自動(dòng)控制理論

第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)概述1、組成自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本元件或裝置有哪些？各環(huán)節(jié)的作用？控制系統(tǒng)是由控制對(duì)象和控制裝置組成，控制裝置包括：⑴給定環(huán)節(jié)給出與期望的輸出相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)輸入量。⑵測(cè)量變送環(huán)節(jié)用來(lái)檢測(cè)被控量的實(shí)際值，測(cè)量變送環(huán)節(jié)一般也稱(chēng)為反饋環(huán)節(jié)。⑶比較環(huán)節(jié)其作用是把測(cè)量元件檢測(cè)到的實(shí)際輸出值與給定環(huán)節(jié)給出的輸入值進(jìn)行比較，求出它們之間的偏差。（4）放大變換環(huán)節(jié)將比較微弱的偏差信號(hào)加以放大，以足夠的功率來(lái)推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或被控對(duì)象。⑸執(zhí)行環(huán)節(jié)直接推動(dòng)被控對(duì)象，使其被控量發(fā)生變化。常見(jiàn)的執(zhí)行元件有閥門(mén)，伺服電動(dòng)機(jī)等。2、什么是被控對(duì)象、被控量、控制量、給定量、干擾量？舉例說(shuō)明。被控對(duì)象指需要給以控制的機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。被控量指被控對(duì)象中要求保持給定值、要按給定規(guī)律變化的物理量，被控量又稱(chēng)輸出量、輸出信號(hào)?？刂屏恳卜Q(chēng)操縱量，是一種由控制器改變的量值或狀態(tài)，它將影響被控量的值。給定值是作用于自動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入端并作為控制依據(jù)的物理量。給定值又稱(chēng)輸入信號(hào)、輸入指令、參考輸入。除給定值之外，凡能引起被控量變化的因素，都是干擾，干擾又稱(chēng)擾動(dòng)。比如一個(gè)水箱液位控制系統(tǒng)，其控制對(duì)象為水箱，被控量為水箱的水位，給定量是水箱的期望水位。3、自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制方式有哪些？自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制方式有開(kāi)環(huán)控制、閉環(huán)控制與復(fù)合控制。4、什么是閉環(huán)控制、復(fù)合控制？與開(kāi)環(huán)控制有什么不同？若系統(tǒng)的輸出量不返送到系統(tǒng)的輸入端（只有輸入到輸出的前向通道），則稱(chēng)這類(lèi)系統(tǒng)為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)中，控制裝置對(duì)被控對(duì)象所施加的控制作用，若能取自被控量的反饋信息（有輸出到輸入的反饋通道），即根據(jù)實(shí)際輸出來(lái)修正控制作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的任務(wù)，這種控制原理被稱(chēng)為反饋控制原理。復(fù)合控制是閉環(huán)控制和開(kāi)環(huán)控制相結(jié)合的一種方式，既有前饋通道，又有反饋通道。5、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)（按元件特性分、按輸入信號(hào)的變化規(guī)律、按系統(tǒng)傳輸信號(hào)的性質(zhì)）？按系統(tǒng)輸入信號(hào)的時(shí)間特性進(jìn)行分類(lèi)，可分為恒值控制系統(tǒng)和隨動(dòng)系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)按其結(jié)構(gòu)可分為開(kāi)環(huán)控制、閉環(huán)控制與復(fù)合控制等。按元件特性分為線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)。按系統(tǒng)傳輸信號(hào)的性質(zhì)來(lái)分連續(xù)系統(tǒng)離散系統(tǒng)。6、什么是恒值控制系統(tǒng)？什么是隨動(dòng)控制系統(tǒng)（伺服控制系統(tǒng)）？