《自動控制原理》復習參考資料

1、1、反饋控制又稱偏差控制，其控制作用是通過輸入量與反饋量的差值進行的。2、閉環(huán)控制系統(tǒng)又稱為反饋控制系統(tǒng)。3、在經(jīng)典控制理論中主要采用的數(shù)學模型是微分方程、傳遞函數(shù)、結構框圖和信號流圖。4、自動控制系統(tǒng)按輸入量的變化規(guī)律可分為恒值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)與程序控制系統(tǒng)。5、對自動控制系統(tǒng)的基本要求可以概括為三個方面，即：穩(wěn)定性、快速性和準確性。6、控制系統(tǒng)的數(shù)學模型，取決于系統(tǒng)結構和參數(shù), 與外作用及初始條件無關。7、兩個傳遞函數(shù)分別為G1(s)與G2(s)的環(huán)節(jié)，以并聯(lián)方式連接，其等效傳遞函數(shù)為G1(s)+G2(s)，以串聯(lián)方式連接，其等效傳遞函數(shù)為G1(s)*G2(s)。8、系統(tǒng)前向通道傳遞

2、函數(shù)為G（s），其正反饋的傳遞函數(shù)為H（s），則其閉環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）/(1- G（s）H（s）)。9、單位負反饋系統(tǒng)的前向通道傳遞函數(shù)為G（s），則閉環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）/(1+ G（s）)。10、典型二階系統(tǒng)中，=0.707時，稱該系統(tǒng)處于 二階工程最佳 狀態(tài)，此時超調量為4.3%。11、應用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性，勞斯表中第一列數(shù)據(jù)全部為正數(shù)，則系統(tǒng)穩(wěn)定。12、線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是所有閉環(huán)特征方程的根的實部均為負，即都分布在S平面的左平面，。13、隨動系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差主要來源于給定信號，恒值系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差主要來源于擾動信號。14、對于有穩(wěn)態(tài)誤差的系統(tǒng)，在前向通道中串聯(lián)比例積分環(huán)節(jié)，系

3、統(tǒng)誤差將變?yōu)榱恪?5、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分為給定穩(wěn)態(tài)誤差和擾動穩(wěn)態(tài)誤差兩種。16、對于一個有穩(wěn)態(tài)誤差的系統(tǒng)，增大系統(tǒng)增益則穩(wěn)態(tài)誤差將減小。17、對于典型二階系統(tǒng)，慣性時間常數(shù)T愈大則系統(tǒng)的快速性愈差。18、應用頻域分析法，穿越頻率越大，則對應時域指標ts越小，即快速性越好19最小相位系統(tǒng)是指S右半平面不存在系統(tǒng)的開環(huán)極點及開環(huán)零點。20、按照校正裝置在系統(tǒng)中的不同位置，系統(tǒng)校正可分為串聯(lián)校正、反饋校正、 補償校正與復合校正四種。21、對于線性系統(tǒng)，相位裕量愈大則系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性越好。22、根據(jù)校正裝置的相位特性，比例微分調節(jié)器屬于相位超前校正裝置，比例積分調節(jié)器屬于相位滯后校正裝置，PID調節(jié)器屬于

4、相位滯后-超前校正裝置。23、PID調節(jié)中的P指的是比例控制器，I是積分控制器，D是微分控制器。24、離散系統(tǒng)中信號的最高頻譜為max，則采樣頻率s應保證s=2max 條件。26、在離散控制系統(tǒng)分析方法中，把差分方程變?yōu)榇鷶?shù)方程的數(shù)學方法為Z變換。27、離散系統(tǒng)中，兩個傳遞函數(shù)分別為G1(s)與G2(s)的環(huán)節(jié)，以串聯(lián)方式連接，連接點有采樣開關，其等效傳遞脈沖函數(shù)為G1(z)G2(z)；連接點沒有采樣開關，其等效傳遞脈沖函數(shù)為G1G2(z)。28、根據(jù)系統(tǒng)的輸出量是否反饋至輸入端，可分為開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)。29、家用空調溫度控制、電梯速度控制等系統(tǒng)屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)；30、經(jīng)典控制理論的

5、分析方法主要有時域分析法、根軌跡分析法、頻域分析法。二、基本知識21、開環(huán)控制系統(tǒng)的的特征是沒有（ C ）A.執(zhí)行環(huán)節(jié) B.給定環(huán)節(jié)C.反饋環(huán)節(jié) D.放大環(huán)節(jié)2、閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)性能主要取決于開環(huán)對數(shù)幅頻特性的（ B ）A、低頻段 B、中頻段 C、高頻段 D、均無關 3、若系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則它的開環(huán)增益為（ A ）A.5 B.10 C.50 D.1004、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則該系統(tǒng)的開環(huán)增益為 ( C )。A、 50 B、25 C、10 D、5 5、開環(huán)頻域性能指標中的相角裕度對應時域性能指標( A ) 。A、超調 B、穩(wěn)態(tài)誤差 C、調整時間 D、峰值時間6、一般為使系統(tǒng)有較好的穩(wěn)

