自动控制课程设计--控制系统稳定性分析方法简介

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1、 自动控制课程设计自动控制课程设计 题 目：控制系统稳定性分析方法简介 姓 名： 学 号： 班 级： 12 级计算机应用(1)班 指导老师： 日 期： 2014 年 6 月 21 日 前前 言言 随着科学技术的不断发展，自动控制系统应用越来越广泛，已经深入应用于 工农业生产、日常生活、科学研究、航空航天和国防军事等诸多领域，而当今的 控制科学已经发展到以复杂系统为研究对象的智能控制阶段， 并且有各种不同的 研究方向。但是即使最先进的控制技术，最高深的理论研究方向，都可以在自动 控制原理中找到它的思想方法的源头， 这正是我们学习自动控制原理这门课程的 意义所在。因此自动控制理论的学习与自动控制技

2、术的运用至关重要。 1877 年，大家学判据的，有个代数判据叫劳斯代数判据，劳斯判据怎么来 的呢？劳斯就是麦克斯维尔的学生，就可能相当于我们现在的博士生了，麦克斯 维尔就是给了任务，你把方程式根的性质给我判别一下。最后到 1877 年，劳斯 把这个拿出来了， 劳斯拿出来行列式， 得到了奖， 当时叫做亚当奖。 在这个同时， 1895 年，胡尔维茨（Hurwitz）也在不同的情况下，不知道劳斯的情况下。因为 那个时候的欧洲不像现在学术交流这么频繁，当时没有什么学术交流。我也不知 道你到底搞了些什么，所以这基本上是平行的。但是胡尔维茨（Hurwitz）的不 一样，胡尔维茨（Hurwitz）解决的是瑞

3、士达沃斯电厂的一个蒸汽机的一个调速 系统的设计，就用稳定性理论来设计。 胡尔维茨（Hurwitz）被认为是真正用控制理论，来用到控制系统设计的第 一个例子。所以我现在这里列出来的这四个人，两个人是学校里的学究式的，就 是麦克斯维尔跟劳斯，但是他的功劳也不能磨灭，维斯聂格拉斯基跟胡尔维茨 （Hurwitz） ， 都是实际上出来的， 就解决实际问题， 这是两个不同的。 但是最后， 劳斯，胡尔维茨（Hurwitz） ，都拿出来，现在都有用的代数判据。 目目 录录 1 课程设计的目的及意义 . 1 1.1 目的. 1 1.2 意义. 1 2 课程设计总体思路介绍 . 1 2.1 系统稳定性的充要条件.

4、 1 2.2 传递函数 2 2.3 劳斯判据 3 3 稳定性分析方法简介. 4 3.1 时域分析方法. 4 3.1.1 利用充要条件判断系统的稳定性 4 3.1.2 利用劳斯判据判断系统的稳定性 6 3.1.3 利用系统的输出响应曲线判断系统的稳定性. 6 3.2 频域分析方法 13 3.2.1 利用奈奎斯特稳定判据判断系统的稳定性 .13 3.2.2 利用对数稳定判据判断 .15 3.2.3 利用稳定裕量判断 16 4 时域分析和频域分析的比较 .18 4.1 频域特性与系统性能的关系.18 4.1.1 系统稳态误差和开环频率特性的关系 18 4.1.2 系统的瞬态性能和开环频率特性中频段的

5、关系 .18 4.1.3 开环频率特性的高频段对系统性能的影响 19 4.2 频域性能指标与时域性能指标之间的关系19 4.2.1 二阶系统 19 4.3 时域分析方法适用范围与优缺点21 4.4 频域分析方法适用范围与优缺点21 5 总 结 22 6 参考文献 .23 1 自动控制系统稳定性分析方法简介自动控制系统稳定性分析方法简介 1 1 课程设计的目的及意义课程设计的目的及意义 1.1 1.1 目的目的 根据课堂讲授内容，学生做相应的自主练习，消化课堂所讲解的内容。 通过调试典型例题或习题积累调试程序的经验。 通过完成辅导教材中的编程题，逐渐培养学生的编程能力，用计算机解决 实际问题的能

6、力。 1.2 1.2 意义意义 有助于加深我们对自动控制系统这门课程的理解， 我们在课堂上学的都是基 础理论知识，对于如何用程序语言来描述所学知识还是有一定难度。通过课程设 计，我们可以真正理解其内涵。 有利于我们逻辑思维的锻炼，程序设计能直接有效地训练学生的创新思维、 培养分析问题、解决问题能力。即使是一个简单的程序，依然需要学生有条有理 的构思。 有利于培养严谨认真的学习态度，在程序设计过程里，当我们输入程序代码 的时候，如果不够认真或细心，那么可能就导致语法错误，从而无法得出运行结 果。那么，这个我们反复调试，反复修改的过程，其实也是对我们认真严谨治学 的一个锻炼。 2 课程设计总体思路介绍课程设计总体思路介绍 2.1 2.1 系统稳定性的充要条件系统稳定性的充要条件 线性系统稳定的充要条件：系统瞬态响应的闭环极点全部在复数根平面的左 半平