八个比特

自动控制原理笔记-1

字数统计: 1.1k阅读时长: 4 min
2019/04/07 Share

Chapter1 自动控制的一般概念

2.png

1-1 自动控制的基本原理与方式

经典控制:单输入、多输出(SIMO)
现代控制:多输入、多输出(MIMO)
通常把输出量送回到输入端,并与输入信号相比较产生偏差信号的过程称为反馈。若反馈的信号与输入信号相减,使产生的偏差信号越来越小,则称为负反馈;反之则称为正反馈。
反馈系统的一般组成如下:
3.png
测量元件:测量被控量;
比较元件:产生被控量与控制连个偏差信号;
变换放大元件:由于偏差信号一般比较微弱,经过变换放大后产生足够大的幅值和功率;
执行元件:变换放大后的偏差信号经执行元件驱动被控对象。
校正元件:为使系统能正常工作,在系统中设计能提高控制性能的元件。


自动控制系统的基本控制方式主要有三种:开环控制闭环控制以及复合控制方式。

开环(按给定控制、按扰动控制)控制:

开环(按给定控制、按扰动控制)控制:输出量不会对系统的控制作用发生影响;其中按扰动控制的系统又称为顺馈控制。
方框图:
4.png
特征:信息单向传递,没有形成闭合回路
特点:

  1. 结构简单,成本低廉;
  2. 控制精度差,抗干扰能力差;

多用于系统结构参数稳定和扰动信号较弱的场合。

闭环(反馈)控制:

闭环(反馈)控制:按偏差控制;
方框图:
5.png
特征:信息循环往复传递,按偏差进行控制;
特点:

  1. 按按偏差进行控制(因此必须有输出量的测量装置);
  2. 抗干扰性好,控制精度高;
  3. 系统较复杂,有稳定性问题。

多用于系统结构参数不稳定和扰动信号较强的场合。


1-3 自动控制系统的分类

1.线性定常连续系统:

1
2
$$a_0\frac{d^n}{dt^n}c(t)+a_1\frac{d^{n-1}}{dt^{n-1}}c(t)+\cdots+a_n{c(t)}=\\\\$$
$$b_0\frac{d^n}{dt^n}r(t)+b_1\frac{d^{n-1}}{dt^{n-1}}r(t)+\cdots+b_m{r(t)}$$

其中,c(t)是系统输入,r(t)是系统输出。
特点:

  1. 线性:各变量及其导数都以一次幂的形式出现,且没有交叉相乘。
  2. 定常:系数a_i、b_i都是常数
  3. 连续:系统中各信号随时间连续变化。

线性定常连续系统包括:恒值控制系统、随动系统(包括伺服系统)、程序控制系统

2.线性定常离散控制系统(m≤n)

1
2
$$\begin{center}a_0{c(k+n)}+a_1{c(k+n-1)}+\cdots+a_{n-1}{c(k+1)}+a_n{c(k)}\end{center}=$$
$$\begin{center}b_0{r(k+m)}+b_1{r(k+m-1)}+\cdots+b_{m-1}{r(k+1)}+b_m{c(k)}\end{center}$$

3.线性定常离散控制系统

1
$$\frac{{d^2}y(t)}{dt^2}+y(t)\frac{dy(t)}{dt}+y^2(t)=r(t)$$

4.按系统性能分类

线性系统————系统中所有元件的特性都是线性的。
定常(时不变)系统————系统的结构和参数不随时间变化。
连续系统————系统中各部分信号随着时间连续变化。

1-4 对自动控制系统的基本要求

稳定性:由系统结构决定
快速性:动态(暂态)特性
准确性:静态(静态)特性

用三要素法可以代替解微分方程
三种形式:
y齐次+y非齐次
y固有+y强迫
y暂态+y稳态

y零状态+y零输入

1
$$y({t_0}^{+})e^{-\frac{t-{t_0}^{+}}{\tau}}+y(\infty)(1-e^{-\frac{t-{t_0}^{+}}{\tau}})$$

电路分析中:

1
2
3
4
5
$$\epsilon(t)=\begin{cases}
u_c({t_0}^{+})=u_c({t_0}^{-})\\
i_L({t_0}^{+})=i_L({t_0}^{-})\\
\end{cases}
$$

1
2
3
4
5
$$\delta(t)=\begin{cases}
u_c({t_0}^{+})=u_c({t_0}^{-})+\frac{A}{C}\\
i_L({t_0}^{+})=i_L({t_0}^{-})+\frac{A}{C}\\
\end{cases}
$$
CATALOG
  1. 1. Chapter1 自动控制的一般概念
    1. 1.1. 1-1 自动控制的基本原理与方式
      1. 1.1.1. 开环(按给定控制、按扰动控制)控制:
      2. 1.1.2. 闭环(反馈)控制:
    2. 1.2. 1-3 自动控制系统的分类
      1. 1.2.1. 1.线性定常连续系统:
      2. 1.2.2. 2.线性定常离散控制系统(m≤n)
      3. 1.2.3. 3.线性定常离散控制系统
      4. 1.2.4. 4.按系统性能分类
    3. 1.3. 1-4 对自动控制系统的基本要求