自动控制原理(来自于b站的笔记整理)

时间:2024-02-24 19:06:44

自动控制原理 1

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1.1 开环与闭环系统

简单的开环系统
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闭环系统转换成为闭环系统:
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1.2 稳定性分析2

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对于一个系统,如果没有稳定性的先决条件,那么其他的(稳态误差分析、瞬态误差分析)将无从说起。稳定性:传递函数极点在极坐标中的左半边。(横坐标为极点,纵坐标为零点)
零点和极点的定义如下:
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分析为什么极点为负的,系统是稳定的:
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下面这个图要更加直观:
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那么我们如何设计控制器?就是将最终的传递函数的极点在左边平面,叫做极点配置。现代控制理论中,研究的是状态矩阵的特征值,对应的就是传递函数的极点。

1.3 一起燃烧卡路里/科学减肥(1)_系统分析实例_数学建模部分

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框图表示如下:
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设计比例控制器(最为简单的控制器)如下:
u=kpe u=k_{p} e
那么如何设计该控制器,让最终的系统趋向于稳定状态呢?(也就是说传递函数的极点在左半边平面)
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学习控制理论一定要从微分方程入手,弄清楚微分方程与传递函数之间的关系就会容易理解很多。
最终产生稳态误差
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1.4 终值定理与稳态误差3

下面讨论的系统是存在参考信号的系统,类似于下图。终值定理,用来算系统输出的极限的工具。(FVT)
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下图解释了弹簧阻尼系统的传递函数,还有在冲激响应下系统的** 终值定理**的使用方式。
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这里需要注意的是第二种情况,代表了输入参考信号为c时(相当于r)的情况。
条件如下:
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最终求出来的极限值经过运算就是系统的稳态误差。
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1)比例控制

举例说明。下面是一个最为简单的一阶系统,采用的控制方式是比例控制。
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利用定理分析稳态误差如下:
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这里说明了比例控制的局限性,必须采用更加实用性的控制算法。比例控制充法消除稳态误差

2)比例积分控制

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并有下面变换方式:
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通过引入一个积分信号,让本来的一阶系统变成一个二阶系统。

1.5 根轨迹

再回到弹簧系统,是一个二阶系统。
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对于高阶系统不过也是几个一阶系统的叠加,如下:
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这一节评估了根的位置对于控制器的影响。
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2 工具

2.1 拉普拉斯变换

  • s通常是代表着微分的。1/s代表的是积分
  • 计算拉普拉斯是采用输出/输入计算方式。
  • 拉普拉斯变换与z变换的区别?

拉普拉斯逆变换4

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=1ωnwns2+wn2x(t)=1wnsinwnt \begin{aligned} &=\frac{1}{\omega_{n}} \frac{w_{n}}{s^{2}+w n^{2}} \\ x_{(t)} &=\frac{1}{w_{n}} \sin w_{n} t \end{aligned}


  1. https://www.bilibili.com/video/av62276712 ↩︎

  2. https://www.bilibili.com/video/BV1s4411X7qd/?spm_id_from=333.788.videocard.0 ↩︎

  3. https://www.bilibili.com/video/BV14J411A7M2 ↩︎

  4. https://www.bilibili.com/video/BV1NE411d78U ↩︎