恒值控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)是一個(gè)恒定的數(shù)值。隨動(dòng)控制系統(tǒng)參考輸入量是預(yù)先未知的隨時(shí)間任意變化的函數(shù)。7、什么是連續(xù)系統(tǒng)？什么是線性系統(tǒng)？系統(tǒng)各部分的信號(hào)都是模擬信號(hào)的系統(tǒng)叫連續(xù)函數(shù)。組成系統(tǒng)的元件的特性均為線性的系統(tǒng)叫線性系統(tǒng)。8、對(duì)控制系統(tǒng)的要求可以概括為哪幾個(gè)字？如何理解？對(duì)控制系統(tǒng)的要求可以概括為穩(wěn)、快、準(zhǔn)。穩(wěn)是指穩(wěn)定性，穩(wěn)定是自動(dòng)控制系統(tǒng)最基本的要求，不穩(wěn)定的控制系統(tǒng)是不能工作的?？焓侵缚焖傩裕谙到y(tǒng)穩(wěn)定的前提下，希望控制過(guò)程（過(guò)渡過(guò)程）進(jìn)行得越快越好。準(zhǔn)是指準(zhǔn)確性，即要求動(dòng)態(tài)誤差（偏差）和穩(wěn)態(tài)誤差（偏差）都越小越好。第二章控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型1、什么是數(shù)學(xué)模型？什么是動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型？什么是靜態(tài)數(shù)學(xué)模型？你熟悉的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型有哪些？建立數(shù)學(xué)模型的方法有哪些？描述系統(tǒng)各變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，叫做系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型分為動(dòng)態(tài)模型和靜態(tài)模型。描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的方程式，如微分方程、差分方程等，稱(chēng)為動(dòng)態(tài)模型；在靜態(tài)條件下(即變量的各階導(dǎo)數(shù)為零)，描述系統(tǒng)各變量之間關(guān)系的方程式，稱(chēng)為靜態(tài)模型。動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型有多種形式，時(shí)域中常用的數(shù)學(xué)模型有微分方程、差分方程；復(fù)域中有傳遞函數(shù)、結(jié)構(gòu)圖；頻域中有頻率特性等。建立控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，有兩種基本方法：分析法和實(shí)驗(yàn)法2、傳遞函數(shù)與微分方程的關(guān)系？傳遞函數(shù)是否適用于非線性系統(tǒng)？與初始條件、輸入信號(hào)是否有關(guān)？微分方程是連續(xù)系統(tǒng)的時(shí)域數(shù)學(xué)模型，是描述系統(tǒng)變量之間關(guān)系的動(dòng)態(tài)方程。傳遞函數(shù)是在零初始條件下，線性定常系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比。傳遞函數(shù)與微分方程有直接聯(lián)系，可經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單變換互相轉(zhuǎn)化；傳遞函數(shù)只適應(yīng)于描述線性定常系統(tǒng)。傳遞函數(shù)只取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，與外作用及初始條件無(wú)關(guān)。3、什么是系統(tǒng)的相似性？不同的物理系統(tǒng)是否可能具有相同的物理模型？實(shí)際中存在的許多工程控制系統(tǒng)，不管它們是機(jī)械的、電動(dòng)的、氣動(dòng)的、液動(dòng)的、生物學(xué)的、經(jīng)濟(jì)學(xué)的等等，它們的數(shù)學(xué)模型可能是相同的，這就是系統(tǒng)的相似性。也就是說(shuō)，不同的物理系統(tǒng)可能具有相同的物理模型。4、什么是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖？簡(jiǎn)述結(jié)構(gòu)圖的組成。同一系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖是否唯一？什么是信號(hào)流圖？與結(jié)構(gòu)圖是否可以相互轉(zhuǎn)化？