自动控制原理复习参考资料

1、1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过输入量与反馈量的差值进行的。2、闭环控制系统又称为反馈控制系统。3、在经典控制理论中主要采用的数学模型是微分方程、传递函数、结构框图和信号流图。4、自动控制系统按输入量的变化规律可分为恒值控制系统、随动控制系统与程_序控制系统。5、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：稳定性、快速性和准_确性。6、控制系统的数学模型，取决于系统结构和参数，与外作用及初始条件无关。7、两个传递函数分别为Gi(s门G2(s)的环节，以并联方式连接、具等效传递函数为Gi(s)+G2(s),以串联方式连接、具等效传递函数为Gj(s)*G2(s)o8、系统前向通道传递

2、函数为G(s),其正反馈的传递函数为H(s),则其闭环传递函数为G(s)/(1-G(s)H(s)。9、单位负反馈系统的前向通道传递函数为G(s),则闭环传递函数为G(s)/(1+G(s)。10、典型二阶系统中，I=0.707时,称该系统处于二阶工程最佳状态,此时超调量为4.3%。11、应用劳斯判据判断系统稳定性、劳斯表中第一列数据全部为正数，则系统稳定。12、线性系统稳定的充耍条件是所有闭环特征方程的根的实部均为负：即都分布在S平面的左平面，。13、随动系统的稳态误差主耍来源干给定信号.恒值系统的稳态误差主要来源于扰动信号。14、对于有稳态误差的系统，在前向通道中串联比例积分环节，系统误差将变

3、为零。15、系统稳态误差分为给定稳态误差和扰动稳态误差两种。16、对于一个有稳态误差的系统，增大系统增益则稳态误差将减小。17、对于典型二阶系统，惯性时间常数T愈大则系统的快速性愈差。18、应用频域分析法，穿越频率越大，则对应时域指标t9越小，即快速性越好19最小相位系统是指S右半平面不存在系统的开环极点及开环零点。20、按照校正装置在系统中的不同位置，系统校正可分为串联校正、反馈校正、补偿校正与复合校正四种。21、对于线性系统，相位裕量愈大则系统的相对稳定性越好。22、根据校正装置的相位特性，比例微分调节器属于相位超前校正装置，比例积分调节器属于相位滞后校正装置，PID调节器属于相位滞后-超

4、前校正装置。23、PID调节中的P指的是比例控制器、I是积分控制器、D是微分控制器。24、离散系统中信号的最高频谱为max,则采样频率ws应保证s>=2max条件。26、在离散控制系统分析方法中,把差分方程变为代数方程的数学方法为Z变换。27、离散系统中，两个传递函数分别为Gi(s)与G2(s)的环节，以串联方式连接，连接点有采样开关，其等效传递脉冲函数为Gi(z)G2(z);连接点没有采样开关，其等效传递脉冲函数为G1G2。28、根据系统的输出量是否反馈至输入端，可分为开环控制系统与闭环控制系统。29、家用空调温度控制、电梯速度控制等系统属于闭环控制系统；30、经典捽制理论的分析方法中

5、要有时域分析法、根轨亦分析法、频域分析法。二、基本知识21、开环控制系统的的特征是没有(C)A.执行环节B.给定环节C.反馈环节D.放大环节2、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的(B)A、低频段B、中频段C、高频段D、均无关3、若系统的开环传递函数为,匚50彳小,则它的开环增益为(A)s(5s10)A.5B.10C.50D.1004、已知系统的开环传递函数为50，则该系统的开环增益为(C)。(2s1)(s5)A、50B、25C、105、开环频域性能指标中的相角裕度学对应时域性能指标（A）。A、超调仃B、稳态误差essC、调整时间tsD、峰值时间tpp6、一般为使系统有较好的稳定性，

6、希望相位裕量¥为（C）A.015。B.1530°C.3060口D.60口90中7、若系统的传递函数在右半S平面上没有零点和极点，则该系统称作（B）A.非最小相位系统B.最小相位系统C.不稳定系统D.振荡系统8、关于传递函数，错误的说法是（B）A传递函数只适用于线性定常系统；B传递函数不仅取决于系统的结构与参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响；C传递函数一般是为复变量s的真分式；D闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。9、下列哪种措施对改善系统的精度没有效果（C）。A、增加积分环节B、提高系统的开环增益KG增加微分环节D、引入扰动补偿10、某系统的传递函数是G（s）=eT,

