自动控制原理¶ 作业 大作业要求 1. 连续系统的时域分析： 2. 连续系统的频域分析： 3. 连续系统的串联校正设计 连续系统的时域分析 连续系统的频域分析 连续系统的串联校正设计 第一章 绪论 基础定义 控制理论分支 自动控制系统的分类 开环控制系统 闭环控制系统 恒值控制系统 程序控制系统 随动系统（伺服系统） 连续控制系统 离散控制系统 闭环控制系统的组成及基本原理 自动控制系统的基本要求 第二章 拉普拉斯变换 2.1 拉普拉斯变换概念 引言：复变量与复变函数 提出问题 拉普拉斯（Laplace）变换 — 拉氏变换 拉氏逆变换 存在定理 常用函数的拉氏变换 (1) 指数函数 (2) 阶跃函数 (3) 斜坡函数 (4) 正弦函数 (5) 脉动函数 (6) 脉冲函数 (7) 加速度函数 2.2 拉普拉斯变换的性质 1. 线性性质 2. 微分性质 3. 积分性质 4. 位移性质 5. 延迟性质 6. 尺度变换 7. 初值定理、终值定理 (1) 初值定理 (2) 终值定理 2.3 拉普拉斯逆变换 1. 只含不同极点的情况 2. 含共轭复极点的情况 3. 含多重极点的情况 补充：卷积与卷积定理 1. 概念 2. 卷积定理 62. 拉氏变换表 63. 本章作业 (请写题目) 64. 本章作业 第三章 控制系统的数学模型 时域数学模型: 复域数学模型: 频域数学模型: 3.1 系统的微分方程 典型元件所遵循的物理定律 3.2 系统的传递函数 典型环节的传递函数 3.3 系统方框图及其简化 3.4 考虑扰动作用反馈系统的传递函数 4. 反馈控制系统中的误差传递函数 第四章 线性系统的时域分析法 4.1 概述及典型输入信号 4.2 一阶系统的时域分析 4.3 二阶系统的时域分析 4.3.1 二阶系统的数学模型 (标准形式) 4.3.2 二阶系统特征方程的根与阻尼比的关系 4.3.3 二阶系统的单位脉冲响应 4.3.4 二阶系统的单位阶跃响应 4.3.5 二阶系统响应的性能指标 4.4 系统的稳态误差分析 4.4.1 系统误差与偏差的关系 4.4.2 系统的稳态误差 4.4.3 静态误差系数 3. 小结 本章小结 第五章 线性系统的频域分析法 本章主要内容： 时间响应 vs 频率响应 5.1 频率特性 5.1.1 频率特性的概念 5.1.2 频率特性的特点和作用 5.2 频率特性的极坐标图 (Nyquist图) 5.2.1 典型环节的 Nyquist 图 5.2.2 Nyquist 图的一般绘制方法 5.3 频率特性的对数坐标图 (Bode图) 5.3.1 概述 5.3.2 典型环节的 Bode 图 5.3.3 Bode 图的一般绘制方法 5.4 闭环系统的频率特性与指标 5.5 最小相位系统与非最小相位系统 5.6 根据频率特性曲线估计系统传递函数 5.6.1 确定放大倍数 K 5.6.2 各环节传递函数确定 第六章 系统稳定性分析 本章学习要点 6.1 系统稳定的概念和条件 系统稳定基本概念 6.1.1 系统稳定的基本概念 6.1.2 系统稳定性与特征根的关系 6.1.3 系统稳定的充分必要条件 6.2 劳斯 (Routh) 稳定判据 6.2.1 系统稳定的必要条件 6.2.2 系统稳定的充要条件 6.3 Nyquist 稳定判据 6.3.1 米哈伊洛夫定理 6.3.2 Nyquist 稳定判据 6.3.3 开环含有积分环节的 Nyquist 图 6.4 Bode 稳定判据 6.5 系统的相对稳定性 6.5.1 相位裕度 \(\gamma\) 6.5.2 幅值裕度 \(K_g\) 自动控制原理 第七章 线性系统的校正方法 主讲人: 刘凉 天津理工大学机械工程学院机器人工程专业 本章学习要求: 引言 系统的性能指标 分析系统性能指标满足要求的方法 频域性能指标与时域性能指标的关系 【例 7.1】 比较两个系统的带宽 7.2 常用校正装置及其特性 校正方式 7.3 串联校正 1. 串联超前校正法 (1) 相位超前校正的原理及其频率特性 (2) 采用 Bode 图进行相位超前校正的步骤 2. 串联滞后校正法 (1) 相位滞后校正的原理及其频率特性 总结 本章小节: 本章作业 第八章 线性系统的状态空间表示法 8.1 系统数学模型的基本描述方法 1. 系统动态过程的两类数学描述 (1) 系统的外部描述 (黑箱) (2) 系统的内部描述 (白箱) (3) 外部描述和内部描述的比较 状态和状态空间的定义 几点解释 (七点) 2. 线性系统的状态空间描述 8.2 系统数学模型间的相互转换 1. 由系统输入输出描述导出状态空间描述 (1) \(m=0\) 情况 (2) \(m \ne 0\) 情况 2. 由状态空间描述导出传递函数矩阵 Matlab 命令 2.3 系统的能控性与能观性分析 1. 线性连续系统的能控性与能观测性 2. 连续时间线性时不变系统的能控性判据 (1) 格拉姆矩阵判据 (2) 秩判据 3. 连续时间线性时不变系统的能观测性判据 (1) 格拉姆矩阵判据 (2) 秩判据 Matlab 命令 本章小结