系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖是描述系統(tǒng)各組成元部件之間信號(hào)傳遞關(guān)系的數(shù)學(xué)圖形，由信號(hào)線、方框、相加點(diǎn)、引出點(diǎn)組成。同一系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖不唯一。信號(hào)流圖也是一種用圖形表示的數(shù)學(xué)模型，與結(jié)構(gòu)圖可以互相轉(zhuǎn)化。5、什么是零極點(diǎn)分布圖？如何繪制？系統(tǒng)所有的零、極點(diǎn)在s平面的分布圖，即為零極點(diǎn)分布圖。零、極點(diǎn)可以是實(shí)數(shù)、復(fù)數(shù)(為復(fù)數(shù)則共扼成對(duì)出現(xiàn))，在復(fù)平面上畫(huà)出系統(tǒng)所有零點(diǎn)和極點(diǎn)，即得到零極點(diǎn)分布圖。6、已知物理系統(tǒng)的原理圖如圖2-3,以輸入為ur(t)輸出為uc(t)寫(xiě)出系統(tǒng)的微分方程和傳遞函數(shù)。解：主普2-3可與口

整理修整理修￡i&GG『+但G+&G)iiG，⑸一國(guó)4gg『+(舄G+是G—MG)s—17、利用結(jié)構(gòu)圖等效變換或梅遜公式簡(jiǎn)化圖2-47、利用結(jié)構(gòu)圖等效變換或梅遜公式簡(jiǎn)化圖2-4所示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，求系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。7、解；這懸一個(gè)多回粘系統(tǒng)；可以有委汨解題方法」這星爪內(nèi)叵禱到外回珞逐步憶筒二第一步,將子生二a后移，比較點(diǎn)b后落,薛導(dǎo)圖2-4筒化成匿？巧0〉所永結(jié)利：第二步,對(duì)匡2-5(ai白句叵?言版與并聯(lián)，再和串裝的G式句;G^s)仇⑸祖或反飪巨心，進(jìn)而簡(jiǎn)舊成圖2-5(b)所不給拘;第三步，^2-5Cb)中KE囹至遂行串聯(lián)梟庭宦變?nèi)粒?成為匯圖2-5(c)所示形式:豪.后可一礙親航的閉環(huán)佶道限數(shù)為風(fēng))1+5⑸優(yōu)⑸氏⑶十丹⑵鼻⑸再也+5⑸Q㈤3⑸Q⑥耳⑸Y*|中，，卜1%"1.<-'*出—|~*~口1⑴|—兒聞T(1爾。巧(皿⑶爾。CCs) 問(wèn)—眄小問(wèn)國(guó) CCs)廣藥區(qū)XW脾i⑦*仁&內(nèi)方煙回*，團(tuán)巧伊他阻烏卜曲因S)國(guó)34靠的圈等或變次讀題還可以采用梅邊公式;三個(gè)回傳~一個(gè)前向通路，回能之同亙相摟空，前向逋菖與亙?nèi)σ步佑|一諾到與結(jié)構(gòu)圖等就變換相同臼巖味;第三章時(shí)域分析法1、在經(jīng)典控制理論中，分析系統(tǒng)性能的方法有哪些？在經(jīng)典控制理論中，分析系統(tǒng)性能主要有三種方法：時(shí)域分析法、根軌跡法和頻域分析法。2、什么是時(shí)域分析法？時(shí)域分析法的特點(diǎn)是什么？時(shí)域分析法是一種直接在時(shí)間域中對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析的方法，具有直觀、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，可以提供系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的全部信息。3、在選取試驗(yàn)信號(hào)時(shí)應(yīng)遵循哪些原則？控制系統(tǒng)的典型輸入信號(hào)有哪些？分別可以描述什么情況？在選取試驗(yàn)信號(hào)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：選取的輸入信號(hào)應(yīng)能反映實(shí)際系統(tǒng)工作的實(shí)際情況；形式簡(jiǎn)單，易于獲得，便于實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)學(xué)處理與理論計(jì)算；選取能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)的信號(hào)，即，使系統(tǒng)工作在最不利的條件下。控制系統(tǒng)中采用的典型信號(hào)有脈沖信號(hào)、階躍信號(hào)、斜坡信號(hào)、加速度信號(hào)、正弦信號(hào)。脈沖信號(hào)是工程上的脈動(dòng)信號(hào)（窄脈沖）在理論上抽象的結(jié)果。