自动控制原理课件模板演讲人：日期:
目录02数学模型构建方法01控制系统基础概念03系统时频域分析04控制系统设计基础05现代控制理论扩展06典型应用案例解析
01控制系统基础概念
控制理论定义控制理论是讲述系统控制科学中具有新观念、新思想的理论研究成果及其在各个领域中，特别是高科技领域中的应用研究成果。控制理论分类控制理论可以分为经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三大类。控制理论定义与分类
开环系统主要由输入、控制器、执行器和输出四部分组成，系统输出不受输出反馈影响。开环系统组成闭环系统主要由输入、控制器、执行器、输出和反馈五部分组成，系统输出通过反馈回路影响输入，形成闭环控制。闭环系统组成开环与闭环系统组成
动态特性基本术语动态特性定义当系统运行时，输出量与输入量之间的关系称为动态特性，可以用微分方程表示。传递函数传递函数是描述系统动态特性的数学工具，表示输出量与输入量之间的传递关系。时域指标时域指标是描述系统动态特性随时间变化情况的指标，包括上升时间、峰值时间、调节时间和超调量等。
02数学模型构建方法
微分方程建模原理010203微分方程是描述系统动态特性的基本数学工具，通过列写系统的微分方程可以描述系统的运动规律。在自动控制原理中，常常需要将系统的动态特性用微分方程来描述，从而进行分析和设计。微分方程建模的关键在于选择合适的系统变量和输入输出关系，以及合理的模型参数。
传递函数是描述系统动态特性的重要工具，通过拉普拉斯变换或z变换将系统的微分方程转换为传递函数形式。传递函数推导技巧传递函数可以反映系统的输入输出关系，以及系统的频率响应、稳定性等特性。推导传递函数时需要注意系统的零初始条件，以及拉普拉斯变换或z变换的运算规则。
状态空间表达式转换将系统的微分方程或传递函数转换为状态空间表达式是控制系统设计和分析的重要步骤。状态空间表达式由状态方程和输出方程组成，通过选取合适的状态变量可以描述系统的全部动态特性。状态空间表达式是描述系统动态特性的另一种重要形式，可以处理多输入多输出系统、非线性系统及时变系统。010203
03系统时频域分析
稳定性判定准则劳斯判据通过劳斯表进行辅助判断，根据系统特征方程的各项系数，计算劳斯表上的数值，从而判断系统稳定性。赫尔维茨判据奈奎斯特判据利用系统特征方程的系数构造赫尔维茨矩阵，通过判断矩阵的行列式是否全大于0来确定系统的稳定性。通过观察系统开环频率特性曲线在复平面上的轨迹，判断轨迹与特定点的关系，从而确定系统的稳定性。123
指系统从静态到动态过程中，输出量从初始值达到最大值所需的时间，反映系统响应的快速性。指系统输出量在达到稳定值之前超过稳定值的最大偏差量，反映系统响应的准确性。指系统从受到扰动到恢复到稳定状态所需的时间，反映系统调节的快速性和稳定性。指系统稳定后，输出量与输入量之间的差值，反映系统跟踪输入信号的准确性。时域响应指标解析上升时间超调量调节时间稳态误差
伯德图的基本构成图形识别与分析绘制方法绘制注意事项根据系统的传递函数，计算出频率特性的幅值和相位，然后在半对数坐标纸上绘制出来。由幅值图和相位图两部分组成，分别表示系统频率特性的幅值变化和相位变化。在绘制伯德图时，要注意选择合适的频率范围，保证图形的准确性和可读性。同时，还要注意区分不同系统传递函数所对应的伯德图，避免混淆。通过观察伯德图，可以判断系统的稳定性、增益裕度、相位裕度等频域性能指标，为系统设计和调整提供依据。频域伯德图绘制规范
04控制系统设计基础
稳定性准确性快速性抗干扰性系统稳定性是首要考虑的性能指标，包括稳态稳定性和动态稳定性。在设计控制系统时，需确保系统在各种干扰下能够保持稳定。系统准确性指系统输出与期望输出之间的偏差程度。设计时需尽量减小稳态误差，提高系统精度。系统快速性反映系统对输入信号变化的响应速度。设计时需在保证稳定性的前提下，尽量提高系统响应速度。系统抗干扰性指系统对外部干扰信号的抑制能力。设计时需考虑系统对干扰信号的敏感度，并采取措施减小其影响。性能指标设定原则
校正装置选择策略超前校正装置通过引入相位超前，提高系统响应速度，减小系统稳态误差。适用于系统响应速度较慢、稳态误差较大的情况。超前校正滞后校正装置通过引入相位滞后，改善系统稳定性和抗干扰能力。适用于系统稳定性较差、抗干扰能力较弱的情况。滞后校正滞后-超前校正装置结合了滞后和超前校正的优点，能够在提高系统稳定性的同时，减小系统稳态误差。适用于对系统响应速度和稳定性都有较高要求的情况。滞后-超前校正
比例环节比例环节决定了系统响应的速度和精度。整定时需根据系统特性选择合适的比例系数，使系统既能快速响应输入信号，又不会产生过大的超调。PID控制器参数整定积分环节积分环节可以消除系统稳态误差，但会降低系统响应速度。整定时需根据系