自控复习重点

自动控制原理复习一、问答题第1章1．开环系统的特点。只有输入量对输出量产生控制作用，输出量不参与对系统的控制。・特点・1、输入控制输出・2、输出不参与控制-3、系统没有抗干扰能力・4、结构简单，维护容易，成本低，不存在稳定性问题闭环系统的特点。特点：除了前向通路外，还存在一条从输出端到输入端的反馈通路（即输出量会对控制量产生影响）（1） 系统的输出量能够自动的跟踪给定量，减少跟踪误差，提高控制精度，抑制扰动信号的影响（2） 系统对前向通路的元件的精度要求不高（3） 使得整个系统对于某些非线性影响不灵敏。3．组成自动控制系统的主要环节。受控对象（或受控过程）:被控制的装置或者设备，有时也只受控的物理量定值元件：用来产生参考输入或者设定值控制器：接收偏差信号或者输入信号，通过一定的控制规律给出控制量，送到执行元件。执行元件：实现功率级别转换或者物理量纲转换的装置称为执行元件测量变送元件（即传感器）：用于检测受控对象的输出量，并变化成标准信号后作为反馈量送到控制器。比较元件：用以产生偏差信号来形成控制。4．自动控制系统的基本要求？在确保稳定性的前提下，要求系统的动态性能和稳态性能好： 快！响应动作要快速； 稳！动态过程平稳； 准！跟踪值要准确。第3章1、 控制系统的主要性能指标有哪些？•系统性能的描述可分为动态性能指标和稳态性能指标动态性能指标延迟时间 ：响应曲线第一次达到稳态值的50%的时间。上升时间（1） 响应从稳态值的10%上升到90%。（单调）（2） 从运动开始上升到稳态值的时间（振荡收敛）峰值时间 ：从运动开始至到达第一峰值的时间调节时间ts：响应达到并保持在一个允许误差范围内，所需的最短时间。超调量Mp:最大偏离量h（tp）与终值之差的百分比稳态性能指标稳态误差ess稳态误差是当时间t趋于无穷时，系统希望的输出与实际的输出之差。2、 二阶系统阻尼比对系统性能的影响？匚＞1，过阻尼系统，特征根为两个不相等的负实根，调节时间ts最长，进入稳态很慢，无超调。：1，临界阻尼系统，特征根为两个相等的负实根，无超调量，且响应速度比过阻尼系统要快。（=0，无阻尼系统，特征根为一对共轭虚根，以最快的速度达到稳态值，曲线是等幅振荡。0＜（＜1，欠阻尼系统，特征根为一对带负实部的共轭复根，上升时间比较快，调节时间也比较短，但是响应曲线有超调量。3、 系统的稳定性和系统特征方程的根有怎样的关系？

4、 叫5、0不同特征根所对应寸间响应分量如图所示。巧旳第4章1、〔善一阶系统的响应特性?曲I差与哪些因素有关，改变后对I 04、 叫5、0不同特征根所对应寸间响应分量如图所示。巧旳第4章1、〔善一阶系统的响应特性?曲I差与哪些因素有关，改变后对I 0绘制根轨迹的原则（前6条）情况能的影响。第5章咂硏乜 呢口何绘制案统开环频率特性图？、何为最小相系统，如何判定最二7方法，期望的频域特t■■■振荡发散3、提荡收敛一第八章1、 校正定义及结构方式，各有何特点？系统稳定的充分必要条件:系统所有的特征根必须是负值，或者带负实部的共轭复数值。也就是说，系统所有的特征根必须位于s平面的左半平面。5如何改善一阶系统的响应特性?在回路中增加控制装置，其目的在于改变系统的回路特性，从而改变系统的闭环特征方程。影响到特征根在s平面上的位置，使系统的动态特性得到改善。一是在前向通路中增加控制装置，另一种是在反馈通路中增加控制装置。（前向通路）1、误差信号的比例--微分控制（PD控制）（反馈通路）2、输出量的速度反馈控制（SF控制）6稳态误差与哪些因素有关，改变后对系统性能的影响。