自动控制原理总复习

系统输出量N(s)的表达式；resmN(s)kkps系统输出量N(s)的表达式；resmN(s)kkps2.U(s)C(Ts+1)(Ts+1)+kka

r es m pkkU(s)psr N(s)二 r +C(Ts+1)(Ts+1)+kkaC(Ts+1)(Ts+1)+kka

es m ps es m ps第1~2章第一章绪论重点：1．自动控制系统的工作原理；2．反馈控制的基本概念；3．线性系统(线性定常系统、线性时变系统)非线性系统的定义和区别4．自动控制理论的三个基本要求：稳定性、准确性和快速性。第二章控制系统的数学模型重点：正确理解传递函数的定义、特点；熟练掌握由传递函数派生出来的系统开环传递函数、闭环传递函数、误差传递函数、典型环节传递函数等概念；熟练掌握建立线性系统数学模型(传递函数)的方法；掌握非线性模型线性化的方法；熟练掌握控制系统方框图的简化及求简化后系统整体传递函数的方法。补充练习已知控制系统方框图如下’求传递函数豐、寫)参考答案：C(s) GG C(s) G参考答案： — 1C — C122R(s)1+GH+GGHN(s) 1+GH+GGH2212122121某速度控制系统的动态结构框图如题图1所示。输入量为给定电压u，输出量为直r流电动机的转速n，负载电流I为扰动量。fz1.求开环传递函数U(s)/U(s)；fr2・求闭环传递函数N(s)/U(s)和N(s)/I(s),并给出给定量与扰动量共同作用下的rfzN(s)_ R(Ts+1) a s I(s)C(Ts+1)(Ts+1)+kka

fz es m psR(Ts+1)N(s) as—

AU(s)_ C(Ts+1)(Ts+1)3 = e s mUAU(s)_ C(Ts+1)(Ts+1)3 = e s mU(s) C(Ts+1)(Ts+1)+kkar es m psAU(s)_ Ra(Ts+1) =— a s I(s) C(Ts+1)(Ts+1)+kkafz es m psAU(s)=C(Ts+1)(Ts+1)U(s) Ra(Ts+1)es m r — a s—C(Ts+1)(Ts+1)+kkaC(Ts+1)(Ts+1)+kka

es m ps es m ps三•简化动态结构图，并求传递函数C(s)/R(s)。H1(s)参考答案：C(s) G(GG—H)= r 2_3 r R(s) 1+GGH+H(GG—H)12 3 2 2 3 1FI电何呼)mC 2=q—q四•带有保护套管的热式偶的传热过程可用如下的方程组来描述，*122d2 1T0:介质温度；T1:热电偶温度；T2:套管温度；m1C1:热电偶热容； m2C2:套管热容；R1:套管与热电偶间的热阻； R2:介质与套管间的热阻；q1:套管向热电偶传递的热量；q2:介质向套管传递的热量。mC=q11dt1—T■0 2R

2

—T

q= 1q1R1q2根据所给方程组，画出该过程的动态结构图参考答案：1、①(s)=12.整理出T)参考答案：1、①(s)=12.正确理解稳定性的概念，掌握线性定常系统稳定的充要条件。熟练掌握Routh判据及其运用。正确理解稳态误差的定义。熟练掌握e、e的计算方法：①一般方法(终值定理及应用ssrssn条件)；②熟练应用静态误差系数法计算e；掌握改善系统动态性能及提高系统控制精度的ssr措施。补充练习一•已知单位负反馈系统开环传递函数G(s)=$(0.1s+1)(0.4s+1)，试确定使系统稳定的K值。参考答案：K0=12.5二．已知控制系统如图1所示，若要求系统阻尼比©二0.7，试确定反馈系数Kt，并计算系统单位阶跃响应超调量b%，调节时间t。ps参考答案：K二0.685 b%二4.6% ,t二1.36(s)ts(A二0.05)图1三•系统的动态结构图如图2所示，要求输入r(t)单位阶跃时,超调量bPU(A二0.05)图1值时间tp=1SO图2参考答案：1值时间tp=1SO图2参考答案：2.在所确定的K和Kt的值下，当r(t)二1+2t时,1.2.K=o1.2.K=o2=12.4694ne二0.67ssK二2®n-1二0.178tK第4章重点：了解反馈控制根轨迹的定义；理解幅值条件和相角条件与根轨迹的关系；理解开环零、极点分布对闭环系统性能的影响；熟练掌握反馈控制系统增益根轨迹绘制的基本规则，并能熟练地应用根轨迹分析系统性能掌握参数根轨迹的绘制方法；了解正反馈控制系统根轨迹的绘制方法。补充练习已知负反馈系统开环传递函数G已知负反馈系统开环传递函数G(s)=k*s(s+2)2(1)实轴上的根轨迹：[-8,0]；渐进线o=-4/3, (p=[180o,-6Oo,6Oo];aa分离点：d=-2/3；与虚轴交点s=±j2;根轨迹图(略)0<K<16；K=1.185;分4.S=-4。3二．设单位负反馈系统的开环传递函数为K5打二s2(s+2)1•试绘制系统根轨迹的大致图形（需给出相应的计算），并讨论参数K对系统稳定性的影响。2•若增加一个零点Z=-1，此时根轨迹的形状如何？，该零点对系统稳定性有何影响。参考答案：1.3•上问中，若增加的零点是Z=-3参考答案：1.3.第5章重点：了解频率特性的基本概念及其不同的表示方法；了解典型环节的频率特性；熟练掌握绘制开环系统Nyquest图和Bode图的方法；熟练掌握运用Nyquest稳定判据判闭环系统稳定性的方法；熟练掌握由最小相位系统的Bode图确定系统开环传递函数的方法；熟练掌握相角裕度、幅值裕度的计算；掌握开环对数频率特性与系统性能之间的关系，正确理解三频段概念掌握开环频域指标与时域指标之间的关系；了解闭环频率特性及其和系统性能之间的关系。补充练习

