《自动控制原理》复习参考资料

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G1(s)与G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为G1(s)+G2(s)，以串联方式连接，其等效传递函数为G1(s)*G2(s)。8、系统前向通道传递函数为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，ξ=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、线性系统稳定的充要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要来源于给定信号，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ts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ωmax，则采样频率ωs应保证ωs=2ωmax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G1(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G1(z)G2(z)；连接点没有采样开关，其等效传递脉冲函数为G1G2(z)。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、经典控制理论的分析方法主要有时域分析法、根轨迹分析法、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10)(550ss，则它的开环增益为（A）A.5B.10C.50D.1004、已知系统的开环传递函数为50(21)(5)ss，则该系统的开环增益为(C)。A、50B、25C、10D、55、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标(A)。A、超调%B、稳态误差sseC、调整时间stD、峰值时间pt6、一般为使系统有较好的稳定性,希望相位裕量为（C）A.0～15B.15～30C.30～60D.60～90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KC、增加微分环节D、引入扰动补偿10、某系统的传递函数是sessG121，则该可看成由（C）环节串联而成。A.比例、延时B.惯性、导前C.惯性、延时D.惯性、比例11、某系统的传递函数是)1(1sssG，则可等效为（B）环节串联。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)。A、不稳定；B、只有当幅值裕度1gk时才稳定；C、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.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.)(lim0sEesssB.)(lim0ssEesssC.)(limsEesssD.)(limssEesss16、若某串联校正装置的传递函数为1011001ss，则该校正装置属于(B)。A、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C.Z变换是拉普拉斯变换的一种特殊形式D.零阶保持器是信号采样装置18、对于离散控制系统，下例说法错误的是（C）A.脉冲传递函数与采样开关的位置有关B.零阶保持器是信号复现元件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.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.–20（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？（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）01234567800.40.811.2y(t)t122122nn：曲线：曲线12（2）（3）(4)3、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）(2)(3)(4)（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（R0=100KΩ、R1=1MΩ、R2=200KΩ、C1=2uF、C2=0.25uF）3、系统的传递函数)11.0(10)(sssG，试分析系统由哪些环节组成并画出系统的Bode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。（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）5、系统结构如图，其中510)(1ssG，1)s(35)(2ssG，H(s)=2，又设r(t)=2t，d(t)=0.5•1(t)，求系统的稳态误差。（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0()L和串联校正装置的对数幅频特性()cL如下图所示，原系统的幅值穿越频率为24.3/crads：1、写出原系统的开环传递函数0()Gs,并求其相角裕度0，并判断其稳定性；2、写出校正装置的传递函数()cGs；3、写出校正后的开环传递函数0()()cGsGs，画出校正后系统的开环对数幅频特性()GCL。0.010.11101000.322024.340-20dB/dec-20dB/dec-40dB/dec-60dB/decL()L0Lc2、3、某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线0()L如图所示：1、写出该系统的开环传递函数)(0sG；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。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：(1)图中为比例系数可调的比例积分（PI）调节器，其传递函数。由图可见，此运放反馈回路取样电压不是，而是经3.3K电位器与300电阻分压后的。反馈电压的减小，相当反馈电阻增大为倍，因此其增益为其时间常数s(2)为比例环节。(3)为比例微分环节，式中，(4)为惯性环节，式中，(5)为积分环节，式中(6)由于均为反相输入端输入，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。其反馈系数由分压电路可知。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：2010log2010K（1.5分）积分环节：s1（1分）惯性环节：11.01s转折频率为1/T=10（1.5分）20LogG(jω)4020[-20]00.1110ω-20[-40]-40∠G（jω）00.1110ω-450-900-1350-1800四、系统分析题第1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、两个惯性环节。故其开环传函应有以下形式012()11(1)(1)KGssss由图可知：1处的纵坐标为40dB,则(1)20lg40LK,得100K1210和=20故原系统的开环传函为0100100()11(0.11)(0.051)(1)(1)1020Gsssssss求原系统的相角裕度0：110()900.10.05stgtg由题知原系统的幅值穿越频率为24.3/crads110()900.10.05208ccctgtg00180()18020828c对最小相位系统0280不稳定2、从开环波特图可知，校正装置一个惯性环节、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211111'3.12510.32()11100111'0.01csssGssss3、校正后的开环传递函数0()()cGsGs为01003.1251100(3.1251)()()(0.11)(0.051)1001(0.11)(0.051)(1001)cssGsGsssssssss画出校正后系统的开环对数幅频特性()GCL起始斜率:-20dB/dec(一个积分环节)（1分）转折频率:11/1000.01(惯性环节),21/3.1250.32(一阶微分环节),31/0.110(惯性环节),41/0.0520(惯性环节)第2题答：（1）0.010.111020