7、则该可看成由（C）环节串联而成。2s1A.比例、延时B.惯性、导前C.惯性、延时D.惯性、比例111、某系统的传递函数是G（s）=,则可等效为（B）环节串联。s（s1）A.比例、积分B.积分、惯性C.惯性、微分D.微分、比例12、为了消除存在稳态误差的系统的误差，可采用串联（D）进行校正。A.比例校正装置B.比例微分校正装置C.微分校正装置D.比例积分校正装置13、若某最小相位系统的相角裕度¥>0”，则下列说法正确的是（C）oA、不稳定；B、只有当幅值裕度kga1时才稳定；G稳定；D、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。14、最小相位系统的开环增益越大，其（D）A.振荡次数越多B

8、.稳定裕量越大C.相位变化越小D.稳态误差越小15、稳态误差ess与误差信号E(s)的函数关系为(B)A.ess=limE(s)B.ess=limsE(s)s0s>0C.ess=limE(s)D.ess=limsE(s)s.sJ：一一.10s116、若某串联校正装置的传递函数为一0s一,则该校正装置属于(B)。100s1A、超前校正B、滞后校正C、滞后-超前校正D、不能判断17、对于离散控制系统，下例说法错误的是(D)A.计算机控制系统是离散控制系统的一种形式B.脉冲传递函数与采样开关的位置有关D.零阶保持器是信号采样装置C)B.零阶保持器是信号复现元件C.Z变换是拉普拉斯变换的一种特殊

9、形式18、对于离散控制系统，下例说法错误的是(A.脉冲传递函数与采样开关的位置有关C.拉普拉斯变换的定理不适用于Z变换D.采样定理又称香农定理19、.当输入为单位斜坡且系统为单位负反馈时，对于II型系统其稳态误差为(A)A.0B.0.1/kC.1/kD.二20、II型系统的对数幅频特性的低频段渐近线斜率为(B)A.-60(dB/dec)B.40(dB/dec)C.W0(dB/dec)D.0(dB/dec)1、从工作原理角度来说，闭环控制系统由哪些元件或装置组成？指出图示闭环控制系统中1-7各部件分属什么元件或装置？闭环控制系统中的信号有哪些?指出图示闭环控制系统中信号a-e分属什么信号？信号m

10、粒制器信号。（参考分析例题：教材书第5页）2、衡量一个自动控制系统的性能指标有哪些？下图为某自动控制系统启动时的动态曲线，估算出它们的动态指标。（参考分析例题：教材书第95页，实验二、实验三）(1)(2)(3)(4)5码两限翻啕1A值此J/r、/yJz、Vc=1约伙&/r/6a7/F/I/VHis/格J®/£.二二七R3、自动控制系统实物装置的定性分析。（1）指出系统的被控量、给定量、扰动量、反馈量、偏差量；（2）分析其工作原理；（3）从给定量或扰动量变化开始,结合各环节功能与参数变化趋势，分析系统如何自动调节。(1)M开门关门大门图118仓库大门控制系统(2)加热

11、电阻丝图1-3电炉霜恒温自动控制系统二指出各元件对应的实物，2,分标该控制系统的工作原理，3,当加入工件时，统如何涧中卖靓恒定温度:线性控制器Gt-给定椎人图】-加卷绕加工的恒张力控制系统(4)版图*图1-7水位控制系统（参考分析例题：教材书第10页，例1-5）四、计算与作图1、数学模型的建立与分析(考核内容：数学模型的建立、实验电路的构建、系统框图作图、伯德图的绘制)2、建立下图电路的数学模型、系统框图、伯德图JPi(R0=100KQ、Ri=1MQ、R2=200KQ、Ci=2uF、C2=0.25uF)3、系统的传递函数G(s)=10s(0.1s1),试分析系统由哪些环节组成并画出系统的Bod

12、e图。4、系统误差分析，已知某负反馈系统的输入r(t)=2+4t,计算系统的稳态误差。100RG)S(S+10)0.5匕(参考：教材书第151-153页，本系统输入信号可分解为一个阶跃信号与一个斜坡信号的叠加，分别计算两个信号的误差，再相加即为总误差。注意本系统为非单位负反馈)10_5-5系统结构如图，其中G，s)=E'G4S)=飞而，H=2,又设r(t)=2t,d(t)=0,5?1，求系统的稳态误差。D(s)C(s)3G仆)-(参考：分别计算给定误差与扰动误差，再相加即为总误差。本系统为非单位负反馈)五、系统分析题1、已知最小相位系统的开环对数幅频特性Lo(6)和串联校正装置的对数幅