一．最小相位系统开环对数幅频渐近线如图所示1．写出系统开环传递函数2•计算系统相角裕量Y；若r(t)=3+4t,求e=?ss参考答案：1.G(s)=100(0.1s+1)

s(s参考答案：1.G(s)=y二18Oo+arctg1-9Oo—arctg10—arctg0.1二45.3oe二0.04ss二•已知最小相位系统开环对数幅频特性渐近线如题图2所示。1、 写出系统开环传递函数G(s)；2、 计算开环截止频率①；c3、 计算系统的相位裕量Y；参考答案：396.2(0.2s+1)G(s)= 's2(0.005s+1)二参考答案：396.2(0.2s+1)G(s)= 's2(0.005s+1)二79.24；79.24=1800+arctg5 -1800一arctg3.Y7924二64.80200ss4.e单位反馈系统的开环传递函数为：G(s)=10s(s+1)1、 试绘制系统的开环对数幅频特性及对数相频特性;2、 用对数稳定判据判定闭环系统的稳定性；3、 求此系统在正弦输入信号10sin2兀t作用下稳态输出的幅值和相位。参考答案：1.(略)稳定A@)二0.332 ,p㈣二120

440 '20440 '20L■ I-20110111001110-90' -180' -270' 第6章重点：了解控制系统各种不同校正方法的设计思想和设计过程；理解串联超前校正、串联滞后及串联滞后-超前校正的特点和适用范围掌握上述三种串联校正的原理与设计方法及步骤；掌握期望特性法进行串联校正的设计思想和步骤；掌握反馈校正的设计思想和校正步骤；了解复合控制的目的和设计思想。补充练习一．系统的开环传递函数为：45诃“)=s2(0・2$+1)绘制系统的开环幅频渐近特性（需标注各段折线的斜率及转折频率），并求出系统的相位裕量；在系统中串联一个比例-微分环节G+1），绘制校正后系统的开环幅频渐近特性，并求出校正后系统的开环截止频率和相位裕量；比较前后的计算结果，说明相对稳定性较好的系统，对数幅频特性在中频段应具有的形状。参考答案1.Y )+1800=-900x2-arctan0.2①+180=-arctan0.2w=-21.82occcY=p(w)+1800=-900x2+arctanw-arctan0.2w+180ccc=arctanw-arctan0.2w=76。-39。=37。cc系统应该以-20dB/dec穿过0分贝线，且中频段要有一定的宽度，有较大的开环截止频率。二.已知控制系统校正前的开环传递函数G(s)= ，要求：0s(0.5s+1)采用超前校正装置G(s)对其进行串联校正，使校正后系统的单位速度误差系数cK=10s-1，y>450；v画出系统校正前、系统校正后和校正装置的对数幅频频率特性曲线；写出校正装置G(s)的传递函数和校正后系统的开环传递函数G(s)；c若给定输入信号r(t)=3+4t，校正后系统的稳态误差是多少？参考答案：K=10；见右0.3s+1G=—c0.1s+1亠、 10(0.3s+1)G(s)=s(0.1s+1)(0.5s+1)sse=0.4

ss已知单位反馈控制系统校正前对数幅频特性L@）及串联校正装置对数幅频特性0L@）如题图3所示，要求：c1．作出校正后系统开环对数幅频特性2．这是采用的什么校正方式？说明校正装置的作用？参考答案：2．采用的是滞后校正。滞后校正装置的主要作用是提高系统的相对稳定性,增强抗干扰能力,但降低了快速性。(Rmcs+1)(Rmcs+1)+Rmcs22211