階躍函數(shù)是在實(shí)際控制系統(tǒng)中經(jīng)常遇到的一種典型輸入信號(hào)形式。斜坡信號(hào)表征勻速信號(hào)，以恒定速率變化的輸入可視為斜坡信號(hào)。加速度信號(hào)表征勻加速信號(hào)。正弦信號(hào)是控制系統(tǒng)常用的一種典型輸入信號(hào)，如海浪的影響可用正弦信號(hào)來(lái)表征。更重要的是，控制系統(tǒng)在不同頻率正弦信號(hào)作用下的響應(yīng)特性，是工程上常用的頻率響應(yīng)法的重要依據(jù)。4、什么是階躍響應(yīng)、斜坡響應(yīng)、加速度響應(yīng)？階躍信號(hào)作用下系統(tǒng)的響應(yīng)叫階躍響應(yīng)。斜坡信號(hào)作用下系統(tǒng)的響應(yīng)叫斜坡響應(yīng)。加速度信號(hào)作用下系統(tǒng)的響應(yīng)叫加速度響應(yīng)。5、通常，控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)是通過(guò)什么函數(shù)的響應(yīng)特性的特征量來(lái)定義？為什么？通常，控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)，是通過(guò)系統(tǒng)對(duì)單位階躍函數(shù)響應(yīng)特性的特征量來(lái)定義的。因?yàn)橐话阏J(rèn)為，階躍輸入對(duì)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是最嚴(yán)峻的工作狀態(tài)。如果系統(tǒng)在階躍信號(hào)作用下動(dòng)態(tài)性能滿(mǎn)足要求，那么系統(tǒng)在其它形式的輸入信號(hào)作用下，動(dòng)態(tài)性能也令人滿(mǎn)意。6、系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)過(guò)程，由哪兩部分組成？系統(tǒng)性能指標(biāo)分為哪兩種？系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)過(guò)程，由動(dòng)態(tài)過(guò)程和穩(wěn)態(tài)過(guò)程兩部分組成。相應(yīng)地，系統(tǒng)性能分為動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能，分別由動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)和穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)來(lái)描述。7、什么是動(dòng)態(tài)過(guò)程？什么是穩(wěn)態(tài)過(guò)程？動(dòng)態(tài)過(guò)程，也稱(chēng)過(guò)渡過(guò)程或瞬態(tài)過(guò)程，指系統(tǒng)在輸入信號(hào)作用下，其輸出量從初始狀態(tài)到最終狀態(tài)的過(guò)程。穩(wěn)態(tài)過(guò)程，指系統(tǒng)在輸入信號(hào)作用下，其輸出量在時(shí)間t趨于無(wú)窮大時(shí)的表現(xiàn)形式。穩(wěn)態(tài)過(guò)程提供系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差信息，反映系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。8、動(dòng)態(tài)過(guò)程隨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或參數(shù)的變化而呈現(xiàn)哪幾種不同的形式？動(dòng)態(tài)過(guò)程隨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或參數(shù)的變化而呈現(xiàn)衰減、發(fā)散和等幅振蕩等幾種形態(tài)。9、什么是衰減振蕩、等幅振蕩、發(fā)散振蕩？動(dòng)態(tài)過(guò)程是一個(gè)振蕩過(guò)程，但是振蕩的過(guò)程不斷地衰減，到過(guò)渡過(guò)程結(jié)束時(shí)，被控量會(huì)達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值，這種過(guò)程叫衰減振蕩過(guò)程。動(dòng)態(tài)過(guò)程是一個(gè)持續(xù)等幅振蕩過(guò)程，始終不能達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值，這種過(guò)程叫等幅振蕩過(guò)程。