13、频特性Lc(8)如下图所示，原系统的幅值穿越频率为与=24,3rad/s：1、写出原系统的开环传递函数Go(s),并求其相角裕度”，并判断其稳定性；2、写出校正装置的传递函数Gc(s);3、写出校正后的开环传递函数Go(s)Gc(s),画出校正后系统的开环对数幅频特性Lgc(E)02、(d0)相位滞后校正工程方法某单位角反馈系酰校正前，后的开环对数幅频特性校正靠L1(w?(rad/sJ求：(1)写出系统校正前后的开环传递函数G1(3)、G2(s)；<2)求出串联校正装置的传递函数GcIs),并设计该调节器的线路与参数；<3)求出校正前后的相位裕量二(4)分析校正对系统的动态、稳态性

14、能的影响3、某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线(co)如图所示:1、写出该系统的开环传递函数Go(s);2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性。3、求系统的相角裕度九4、若系统的稳定裕度不够大，可以采用什么措施提高系统的稳定裕度?自动控制原理复习参考资料部分题目参考答案二、选择题：1-5,CBACA;6-10,CBBCC;11-15,BDCDB;16-20,BDCAB四、计算题：1、解系统框图如下图所示：PJ调解器比例比例微分惯性积分图中G(s)为比例系数可调的比例积分(pi)调节器，其传递函数=迎警Tls由图可见，此运放反馈回路取样电压不是叫，而是?。经3.3K。电位器与

15、300。电r阻分压后的0。(0.336)KQ.A°3.6KQ。12°反馈电压的减小，相当反馈电阻增大为(121)倍，因此其增益为备=”12)&偏=(112)514/10=(112)乂51其时间常数'1.'-Is(2)G?(S)为比例环节G*)二号二&/K广100m/10叫(3)G对为比例微分环节G*)=&(T省+1),式中T3=5oCo=WxlO3xO.lxlQ-c=lxW3sG©为惯性环节U+1,式中=474/10羔=47,7；=/；4C4=47x103x2x10=94*104(5)i，s)为积分环节5(s)二h=室K.=

16、-北O0xl03xlxl0)=100J/（6）由于G（s）G$均为反相输入端输入，G中均应带一负号，由于书中约定,为简化起见，一般将此负号省略，最终极性有实际状况确定。此处由五个（奇数）环节，所以极性应变号，因此，此为负反馈。其反馈系数y由分压电路可知，二二。09。2、系统由比例环节、积分环节、惯性环节串联，形成单位负反馈，单独计算各环节计算过程略，系统框图略，伯德图参考如下3、解：系统有一比例环节:K=102010g10=20积分环节:(1.5分)(1分)(1.5分)惯性环节:转折频率为1/T=100.1s1四、系统分析题解：1、从开环波特图可知，原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环

17、节。故其开环传函应有以下形式KG°(s)1s(s1)(s1)T.2由图可知：8=1处的纵坐标为40dB,则L(1)=20lgK=40,得K=1001=10和2=20故原系统的开环传函为G0(s)=一吟s(s1)(s1)1020100s(0.1s1)(0.05s1)求原系统的相角裕度%:Q(s)=900tg'0.1®tg,0.05)由题知原系统的幅值穿越频率为c=24.3rad/s0(c)=-90:，-tgJ0.1c-tg-0.05飞=-208'0=180：0(c)=1800-208：=-28对最小相位系统0-28：二0不稳定2、从开环波特图可知，校正装置一个

18、惯性环节、一个微分环节，为滞后校正装置。故其开环传函应有以下形式,s1Gc(s)1s1'1'，s10.321s10.01100s13、校正后的开环传递函数Go(s)Gc(s)为G0(s)G/s)=1003.125s1100(3.125s1)s(0.1s1)(0.05s1)100s1s(0.1s1)(0.05s1)(100s1)画出校正后系统的开环对数幅频特性Lgc(切)%=1/0.1=10(惯性环节),®4=1/0.05=20(惯性环节)5=答：(1)10(0.15+1)(0.025+1)乌二薄而130k+l)O,3(O,ls+l)Q=5x(2)在式中K=0.3,7二。.11，此为pi调节器。其电路图所示若选取