431 自动控制原理(1) 复习大纲
复习内容及基本要求
1.自动控制的一般概念
主要内容:自动控制的任务,基本控制方式:开环,闭环(反馈)控制.自动控制的性能要求:稳,快,准及最优化.
基本要求:重点是反馈控制原理与动态过程的概念,以及建立原理方块图的方法.
2.数学模型
主要内容:动态方程建立及线性化,传递函数及动态结构图,结构图的等效变换,梅逊公式及应用,典型环节.
基本要求:重点是传递函数和动态结构图的概念,以及增量线性化,结构图等效变换的法则.利用复阻抗直接建立电路结构图的方法.典型环节的概念.
3.时域分析法
主要内容:典型响应及性能指标.一,二阶系统的分析与计算.系统稳定性的分析与计算:劳斯,古尔维茨判据.稳态误差的计算及一般规律.
基本要求:重点是典型响应,性能指标诸概念及计算指标的方法,也要重视结构参数对系统响应影响的一般规律.典型响应以阶跃响应为主.劳斯,古尔维茨判据和结构稳定性的概念.终值定理的使用条件.
4.根轨迹法
主要内容:根轨迹的概念与根轨迹方程,根轨迹的绘制法则,广义根轨迹,零,极点分布与阶跃响应性能的关系,主导极点与偶极子,阶跃响应的根轨迹分析.
基本要求:重点是根轨迹法则的应用及主导极点,偶极子等的概念,利用根轨迹估算阶跃响应的性能指标,法则证明只需一般了解.
5.频率响应法
主要内容:线性系统的频率响应,典型环节的频率响应,系统开环的频率响应,Nyquist稳定判据和对数频率稳定判据,稳定裕度及计算,信号的频谱,闭环幅频与阶跃响应的关系,峰值及频宽,开环频率响应与阶跃响应的关系,三频段(低频段,中频段和高频段)的分析方法.
基本要求:频域性能指标,环节和系统频率响应曲线的绘制,以及系统稳定性判据(Nyquist判据和对数判据)均为重点内容.等M,等N圆图,尼柯尔斯图仅作一般了解.要明确单位最小相位和非最小相位的差别.估算公式只作一般了解.
6.线性系统的校正方法
主要内容:系统设计问题概述,串联校正特性及作用:超前,滞后及PID.校正设计的频率法.校正设计的根轨迹法.反馈校正的作用及计算要点.复合校正原理及其实现.
基本要求:校正装置的作用及频率法的应用.以串联校正为主,反馈校正为辅.以频率法为主,根轨迹法为辅.复合校正的应用.
7.线性连续系统的状态空间分析方法
主要内容:状态的概念和状态方程的列写,状态方程的解.状态方程的线性变换,传递函数阵.系统的可控性,可观性及其判据.动态方程的标准形,可控性,可观性分解.对偶原理,传递函数的实现.状态反馈及极点配置.状态观测器及其设计.稳定性理论.
基本要求:仅限于单输入单输出线性定常连续系统的一般理论.
8.采样系统理论
主要内容:采样信号及采样系统.采样过程的数学描述.采样信号的复现:香农定理,零阶保持器.Z变换及Z反变换:定理,方法及应用.差分方程及差分方程的解.脉冲传递函数及动态结构图变换.采样系统稳定性计算:双线性变换和劳斯判据,朱利(Jury)判据.采样系统稳态误差的计算及一般规律.采样系统零,极点分布与动态性能的定性分析.离散系统的状态方程及其解.
基本要求:Z变换的应用和脉冲传递函数的概念,用Z变换解差分方程.
9.非线性系统理论
主要内容:非线性系统动态过程的一般特征.典型非线性特性及其影响.谐波线性化及描述函数.用描述函数法研究系统稳定性和自激振荡.相轨迹的一般特点及绘制方法.线性系统的相轨迹,非线性系统的相轨迹绘制及分析.非线性系统的校正问题.
基本要求:非线性系统的不可叠加性及自振现象,描述函数法的使用限制条件,描述函数的建立只作一般了解,相轨迹法重点在线性系统相轨迹的全局结构,分段线性系统相轨迹和动态过程的概略分析.
参考教材
胡寿松主编,《自动控制原理》(第四版),科学出版社.
自动化科学与电气工程学院
2002年9月27日