動(dòng)態(tài)過(guò)程不但是一個(gè)振蕩過(guò)程，而且振蕩的幅值越來(lái)越大，以致會(huì)大大超過(guò)被控量允許的誤差范圍，這種過(guò)程叫發(fā)散振蕩過(guò)程。10、階躍響應(yīng)性能指標(biāo)有哪些？分別如何定義？穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)由什么指標(biāo)來(lái)描述？通常在什么函數(shù)作用下測(cè)定？10.動(dòng)宓性能壟標(biāo)有延遲時(shí)間、上升時(shí)恒、峰匡忖同、調(diào)節(jié)二寸間、超調(diào)叁:延遲可同r「啕亙二線第一注達(dá)胤其終值一三所需時(shí)同二上升時(shí)間必，響應(yīng)從終值10%上升到終值沖％所需時(shí)間；對(duì)有振蕩系統(tǒng)亦可定義為響應(yīng)從零第一次上升到終值所需時(shí)間c上升時(shí)間是響應(yīng)速度的度量.峰值時(shí)間響應(yīng)超過(guò)其終值到達(dá)第一個(gè)峰值所需時(shí)間.11、系統(tǒng)極點(diǎn)和零點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)形式有什么影響？12、典型一階系統(tǒng)階躍響應(yīng)與參數(shù)的關(guān)系，初始斜率？怎節(jié)葉間上，府應(yīng)到達(dá)寧泰拉在終里的興差節(jié)內(nèi)所需葉同二司一定義童差苛為線值的5乂以?xún)?nèi)或士興以?xún)?nèi);表示為色=5%或3=2%.超倜量仃%，響工的最大保妻量二何)與終值c(g)之愛(ài)目百分乜印”嗎*乂慟%府左性能指標(biāo)自程志漫差或度莖基數(shù)來(lái)芍述，逋常在獷跣西教,您■城函數(shù),W透度函數(shù)作用下側(cè)定.二、插點(diǎn)汰定系率相應(yīng)形式，零疝語(yǔ)定各模志在喧應(yīng)由所占的比重二12.一階索線的典型礦應(yīng)與時(shí)用情禁丁密切相關(guān)：時(shí)間常數(shù)丁越.…黑蛇均底速度越快，單位階躍響應(yīng)調(diào)節(jié)時(shí)間八越小，單隹斜坡響應(yīng)穩(wěn)態(tài)輸出與輸入物滯后時(shí)間也越小.一階系統(tǒng)打藜響正的削的斜率為1./T.13、典型一階系統(tǒng)的跟蹤性能如何？典型一階系統(tǒng)可無(wú)誤差地跟蹤階躍信號(hào)和脈沖信號(hào)，但跟蹤斜坡信號(hào)時(shí)存在常值誤差T。不能跟蹤加速度函數(shù)。14、典型二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)形式與阻尼比的關(guān)系？如何判斷二階系統(tǒng)的阻尼狀態(tài)？典型二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)的初始斜率是多少？衛(wèi)、坦工二階乘堂階跣頂應(yīng)格式與三尼匕走包走美：如果口J閉環(huán)系斫極點(diǎn)為位于三左半平面的一對(duì)差聊便數(shù)，這時(shí)英統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)是振蕩衰版的,稱(chēng)其為欠區(qū)尼系統(tǒng).婦果系茨它/極,為一對(duì)重稅點(diǎn)，稱(chēng)該圣疣為臨界住坦圣史：當(dāng)》菜統(tǒng)壇環(huán)租點(diǎn)為一雙不相等的實(shí)根：者其為這住尼桑疣;悟界隹足和工隹后第筑節(jié)弱態(tài)慶應(yīng)都是單或的，當(dāng)『5時(shí)，至統(tǒng)稱(chēng)為黃耳尼至統(tǒng)：其詞.亙方等店振蕩過(guò)重：當(dāng)。工。歸，系統(tǒng)啕底髭發(fā)散的，.此時(shí)系統(tǒng)不囂正常工作二%型二浙系統(tǒng)濟(jì)新均應(yīng)的卻的斜生為Q15、表征響應(yīng)平穩(wěn)性的性能指標(biāo)是哪個(gè)？典型二階系統(tǒng)響應(yīng)的平穩(wěn)性取決于哪個(gè)參數(shù)？16、什么是最佳阻尼比？17、典型二階系統(tǒng)的PD控制與速度反饋控制的作用？15、表征晌應(yīng)平瑙性的性窕指標(biāo)為超調(diào)量：超調(diào)量取決于阻尼比《的丈?。浩ツ岜取对叫?，超倜量愈大，平靜性越差，16、當(dāng)，=0一丁口7酎,｛對(duì)來(lái)訛，某統(tǒng)或節(jié)時(shí)應(yīng)或矩,快速性甚好，而超喟量口%6%,平施性也纖，工想上常理4=0一加『為景運(yùn)衛(wèi)尼E；17、抑同摳筋、降低謔調(diào)、減力調(diào)節(jié)時(shí)I,匚18、什么是高階系統(tǒng)？