自动控制系统的分析设计方法优化

1.自动控制系统的两种状态

（1）静态（稳态），就是系统处于相对平衡的状态，即过渡过程结束后所处的状态。

（2）动态（暂态），就是系统从一个平衡状态变化到另一个平衡状态的过渡过程中所处的状态。

2.自动控制系统的基本要求

自动控制原理中讨论的中心问题是系统的性能，重点内容是控制系统分析和综合的基本方法。对于控制系统性能的讨论就涉及到对控制系统的基本要求，即稳定性、准确性、快速性。

（1）稳定性：指系统处于平衡状态时，受到干扰作用后恢复到平衡状态的能力。

系统的稳定性可以分为稳定、临界稳定、不稳定三种形式。

1）系统稳定：受到干扰作用后，响应为衰减振荡，最后趋于某一平衡状态，称为该系统稳定。

2）系统临界稳定：受到干扰作用后，响应为等幅振荡的状态，称为该系统临界稳定。

3）系统不稳定：受到干扰作用后，响应为发散振荡的状态，称为该系统不稳定。(www.xing528.com)

对于稳定性可以进行定性分析（即分析绝对稳定性）和定量分析（即分析相对稳定性）。定量分析稳定性时，用稳定性能指标——稳定裕度表征。时域中稳定裕度是闭环特征根距虚轴的最小距离；频域中稳定裕度是NyquiSt图上的幅值裕度Kg、相角裕度γ或Bode图上的对数幅值裕度Lg、对数相角裕度γ。

（2）准确性：系统从一个平衡状态过渡到另一个新的平衡状态后，被控量的期望值与实际值的差值。一般用稳态性能指标——稳态误差eSS来表示。eSS↓→准确性↑。

（3）快速性：系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的快慢程度。它表明了系统输出对输入响应的快慢程度。一般用暂态性能指标——调整时间tS 表示。tS ↓→快速性↑。

注意：稳定性是系统正常工作的前提；快速性是对稳定系统暂态性能的要求；准确性是对稳定系统稳态性能的要求。总之，只有在系统稳定的前提下，谈论其快速性及准确性才有意义。

3.自动控制系统的分析方法

在经典控制理论中，对于线性定常系统的分析方法有：基于传递函数的时域分析法、基于频率特性的频域分析法，以及基于特征方程的根轨迹分析法；对于非线性控制系统的分析方法有：相平面分析法和描述函数法。

4.自动控制系统的设计方法——综合校正方法

在经典控制理论中，对于线性控制系统的综合方法有：时域中的最佳二阶模型设计原则；频域中的串联、并联、反馈校正方法；根轨迹的串联、并联校正方法。

对于非线性控制系统的综合采用具体系统具体分析的方法。