自動控制原理心得

自動控制原理與

系統電力2班

劉豐2012324220

自動控制原理學期總結

自動控制原理是自動控制理論的基礎，其主要內容包括：自動控制系統的基本組成和結構、自動控制系統的效能指標，自動控制系統的型別（連續、離散、線性、非線性等）及特點、自動控制系統的分析（時域法、頻域法等）和設計方法等。

控制(control):是指為了改善系統的效能或達到特定的目的,通過對系統有關資訊的採集和加工而施加到系統的作用。系統是指由相互關聯、相互制約、相互影響的一些部分組成的具有某種功能的有機整體。

自動控制系統)由控制器、執行器、感測器和被控物件等相互關聯、相互制約、相互影響的一些部分組成的能對被控物件的工作狀態進行自動控制的系統。反饋控制方式按偏差進行控制，具有抑制擾動對被控量產生影響的能力和較高的控制精度。

控制系統的數學模型是描述系統輸入、輸出變數,以及內部各變數之間關係的數學表示式。傳遞函式線性定常系統在零初始條件下,輸出量的拉普拉斯變換與輸入量的拉普拉斯變換之比,用g(s)表示。

零初始條件是指在t=0時刻,系統的輸入、輸出及其它們的各階導數均為零。控制系統的動態結構圖是系統數學模型的**化,由訊號線、分支點、相加點、方框四種符號組成。控制系統的開環傳遞函式是指斷開系統的主反饋通路,這時前向通路的傳遞函式與反饋通路的傳遞函式的乘積。

誤差傳遞函式是指根據系統誤差的定義,誤差的拉普拉斯變換與作用訊號拉普拉斯變換之比。

時域分析指根據控制系統在一定輸入作用下的時間響應來分析系統的瞬態過程和穩態過程的效能的一種方法。線性系統穩定的充要條件:系統特徵方程的所有根都具有負的實部,或者說都位於根平面的左半平面。

可以依據代數判據、根軌跡、頻率特性等來判定。

根軌跡:是指控制系統開環傳遞函式某一引數從零變化到無窮大時,閉環系統特徵方程的根在s平面上變化的軌跡。根軌跡分析法:

是在已知控制系統開環傳遞函式的零、極點分布的基礎上,研究乙個或某些引數的變化對特徵方程的根影響,進而得到系統效能與引數的關係的一種**方法。

頻率響應是指在正弦訊號作用下,系統輸出的穩態分量。頻率特性:是指線性系統在正弦訊號作用下,穩態輸出的相量與輸入相量之比。工程上常用圖形來表示頻率特性，常用的有：

極座標圖，也稱奈奎斯特(nyquist)圖;對數座標圖，也稱伯德(bode)圖;對數幅相頻率特性圖,也稱尼柯爾斯(nichols)圖。最小相位系統:是指系統的開環傳遞函式的零、極點均位於根平面的左半平面。

非最小相位系統:是指系統的開環傳遞函式有零點或極點位於根平面的右半平面。相對穩定性:

對於最小相位系統,衡量相對穩定性的指標是相角裕度γ和幅值裕度κg。

校正就是採用適當方式，在系統中加入一些引數可調整的裝置（校正裝置），用以改變系統結構，進一步提高系統的效能，使系統滿足指標要求。常用的校正方式有：串聯校正，反饋校正，復合校正。

通過學習本課程，我了解了有關自動控制系統的執行機理、控制器引數對系統效能的影響以及自動控制系統的各種分析和設計方法等。在學習方法上，我認為理解是接受知識的前提，其次，課餘時間應該多做些題，老師的授課內容應該反覆看，內容很經典，希望在以後的學習中更加努力，學好本專業課程。

自控原理學習內容及總結

在整個學期的學習中，我們一共學習了五章內容，第一章是自動控制系統的概論;第二章是系統的數學模型;第三章是時域分析法;第四章是頻域分析法;第五章是系統的校正方法.

第一章是自動控制系統的概論，主要內容有自動控制的定義，基本控制方法及特點，對控制系統效能的基本要就，自動控制系統的方塊圖表示方法，自動控制系統的分類和一些經典的自動控制系統的例項分析等。在學習的過當中，我知道了所謂自動控制系統就是在沒有人直接參與的情況下，利用控制裝置操縱被控物件和被控量，使其按照預定的規律運作和變化。基本控制方式是利用感測器感應資訊，將資訊放大處理後變成電訊號作用於系統,使系統自動調節.

對於乙個控制系統,我們的要求是快速,穩定,準確.對於一階系統,通過調節pid,能快速的打到目的。對於二階系統,我們要求其單位階躍響應要是處於欠阻尼狀態.