高階系統(tǒng)的響應(yīng)組成？主導(dǎo)極點(diǎn)的定義？偶極子的定義？若描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)方程為三階或三階以上微分方程，系統(tǒng)稱(chēng)為高階系統(tǒng)。高階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)由簡(jiǎn)單函數(shù)項(xiàng)組成。如果在系統(tǒng)所有的閉環(huán)極點(diǎn)中，距離虛軸最近的極點(diǎn)附近沒(méi)有閉環(huán)零點(diǎn)，而其它閉環(huán)極點(diǎn)又遠(yuǎn)離虛軸。那么，距虛軸最近的閉環(huán)極點(diǎn)對(duì)應(yīng)的響應(yīng)分量，隨時(shí)間推移衰減緩慢，它們?cè)谙到y(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)過(guò)程中起主導(dǎo)作用，這樣的閉環(huán)極點(diǎn)稱(chēng)為閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)。偶極子是指一對(duì)靠得很近的零點(diǎn)、極點(diǎn)。它們對(duì)系統(tǒng)性能的影響相互抵消，在近似分析中通?？珊雎运鼈兊挠绊?。19、系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是什么？判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本方法有哪些？系統(tǒng)所有特征根(極點(diǎn))位于左半平面(具有負(fù)實(shí)部)。判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本方法有勞斯―赫爾維茨判據(jù)、根軌跡法、奈奎斯特判據(jù)、李雅普諾夫第二方法。20、系統(tǒng)型別與系統(tǒng)的跟蹤性能之間有什么關(guān)系？什么是無(wú)差系統(tǒng)？什么是有差系統(tǒng)？系統(tǒng)型別越高，跟蹤性能越好。有積分環(huán)節(jié)時(shí)，靜態(tài)誤差為0，稱(chēng)為無(wú)差系統(tǒng)，沒(méi)有積分環(huán)節(jié)的系統(tǒng)稱(chēng)為有差系統(tǒng)。21、影響穩(wěn)態(tài)誤差的因素有哪些？如何減小穩(wěn)態(tài)誤差？影響穩(wěn)態(tài)誤差的因素有系統(tǒng)型別、系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益、輸入信號(hào)的形式。增加系統(tǒng)型另打可以提高系統(tǒng)無(wú)差跟蹤輸入信號(hào)的階次；增大系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益，可以減小系統(tǒng)跟蹤一定形式輸入信號(hào)的誤差。22、已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示，分別求b=0和b=0.05時(shí)系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)性能指標(biāo)：23.潑免疑將征方程為?-23+兆±7尸5??；-三用勞斯葩定判據(jù)判刑系笠穩(wěn)定性:X、流單位反餞系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)梏遺函數(shù)為。脩求轄人信號(hào)分和為以一二三汨信號(hào)時(shí)系筑的旗右虎差;￡1)r(i)=：⑵咽=3&門(mén)：r(J=sino.'r22、解b=0時(shí)，閉環(huán)傳遞函數(shù)為

10?、 <0.15+1) 100中⑶=—> -=-7 ]I10占+106+100j(O.k-l)送值外間：送值外間：%=工= Jr=0J6JSI調(diào)節(jié)中間：￡=0一0力，I調(diào)節(jié)中間：￡=0一0力，L=p-=O石耳當(dāng)口=0年行..泰統(tǒng)用行傳遞函數(shù)1口不，、 5(0.15+1)―) 10 1+ (1+WJjo.ls-Fl)100 6+(10+10()1)5-1001U0 J2+15^+100而土裴至二濟(jì)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)形式，得o=100=以=10-廣=。,75￡皿=15死-系統(tǒng)超詞量:系統(tǒng)超詞量:汀％=已 X100%=2.8%喳值時(shí)間.rp--- ；——--0.47s峋七時(shí)間工△—0,心3C---0.4一2

