《2025 ai课件 自动控制原理 中国矿业大学 57讲 视频教程》

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视频介绍 [复制本页地址介绍给朋友~]

 绪论

课时目标：掌握自动控制系统的基本概念，自动控制系统的分类和基本要求，理解开环控制、反馈控制和复合控制的工作原理，了解控制理论的发展历程。
1.1自动控制系统的基本概念
1.2 自动控制系统的工作原理
1.3 自动控制系统的分类与基本要求
1.4 自动控制的发展历程
控制系统的数学模型
课时目标：掌握经典控制理论中所用到的重要数学工具——拉普拉斯变换，根据对象或者环节的运行机理出发，建立对象的微分方程模型，利用拉普拉斯变换将微分方程模型转换为传递函数模型。灵活运用控制系统模型的图形化表示方法——方框图和信号流图，通过方框图的等效变换或梅森增益公式求出复杂系统的传递函数模型。
2.1控制系统建模的数学基础
2.2控制系统建模的步骤和方法
2.3微分方程建模实例
2.4非线性数学模型的线性化
2.5控制系统的传递函数
2.6典型环节及其传递函数
2.7方框图的绘制
2.8方框图等效变换原则及化简方法
2.9方框图等效变换的应用
2.10信号流图
2.11梅森公式的应用
线性系统的时域分析法
课时目标：掌握时域性能指标的定义，对一阶、二阶系统进行动态性能分析，尤其是对欠阻尼的典型二阶系统进行分析计算。理解主导极点的概念，对高阶系统进行降阶近似。稳定性是控制系统的最基本要求，稳定性完全取决于系统本身的结构和参数，熟练运用劳斯判据判断闭环系统的稳定性。理解稳态误差的定义、稳态误差的大小与系统型别及输入信号的关系。理解比例、积分与微分控制规律对系统控制质量的影响。
3.1线性系统的时域性能指标
3.2 一阶线性系统的时域分析
3.3 二阶系统的时域分析
3.4 阻尼比对典型二阶线性系统的影响
3.5 欠阻尼下二阶系统的阶跃响应
3.6 欠阻尼二阶系统的性能改善
3.7 高阶系统的时域分析
3.8线性系统的稳定性分析
3.9 劳斯判据的应用
3.10 稳态误差的定义与求取
3.11 线性系统的稳态误差
3.12扰动信号作用下的稳态误差
3.13时域分析综合习题
线性系统的根轨迹法
课时目标：本章从开环传递函数的零、极点入手，分析开环零、极点与闭环零、极点之间的关系，针对闭环特征方程中可变参数对闭环极点的影响，介绍线性系统分析与设计的几何方法——根轨迹法。熟练掌握常规根轨迹的绘制法则、参数根轨迹的等效变换，运用根轨迹图对控制系统进行性能分析。
4.1根轨迹的基本概念 28
4.2 180°根轨迹的绘制法则（一）29
4.3 180°根轨迹的绘制法则（二）30
4.4 广义根轨迹 31
4.5 基于根轨迹的系统分析 32
4.6 根轨迹习题
线性系统的频率响应法
课时目标：理解频率特性的定义、频率特性与传递函数之间的关系，能够根据频率特性的输入输出关系求取在正弦信号作用下的稳态输出信号和稳态误差信号。掌握奈奎斯特(Nyquist)曲线和伯德(Bode)图的绘制，结合开环频率特性的奈奎斯特曲线判断闭环系统是否稳定，结合伯德图的对数幅频渐近特性曲线计算系统的截止频率、相角裕度、穿越频率和幅值裕度。
5.1 线性系统的频率特性
5.2 频率特性的计算与图形化表示
5.3 典型环节的频率特性及幅相曲线
5.4 开环幅相曲线的绘制
5.5 奈奎斯特稳定判据(一)
5.6 奈奎斯特稳定判据(二)
5.7 奈奎斯特稳定判据的应用
5.8 线性系统的Bode图绘制
5.9 由Bode图求取传递函数
5.10 稳定裕度的定义与计算
5.11 频域指标与时域指标的关系
线性系统的校正
课时目标：掌握基于对数幅频特性曲线设计的三种串联校正：超前校正、滞后校正和滞后—超前校正。理解超前校正利用超前校正装置提供的超前角补偿系统的相位裕度，而滞后校正则利用滞后校正装置的高频幅值衰减降低原系统的截止频率来提高系统的相位裕度。在强调改善系统的动态性能，提高反应速度时，宜采用超前校正；在强调提高系统的控制精度，改善稳态性能时，宜采用滞后校正。滞后—超前校正兼具滞后校正和超前校正两者的优点，设计过程也更为复杂，适合用于对动态性能和稳态性能要求都比较高或者原系统不稳定程度非常高的场合。
6.1 线性系统校正的基本概念
6.2 线性系统的超前校正
6.3 线性系统的滞后校正
6.4 线性系统的滞后超前校正
6.5 局部反馈校正与前馈补偿
6.6 PID控制的基本原理
非线性控制系统分析
课时目标：非线性特性广泛存在于实际系统中，但非线性的作用有强有弱，在控制系统的分析与设计中，当非线性作用不明显时，往往把它当作线性系统处理。如果非线性对系统影响显著，则不可被忽视，必须用相应的分析处理方法。掌握常见的非线性特性、非线性系统的性质。理解描述函数法的基本思想是用输出信号中的基波分量来代替非线性环节在正弦输入下的实际输出。描述函数法主要用来分析系统的稳定性，确定系统出现自激振荡时的振幅和频率。掌握用相平面分析法分段线性化处理非线性环节，分析非线性系统的性能。
7.1 非线性典型环节与特性 51
7.2 描述函数法（1） 52
7.3 描述函数法（2） 53
7.4 相平面法（1） 54
7.5 相平面法（2）55

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