6、定性,希望相位裕量 g 為（ C ）A.015 B.1530 C.3060 D.6090 7、若系統(tǒng)的傳遞函數(shù)在右半S平面上沒有零點和極點，則該系統(tǒng)稱作（ B ）A.非最小相位系統(tǒng) B.最小相位系統(tǒng) C.不穩(wěn)定系統(tǒng) D.振蕩系統(tǒng)8、關于傳遞函數(shù)，錯誤的說法是 ( B ) A 傳遞函數(shù)只適用于線性定常系統(tǒng)； B 傳遞函數(shù)不僅取決于系統(tǒng)的結構與參數(shù)，給定輸入和擾動對傳遞函數(shù)也有影響； C 傳遞函數(shù)一般是為復變量s的真分式；D 閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。9、下列哪種措施對改善系統(tǒng)的精度沒有效果 ( C )。A、增加積分環(huán)節(jié) B、提高系統(tǒng)的開環(huán)增益K C、增加微分環(huán)節(jié) D、引入擾動補償10

7、、某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是，則該可看成由（ C ）環(huán)節(jié)串聯(lián)而成。A.比例、延時 B.慣性、導前 C.慣性、延時 D.慣性、比例11、某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是，則可等效為（ B ）環(huán)節(jié)串聯(lián)。A.比例、積分 B.積分、慣性 C.慣性、微分 D.微分、比例12、為了消除存在穩(wěn)態(tài)誤差的系統(tǒng)的誤差，可采用串聯(lián)（ D ）進行校正。A.比例校正裝置 B. 比例微分校正裝置 C.微分校正裝置 D. 比例積分校正裝置13、若某最小相位系統(tǒng)的相角裕度，則下列說法正確的是 ( C )。A、不穩(wěn)定； B、只有當幅值裕度時才穩(wěn)定；C、穩(wěn)定； D、不能判用相角裕度判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。14、最小相位系統(tǒng)的開環(huán)增益越大，其（ D ）A.振

8、蕩次數(shù)越多 B.穩(wěn)定裕量越大 C.相位變化越小 D.穩(wěn)態(tài)誤差越小15、穩(wěn)態(tài)誤差ess與誤差信號E(s)的函數(shù)關系為（ B ）A. B. C. D.16、若某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為，則該校正裝置屬于( B )。 A、超前校正 B、滯后校正 C、滯后-超前校正 D、不能判斷17、對于離散控制系統(tǒng)，下例說法錯誤的是（ D ）A. 計算機控制系統(tǒng)是離散控制系統(tǒng)的一種形式 B. 脈沖傳遞函數(shù)與采樣開關的位置有關 C. Z變換是拉普拉斯變換的一種特殊形式 D. 零階保持器是信號采樣裝置 18、對于離散控制系統(tǒng)，下例說法錯誤的是（ C ）A. 脈沖傳遞函數(shù)與采樣開關的位置有關 B. 零階保持器是信號復現(xiàn)元

9、件 C.拉普拉斯變換的定理不適用于Z變換 D. 采樣定理又稱香農定理19、.當輸入為單位斜坡且系統(tǒng)為單位負反饋時，對于II型系統(tǒng)其穩(wěn)態(tài)誤差為（ A ）A.0 B.0.1/k C.1/k D.20、II型系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性的低頻段漸近線斜率為（ B ）A.60（dB/dec） B.40（dB/dec） C.20（dB/dec） D.0（dB/dec）1、從工作原理角度來說，閉環(huán)控制系統(tǒng)由哪些元件或裝置組成？指出圖示閉環(huán)控制系統(tǒng)中1-7各部件分屬什么元件或裝置？閉環(huán)控制系統(tǒng)中的信號有哪些？指出圖示閉環(huán)控制系統(tǒng)中信號a-e分屬什么信號？（參考分析例題：教材書第5頁）2、衡量一個自動控制系統(tǒng)的性能指標

10、有哪些？下圖為某自動控制系統(tǒng)啟動時的動態(tài)曲線，估算出它們的動態(tài)指標。（參考分析例題：教材書第95頁，實驗二、實驗三）（1）（2）（3）(4)3、自動控制系統(tǒng)實物裝置的定性分析。（1）指出系統(tǒng)的被控量、給定量、擾動量、反饋量、偏差量；（2）分析其工作原理；（3）從給定量或擾動量變化開始，結合各環(huán)節(jié)功能與參數(shù)變化趨勢，分析系統(tǒng)如何自動調節(jié)。（1）(2)(3)(4)（參考分析例題：教材書第10頁，例1-5）四、計算與作圖1、數(shù)學模型的建立與分析（考核內容：數(shù)學模型的建立、實驗電路的構建、系統(tǒng)框圖作圖、伯德圖的繪制）2、建立下圖電路的數(shù)學模型、系統(tǒng)框圖、伯德圖（R0=100K、R1=1M、R2=200