我們系統是否穩定可以用勞斯穩定判據來判定。控制系統的主要分類為:閉環控制系統、開環控制系統、定值控制系統、隨動控制系統、程式控制系統、線性控制系統、非線性控制系統、連續控制系統、離散控制系統、單變數控制系統和多變數控制系統。

自動控制系統的方塊圖表示，組成系統的每個環節用乙個方塊表示，環節間用帶箭頭的線段連線，稱為訊號線，只能單方向傳遞。訊號的比較用◎表示，他具有對幾個訊號進行求和的功能，一般在多個輸入訊號的訊號線旁邊標「+」「-」表示訊號的極性。自控的方塊圖表示如下，除此之外，老師還給我們精講了烘烤爐溫度控制的例項。

第二章，拉皮拉斯變換及其應用

在本章節中，老師重點講了拉普拉斯變換，它是一種函式的變換方法，利用拉氏變換可以將微分方程變換成代數方程，便於求解。拉普拉斯變換主要是用來求解在時間域系統的輸入和輸出的偏微分方程，拉普拉斯變換主要就是把時間域變到復頻域。在講拉氏變換的時候還涉及到了階躍函式，脈衝函式，斜坡函式，指數函式，正弦函式等常見函式。

在本章中，還有拉氏變換的運算定理，拉氏反變換，拉氏變換舉例等內容，老師重點講了舉例的地方，我們要求不論是一階系統還是二階系統，都要能夠在過渡時間內快速達到穩態值的0.95-0.93。

二階系統要處於欠阻尼狀態。由於拉氏變換公式很難記，老師鼓勵我們查表。

第三章，本章主要是通過微分方程，傳遞函式和系統框圖建立自動控制系統的數學模型，利用數學模型描述系統的輸入量和輸出量以及內部各變數之間的關係。控制系統的微分方程的建立和微分方程的求解，在這當中就用到了第二章學到的拉氏變換來求解，在講道傳遞函式時我知道了它是系統數學表示式的一種形式，還有系統框圖，這幾個名詞之間是有很大關係的，建立好數學模型，沒有傳遞函式不行，沒有系統框圖也不行。老師重點講了系統框圖和傳遞函式的建立，傳遞函式的建立主要是用梅遜公式，通過系統的框圖，結合梅遜公式把系統的傳遞函式寫出。

在學習梅遜公式的時候，我知道了沒遜公式的計算方式，利用梅遜公式可以很快的列出系統的傳遞函式，自控系統的結構圖是系統傳遞函式圖形化的描述方式，是圖形化的數學模型，由系統的每個環節組成，能直觀的表示系統的結構特點以及各個參變數和作用量在系統中的作用，表示各個環節的相互聯絡。

第四章主要是說控制系統的時域分析法，說的是時域分析法對於線性定常系統，可基於系統的微分方程，利用拉氏變換為數學工具，直接求解系統的時域響應。並利用想應該表示式或響應曲線分析自動控制系統的效能，乙個系統的時域響應取決於系統本身的結構引數，又與系統的初始狀態以及作用於系統的外作用有關。階躍響應的效能指標，把控制系統的響應時間順序可分為動態過程和穩態過程，分析動態過程可以評價系統的快速性和穩定性，分析系統的穩態過程可以評價系統的準確性，對於階躍響應的效能指標，我們要求調整時間要短，超調量不能太大，穩態誤差要越小越好，最好等於零。

這幾個變數是相互矛盾的，所以要均衡好，平衡調節才可以使系統處於最佳狀態，系統效率達到最大化。對於二階系統，要讓它工作在欠阻尼狀態下，阻尼比應取0.707左右。

這樣系統具有快速性，又有過度構過程的穩定性。系統的穩定性要求系統受到外界的擾動後能在一定時間內恢復原狀態，對於系統的穩定可以用勞斯判據進行計算判定。

第五章系統頻域特性分析法，雖然老師沒怎麼講課，但是經過老師的指點，也對這章節有一定的了解，頻域分析法是控制理論中常用的方法之一。是一種**法，通過系統的開環特性的圖形來分析閉環系統的效能。頻率特性不僅可以有微分方程和傳遞函式求解，還可以經過試驗的方式求得。

對於系統分析具有極大的現實意義。頻率特性是系統對不同頻率正弦輸入訊號的響應特性，對於乙個穩定的線性系統，其輸出量的幅值與輸入量的幅值對頻率的變化稱為幅頻特性，其輸出相位與輸入相位對頻率的變化稱為相位頻率特性。兩者稱為頻率特性和幅相特性。

頻率特性的特性：頻率特性是以線性定常系統為基礎的且假定微分方程是穩定的情況下推導出來的；頻率特性對系統的控制項和部件，控制裝置都適用；表示式含有系統或元件部件的全部結構引數；頻率特性和微分方程及傳遞函式一樣，也是系統或元件的動態數學模型；利用頻率特性可以根據開環系統頻率特性分析閉環系統的效能。

學習心得，隨著學期期末的到來，《自動控制原理與系統》這門課程的學習也進入了尾聲，以上是我對這門課程的總結，在學習的過程當中雖然遇到了許多困難，但是在老師的悉心指導下還是一一克服了困難。隨著聖餐發展和科學的進步，自動制動控制系統這技術一定會廣泛應用到各個領域中去。現在學習的知識還遠遠不夠，紙上談兵都只能談兩頁，用到實踐中的又回更少了。

在老師的教導下，讓我們懂得了學習的重要性，在老師在課堂上穿插的話外題中，不僅讓我學到了課本的知識，還讓我學到了一股爭氣，青年人要爭，這使我受益匪淺。老師不僅在教學，更是在育人。教我們學習做人面面俱到，使我更加堅定了人生道路，活到老學到老，使我們更加有氣質和內涵，人只有有了氣質和內涵才不會被看低，站在人群中才能有一種無以言表的成就感。

今後我還將繼續努力學習，為自己的人生道路上留下更多的色彩。最後還是得感謝老師的栽培！

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