弟、解列史芬斯表502x5-1x0.可艮，芳斯表第一列出現(xiàn)了負(fù)數(shù),原茨不稔定.且第一列之奈特考變注為沈，可知至簽存注商個(gè)$右半千百的特征奉二工、修再獲侯荽傳退座里為中,⑶=%= 1 =-^-^及⑸l-G(s)/f(s)l+7sR@=；；E(M)=《］：丁),符合終值定理應(yīng)用條件n*—limsE(s')=lim———=T"t-"4%：3尺Q)二乙.五⑶二一Z—.符合終亙定膽應(yīng)月條件,父 丁(1+笈］e.=lim±E(5)=lim =3?、t、/…。5。+露)(3)Rl￡)=F^：EG)=T^Y~^；不符號(hào)荽些定理應(yīng)用條件一使.用終s**生㈤* 1+nH4~W值定理將得出錯(cuò)誤結(jié)論,第四章根軌跡法1、什么是根軌跡？零度根軌跡？參數(shù)根軌跡？2、什么是根軌跡方程？分為哪兩部分？3、根軌跡的分支數(shù)？對(duì)稱(chēng)性如何？起點(diǎn)？終點(diǎn)？實(shí)軸上的根軌跡？「階段測(cè)試簡(jiǎn)要解答］工系統(tǒng)其個(gè)參鼓變化時(shí)（日Ots）,閉環(huán)特征車(chē)左￡,直上移雙的敦連就=1』做根軌當(dāng)開(kāi)環(huán)華通函致金于家務(wù)專(zhuān)的5晨高次森系數(shù)為負(fù)時(shí)：相痢涎雁仃斗不范案件：而不是180=+球口條件，此時(shí)笠根過(guò)越叫曲零度根較迸：如軍可變參數(shù)不懸增差［樣粗迸若越肥或汗巧胃英片）亡是斯統(tǒng)的其它爹數(shù)寸..王疣的很致跡嗎參數(shù)根衽跡：人系統(tǒng)的孱征方匪為1土C（GH（G=。^，G"）H［G=千l這前懸至絞的根鈍跡方程:更較進(jìn)方程可分為幅宣方程到抬角方程:I報(bào)軌跡是連續(xù)巒線巨其在$平可二的分支數(shù)與專(zhuān)限開(kāi)不械有戮代為有原開(kāi)環(huán)零點(diǎn)數(shù)準(zhǔn)中文者相等二限物泣對(duì)稱(chēng)于實(shí)轉(zhuǎn)二根軌證定嗎于開(kāi)環(huán)疑點(diǎn)：案止于尸環(huán)零點(diǎn)和（電。無(wú)客運(yùn)處;賣(mài)箱上授衽進(jìn)區(qū)段的右見(jiàn)，矛環(huán)零、推點(diǎn)數(shù)目之和應(yīng)為奇數(shù)一4、什么是根軌跡的漸近線？趨于無(wú)窮遠(yuǎn)處的根軌跡與某條直線的距離趨于零，該直線叫做根軌跡的漸近線。5、如何由根軌跡分析系統(tǒng)穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能？系統(tǒng)的根軌跡曲線反映了系統(tǒng)特性的有關(guān)信息，有了根軌跡圖，就可以分析控制系統(tǒng)的各種性能。若系統(tǒng)的根軌跡曲線分布在s的左半平面內(nèi)，故該閉環(huán)系統(tǒng)總是穩(wěn)定的。由根軌跡圖可確定閉環(huán)極點(diǎn)的具體位置，因此可確定系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。根軌跡上某一點(diǎn)反映了系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益，結(jié)合系統(tǒng)型別，可判斷系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。第五章頻域分析法1、什么是頻域分析法？頻域分析法是研究線性系統(tǒng)的一種工程方法。它以控制系統(tǒng)的頻率特性作為數(shù)學(xué)模型,通過(guò)繪制簡(jiǎn)單的圖表研究、分析控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)性能。2、什么是頻率響應(yīng)？系統(tǒng)在正弦信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)叫做頻率響應(yīng)。3、什么是頻率特性？分為哪兩個(gè)部分？可以由什么幾何方式描述？輸入一正弦電壓信號(hào)，穩(wěn)態(tài)輸出仍然是正弦電壓，其頻率和輸入電壓頻率相同，輸出幅值與輸入信號(hào)的幅值比隨頻率的變化叫做幅頻特性，輸出相位與輸入的相位差叫做相頻特性，二者統(tǒng)稱(chēng)頻率特性。頻率特性可由幅相頻率特性曲線和對(duì)數(shù)頻率特性曲線描述，對(duì)數(shù)頻率特性曲線又稱(chēng)伯德(Bode)圖。4、Bode圖采用對(duì)數(shù)分度的優(yōu)點(diǎn)？(1)由于橫坐標(biāo)采用對(duì)數(shù)刻度，將低頻段相對(duì)展寬了(低頻段頻率特性的形狀對(duì)于控制系統(tǒng)性能的研究有重要意義)，而將高頻段相對(duì)壓縮了。