11、K、C1=2uF、C2=0.25uF）3、系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，試分析系統(tǒng)由哪些環(huán)節(jié)組成并畫出系統(tǒng)的Bode圖。4、系統(tǒng)誤差分析，已知某負反饋系統(tǒng)的輸入r(t)=2+4t，計算系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（參考：教材書第151-153頁，本系統(tǒng)輸入信號可分解為一個階躍信號與一個斜坡信號的疊加，分別計算兩個信號的誤差，再相加即為總誤差。注意本系統(tǒng)為非單位負反饋）5、系統(tǒng)結構如圖，其中，H(s)=2，又設r(t) = 2t，d(t) = 0.51(t)，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（參考：分別計算給定誤差與擾動誤差，再相加即為總誤差。本系統(tǒng)為非單位負反饋）五、系統(tǒng)分析題1、已知最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性和串聯(lián)校正裝置的對

12、數(shù)幅頻特性如下圖所示，原系統(tǒng)的幅值穿越頻率為： 1、 寫出原系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù),并求其相角裕度，并判斷其穩(wěn)定性； 2、 寫出校正裝置的傳遞函數(shù)；0.010.11101000.322024.340-20dB/dec-20dB/dec-40dB/dec-60dB/decL(w)wL0Lc 3、寫出校正后的開環(huán)傳遞函數(shù)，畫出校正后系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性。2、3、某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線如圖所示：1、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)；2、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性、開環(huán)幅頻特性及開環(huán)相頻特性。3、求系統(tǒng)的相角裕度。4、若系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度不夠大，可以采用什么措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度？自動控制原理復習參考資

13、料部分題目參考答案二、選擇題：1-5，CBACA；6-10，CBBCC；11-15，BDCDB；16-20，BDCAB四、計算題：1、解系統(tǒng)框圖如下圖所示： (1)圖中 為比例系數(shù)可調的比例積分（PI）調節(jié)器，其傳遞函數(shù)。 由圖可見，此運放反饋回路取樣電壓不是 ，而是 經(jīng)3.3K 電位器與300電阻分壓后的 。 反饋電壓的減小，相當反饋電阻增大為 倍，因此其增益為 其時間常數(shù) s (2)為比例環(huán)節(jié) 。 (3)為比例微分環(huán)節(jié) ，式中 ， (4)為慣性環(huán)節(jié) ，式中 ， (5) 為積分環(huán)節(jié) ，式中 (6)由于均為反相輸入端輸入，中均應帶一負號，由于書中約定，為簡化起見，一般將此負號省略，最終極性有實

14、際狀況確定。此處由五個（奇數(shù)）環(huán)節(jié)，所以極性應變號，因此，此為負反饋。其反饋系數(shù)由分壓電路可知。2、系統(tǒng)由比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)，形成單位負反饋，單獨計算各環(huán)節(jié) 計算過程略，系統(tǒng)框圖略，伯德圖參考如下3、解：系統(tǒng)有一比例環(huán)節(jié)： （1.5分） 積分環(huán)節(jié)： （1分） 慣性環(huán)節(jié)： 轉折頻率為1/T=10 （1.5分） 20Log G(j) 40 20 -20 0 0.1 1 10 -20 -40 -40 G（j）0 0.1 1 10 -450-900-1350-1800 四、系統(tǒng)分析題第1題解：1、從開環(huán)波特圖可知，原系統(tǒng)具有比例環(huán)節(jié)、一個積分環(huán)節(jié)、兩個慣性環(huán)節(jié)。故其開環(huán)傳函應有以下形式

15、由圖可知：處的縱坐標為40dB, 則,得 故原系統(tǒng)的開環(huán)傳函為 求原系統(tǒng)的相角裕度：由題知原系統(tǒng)的幅值穿越頻率為 對最小相位系統(tǒng)不穩(wěn)定2、從開環(huán)波特圖可知，校正裝置一個慣性環(huán)節(jié)、一個微分環(huán)節(jié)，為滯后校正裝置。故其開環(huán)傳函應有以下形式 3、校正后的開環(huán)傳遞函數(shù)為 畫出校正后系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性L(w)-20-4040-20-400.32w201010.10.01-60起始斜率:-20dB/dec(一個積分環(huán)節(jié)) （1分）轉折頻率:(慣性環(huán)節(jié)), (一階微分環(huán)節(jié)), (慣性環(huán)節(jié)), (慣性環(huán)節(jié)) 第2題答：（1） （ 2） 在式中 ,此為PI調節(jié)器。 其電路圖所示。 若選取 則 (取 ) 由 有, ( 取 ) (3) 第3題解：1、從開環(huán)波特圖可知，原系統(tǒng)具有比例環(huán)