?%：?%??100%
4）调节时间ts：ts不仅与阻尼比?有关，而且与自然振荡频率?n有关。 当?<0.8时， ts＝
3.5??n?1T（取5%误差带） ts＝
4.5??n（取2%误差带）
11.一阶系统性能指标：ts 单位阶跃响应：h(t)=1-e(t?0)。 一阶系统没有超调量，性能指标主要是调节时间ts，表征系统过渡过程的快慢。
ts=3T ,对应5%误差带 ts＝4 T，对应2%误差带
12.二阶性能指标：欠阻尼时定性分析，几个性能指标计算公式：课后3.6，3.8 如第10点
13.改善二阶系统响应的措施。
1.误差信号的比例-微分控制
2(1?Tds)C(s)?n开环传函：G(s)? ?E(s)s(s?2??n)闭环传函：
2?n(1?Tds)C(s) ?(s)??222R(s)s?(2??n?Td?n)s??n原理：比例-微分控制抑制了振荡，使超调减弱，可以改善系统
的平稳性，另外?和?n决定了开环增益，微分作用之所以能改善动态性能，因为它产生一种早期控制（或称为超前控制），能在实际超调量出来之前，就产生了一个修正作用。
2.输出量的速度反馈控制
原理：速度反馈同样可以加大阻尼，改善动态性能。由于速度反馈系统闭环传递函数没有零点，所以其输出响应的平稳性与
反馈系数Kt的关系比较简单，易于调整，但环节Kts的加入，会使系统开环放大系数降低，因此在设计速度反馈系统时，一般可适当增大原来系统的开环增益，以补偿速度反馈控制引起的开环增益损失，同时适当选择反馈系数Kt，使阻尼比?t比
较合适。
14.什么是系统稳定性。简述稳定的数学条件。(背）
定义：如果系统受到扰动，偏离了原来的平衡状态，产生偏差，而当扰动消失之后，系统又能够逐渐恢复到原来的平衡状态，则称系统是稳定的，或具有稳定性。若扰动消失后，系统不能恢复原来的平衡状态，甚至偏差越来越大，则称系统是不稳定的，或不具有稳定性。稳定性是当扰动消失以后，系统自身的一种恢复能力，是系统的一种固有特性。这种稳定性取决于系统的结构、参数而与初始条件及外作用无关。
稳定的数学条件：判断系统是否稳定，可以归结为判别系统特征根实部的符号，所有特征根均具有负实部，即Resi<0（i=1,2,3…n)系统稳定；只要有一个特征根的实部大于零，系统不稳定；若有实部为零的单根，而其余特征根都具有负实部，系统处于临界状态，即系统既不发散，也不能恢复原来的状态，这也属于不稳定状态；如果有实部为零的重根，系统也会发散。
15.稳定数学条件，几个稳定判据（重点劳斯）课后3.14
nsn?1?...?an?s0a0>0 P90页 1.赫尔维茨判据 D(s)?a0s?a11?an?，规定：