■稳态误差三要素：♦输入信号；♦系统的开环增益Ko；（系统的开环增益越大，稳定性就越差）♦系统的无差度u（前向通路的积分环节个数越多，稳定性越差）第4章2、 绘制根轨迹的原则(前6条)(1)根轨迹的连续性法则1：在s平面上的根轨迹是连续的根轨迹的对称性法则2：在s平面上的根轨迹是关于实轴对称的。根轨迹的分支数法则3：根轨迹的分支数与系统的阶数相等。根轨迹的起点和终点N条根轨迹起始于系统的N个开环极点n条根轨迹终止于系统的n个开环零点ifn阶系统只有m个有限零点，n条根轨迹终止于系统的m个有限零点，其余n-m条终止于无穷远处。根轨迹的渐近线法则5：当n>m时，有n-m条根轨迹分支沿着与实轴夹角为theda、交点为delta的一组渐近线趋向无穷远处根轨迹在实轴上的分布法则六：实轴上的某一区域，若其右边开环实数零、极点的个数之和为奇数，则该区域必是根轨迹。根轨迹的汇合点和分离点第5章1,如何绘制系统开环频率特性图？对数幅频特性(1)确定Ko值，值和各个转折频率：并将各转折频率从小到大标注在频率轴上。绘制低频段曲线：取决于比例环节、积分环节。比例环节：在积分的基础上向上平移20LgK积分环节：最左端直线斜率为(-20*v)・dB/dec绘制高频段曲线：每遇一转折频率，改变一次斜率，改变多少取决于典型环节种类。惯性环节，减小20db/dec;二阶振荡，减小40db/dec;—阶微分，增加20db/dec;二阶微分，增加40db/dec.对数相频特性申0(3)低频段相位角：高频段相位角：⑶从低频段相位角出发，在每一个转折频率处，对于每一个一阶因子±45。在图上作出特征点，对于每一个二阶因子±90。在图上作出特征点。2,何为最小相系统，如何判定最小相系统的稳定性。•最小相角(minimumphase)系统：开环零点、开环极点均在s平面的左半平面称为最小相位系统判定稳定性：开环频率特性的极坐标轨线不包围G(jw)上的(-1,j0)点。,3，三频段频域分析方法，期望的频域特性低频段－反映控制精度(稳态误差)中频段－反映稳定性和快速性高频段－抗干扰低频段的斜率应取-20vdB/dec,而且曲线要保持足够的高度，以便满足系统的稳态精度。中频段的截止不能过低，而且附近应有-20vdB/dec斜率段，以便满足系统的快速性和平稳性。-20vdB/dec斜率段所占频程越宽，则稳定裕度越大。高频段的幅频特性应尽量低，以便保证系统的抗干扰性。1校正定义及结构方式，各有何特点？所谓校正，就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。结构方式：串联校正、反馈校正。特点：串联校正装置简单，调整灵活，成本低，反馈校正装置费用高，调整不方便，但可获得高灵敏度和高稳定度2、PID串联校正对系统性能的影响？比例一积分一微分(PID)串联校正，既可改善系统稳态性能；又能减少在中、高频段的相位滞后，提高系统的相对稳定性和快速性。兼顾了稳态精度和稳定性的改善。3、 系统超前校正原理和特点，对系统的性能有何影响基本原理，是利用超前校正网络的相位超前特性来增大系统的相位裕量，以达到改善系统瞬态响应的目点。要求校正网络最大的相位超前角出现在系统的截止频率（剪切频率）处。这种校正主要对未校正系统中频段进行校正，使校正后中频段幅值的斜率为-20dB/dec,且有足够大的相位裕量。超前校正会使系统的频带变宽，瞬态响应速度变快；但系统抗高频噪声的能力变差。未校正系统的相频特性在截止频率附近急剧下降时，若用超前校正网络去校正，收效不大。4、 滞后校正原理和特点，对系统的性能有何影响滞后校正网络利用其高频衰