上海電力學院

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-練習與測試篇(第二版),中國電力出版社,2020

復習的總體要求

自動控制原理課程的本質是自動控制系統的特性分析方法和控制器的初步設計理念。學會本課程的學生應當表現出的基本能力是：首先，會用方框圖變換或信號流圖法將該系統分解成環節或綜合成大的系統;其次，會用機理建模或實驗建模法建立系統的數學模型---傳遞函數或狀態方程形式;第三，會用系統分析方法分析出系統的基本特性，比如，穩定性、快速性或穩態誤差;第四，會用控制器的設計方法設計控制器或利用系統分析方法改進系統特性。

控制系統分析和設計方法主要可分為時域法、根軌跡法、頻域法和狀態空間法四種。前三種方法都是基于傳遞函數模型，第四種方法基于狀態方程模型。四種方法構成了控制理論的基礎。

復習內容

知識點

一)自動控制系統的基本概念：系統組成、分類、性能、要求。

二)自動控制系統的數學模型：微分方程、傳遞函數、典型環節動態特性、系統方框圖的等效轉換和信號流圖、機理建模法和實驗建模、PID控制器基本控制規律和動態特性。

三)控制系統的時域分析： 時域性能指標、一階和二階系統的時域分析、高階系統的時域分析和閉環主導極點、穩定性與代數判據、穩態誤差分析和誤差系數。

四)控制系統設計：結構設計、規律選擇、參數整定、串級控制、前饋控制等系統。

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計。

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

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

八)控制系統的狀態空間分析與設計：基本概念、 狀態空間描述、標準形及其變換、能控性和能觀測性、極點配置法設計狀態反饋控制器和狀態觀測器。

九)非線性系統分析：非線性系統的特點和類型、描述函數分析、相平面分析。

考核要求

1)理解和掌握自動控制系統的基本概念：組成、分類、性能、要求。

2)掌握控制系統的模型化技術：方框圖表示與簡化、信號流圖及Mason公式、機理建模和典型環節動態特性、傳遞函數與狀態方程、實驗建模、PID控制器特性。

3)掌握控制系統的時域分析法：零極點分析、穩定性和穩態誤差計算、二階系統性能指標計算。

4)掌握典型控制系統的結構分析和簡單控制系統的時域設計。

5)掌握控制系統的根軌跡分析和初步設計。

6)掌握控制系統的頻域分析和初步設計。

7)掌握離散控制系統的分析。

8)掌握狀態空間控制系統的分析和初步設計。

9)理解非線性控制系統的常用分析方法，掌握描述函數分析極限環的方法。