上海電力學(xué)院

課程名稱：自動控制原理

參考書目：[1] 楊平 等.自動控制原理-理論篇(第3版),中國電力出版社,2016

[2] 楊平 等.自動控制原理-練習(xí)與測試篇(第二版),中國電力出版社,2020

復(fù)習(xí)的總體要求

自動控制原理課程的本質(zhì)是自動控制系統(tǒng)的特性分析方法和控制器的初步設(shè)計理念。學(xué)會本課程的學(xué)生應(yīng)當(dāng)表現(xiàn)出的基本能力是：首先，會用方框圖變換或信號流圖法將該系統(tǒng)分解成環(huán)節(jié)或綜合成大的系統(tǒng);其次，會用機理建模或?qū)嶒灲�模法建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型---傳遞函數(shù)或狀態(tài)方程形式;第三，會用系統(tǒng)分析方法分析出系統(tǒng)的基本特性，比如，穩(wěn)定性、快速性或穩(wěn)態(tài)誤差;第四，會用控制器的設(shè)計方法設(shè)計控制器或利用系統(tǒng)分析方法改進(jìn)系統(tǒng)特性。

控制系統(tǒng)分析和設(shè)計方法主要可分為時域法、根軌跡法、頻域法和狀態(tài)空間法四種。前三種方法都是基于傳遞函數(shù)模型，第四種方法基于狀態(tài)方程模型。四種方法構(gòu)成了控制理論的基礎(chǔ)。

復(fù)習(xí)內(nèi)容

知識點

一)自動控制系統(tǒng)的基本概念：系統(tǒng)組成、分類、性能、要求。

二)自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型：微分方程、傳遞函數(shù)、典型環(huán)節(jié)動態(tài)特性、系統(tǒng)方框圖的等效轉(zhuǎn)換和信號流圖、機理建模法和實驗建模、PID控制器基本控制規(guī)律和動態(tài)特性。

三)控制系統(tǒng)的時域分析： 時域性能指標(biāo)、一階和二階系統(tǒng)的時域分析、高階系統(tǒng)的時域分析和閉環(huán)主導(dǎo)極點、穩(wěn)定性與代數(shù)判據(jù)、穩(wěn)態(tài)誤差分析和誤差系數(shù)。

四)控制系統(tǒng)設(shè)計：結(jié)構(gòu)設(shè)計、規(guī)律選擇、參數(shù)整定、串級控制、前饋控制等系統(tǒng)。

五)根軌跡法：根軌跡圖繪制、根軌跡法典型超前和典型滯后校正設(shè)計。

六)控制系統(tǒng)的頻域分析：頻率特性的基本概念、奈氏圖、伯德圖、奈氏圖分析，奈氏穩(wěn)定性判據(jù)、相位裕量和幅值裕量、伯德圖分析、閉環(huán)頻率特性分析、頻域法典型超前和典型滯后校正設(shè)計。

七)離散控制系統(tǒng)：離散、采樣和保持的概念、差分方程和脈沖傳遞函數(shù)、離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析。

八)控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與設(shè)計：基本概念、 狀態(tài)空間描述、標(biāo)準(zhǔn)形及其變換、能控性和能觀測性、極點配置法設(shè)計狀態(tài)反饋控制器和狀態(tài)觀測器。

九)非線性系統(tǒng)分析：非線性系統(tǒng)的特點和類型、描述函數(shù)分析、相平面分析。

考核要求

1)理解和掌握自動控制系統(tǒng)的基本概念：組成、分類、性能、要求。

2)掌握控制系統(tǒng)的模型化技術(shù)：方框圖表示與簡化、信號流圖及Mason公式、機理建模和典型環(huán)節(jié)動態(tài)特性、傳遞函數(shù)與狀態(tài)方程、實驗建模、PID控制器特性。

3)掌握控制系統(tǒng)的時域分析法：零極點分析、穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)誤差計算、二階系統(tǒng)性能指標(biāo)計算。

4)掌握典型控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析和簡單控制系統(tǒng)的時域設(shè)計。

5)掌握控制系統(tǒng)的根軌跡分析和初步設(shè)計。

6)掌握控制系統(tǒng)的頻域分析和初步設(shè)計。

7)掌握離散控制系統(tǒng)的分析。

8)掌握狀態(tài)空間控制系統(tǒng)的分析和初步設(shè)計。

9)理解非線性控制系統(tǒng)的常用分析方法，掌握描述函數(shù)分析極限環(huán)的方法。