自动控制原理复习：闭环控制、传递函数与系统分析

"自动控制原理复习文档，包含了控制系统导论、数学模型、线性系统的时域分析法等内容，适合大学自动化专业学生复习使用。" 在自动控制原理的学习中，首先需要理解的是控制系统的基础概念。闭环控制系统是核心，它通过反馈机制来调整系统的输出，以达到期望的性能。系统方块图是分析控制系统的重要工具，通过它我们可以清晰地看到各个组成部分，如控制器、执行器、传感器等，以及它们之间的关系。此外，开环控制、闭环控制以及复合控制（闭环加上扰动补偿）是控制方式的三大类别，各有其适用场景。 数学模型是研究控制系统动态特性的基础。对于简单的电路系统，如RLC网络，可以通过微分方程和传递函数来描述其动态行为。传递函数是线性定常系统的重要概念，它描述了系统输出对输入的拉氏变换比。求传递函数通常需要先建立微分方程，再根据定义转换为传递函数。在电路系统中，可以利用复数阻抗直接求解。 结构图的运算法则是分析系统的关键，包括串联、并联和反馈的处理。等效变换和梅逊公式是求解系统传递函数的常用方法，但要注意等效变换时不能随意交换求和点和引出点。熟悉这些运算规则并通过实例练习加深理解，例如教材中的例2-17和例2-18。 掌握开环传递函数、闭环传递函数和误差传递函数的概念，并能灵活计算，是自动控制原理的重要技能。它们反映了系统在不同条件下的动态特性。通过解决教材中的习题，如2-12(b)，可以巩固这一知识。 线性系统的时域分析法是评估系统动态性能的主要手段。了解典型输入信号，如单位阶跃信号，它们的拉氏变换形式，以及如何影响系统的响应。动态性能指标，如上升时间、峰值时间和超调量，可以用来量化系统的响应速度和稳定性。特别是二阶系统，其单位阶跃响应有欠阻尼、临界阻尼和过阻尼三种状态，分别对应不同的系统特征根和阶跃响应形态。通过分析阻尼系数ζ，我们可以判断系统属于哪种类型，并预测其动态行为。 总结来说，自动控制原理涵盖了控制系统的基本原理、数学建模、系统分析和性能评估等多个方面。深入理解和掌握这些知识点，对于理解和设计自动化系统至关重要。通过复习和做题，可以逐步提升对这些概念和技术的掌握程度。