因此，可以在較寬的頻段范圍內(nèi)研究系統(tǒng)的頻率特性。(2)由于對(duì)數(shù)運(yùn)算可將乘除運(yùn)算變成加減運(yùn)算，當(dāng)繪制由多個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)而成的系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線時(shí)，只要將各個(gè)環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線的縱坐標(biāo)相加、減即可，從而簡(jiǎn)化了畫(huà)圖過(guò)程。5、什么是典型環(huán)節(jié)？有哪些典型環(huán)節(jié)？開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的頻率特性是系統(tǒng)頻域分析的依據(jù)，而開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)總可以分解為一些基本因式的乘積，我們把這些因式稱(chēng)為典型環(huán)節(jié)。典型環(huán)節(jié)有比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、一階微分環(huán)節(jié)、振蕩環(huán)節(jié)、二階微分環(huán)節(jié)、延遲環(huán)節(jié)。6、寫(xiě)出典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)和頻率特性。抵二L刃M節(jié)的專(zhuān)透過(guò)蜀為。3卜—度，掙塞特比為白仃出）—互四干.工節(jié)的傳管?chē)?guó)故為行=［頑主持性為貨功=—S 型徵船本節(jié)短餐追蚤QJG〔sj_s或率左性左5二切-jti>■廢足工節(jié)的隹應(yīng)國(guó)數(shù)為我獨(dú)二:、潁主槨性為G（jot）= 11+ZJ 1十，囪丁一階版三三節(jié)打片迫因故為儀0T+.，近車(chē)中斗'為6M=1一/齒F棄芮齊節(jié)的信追函數(shù)為行：■=一1 =-——組——-T、、、+療占一1<一，：（%+*.式中鼻k>G」0<；<1;其劃至號(hào)江為￡?行曲） j f f （網(wǎng)f2…；「⑷……I%,F二5弦攵江節(jié)國(guó)傳道圖數(shù)為G”）一尸丁+34—1—」1工：二一科其切耳拈性為疔仃時(shí)-1一gr+ 總叫叫比七>?節(jié)己行道國(guó)數(shù)為G〔'i=￡-1東率特性為G&-砌=X，7、Nyquist圖的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置與什么因素有關(guān)？8、開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的近似對(duì)數(shù)幅頻曲線有什么特點(diǎn)？9、延遲環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)的性能有什么影響？10、什么是最小相角系統(tǒng)？非最小相角系統(tǒng)？11、什么是奈奎斯特判據(jù)？如何根據(jù)奈奎斯特判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性？12、描述系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性（穩(wěn)定裕度）的頻域指標(biāo)有哪些？如何定義和計(jì)算？與時(shí)域指標(biāo)的定性關(guān)系？13、開(kāi)環(huán)系統(tǒng)幅頻特性曲線的三頻段分別反映系統(tǒng)的什么性能？三頻段的劃分是否絕對(duì)？7、地巧以曳圖的起點(diǎn)位置與至統(tǒng)目刻有美，如果是等型系魂，也還與產(chǎn)環(huán)苕蓋的士外有關(guān);有華遞函數(shù)為育強(qiáng)真分丈,工1終點(diǎn)屋于坐際原點(diǎn)，過(guò)果分母多項(xiàng)式的『世等?分子多點(diǎn)式的介項(xiàng)」同圣■三位于實(shí)知，8、一般向近似更彖幅接白淺有如一二壽點(diǎn)？⑴且左汽直笠的斜率為-20同生北口這里T是標(biāo)分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)：Q］上出二1后，量左W直線應(yīng)其延長(zhǎng)線的分民值等于23小二（3）三支接期率處1曲線的尋率捻蘭青變，改變不少取※于美型環(huán)類(lèi)二例過(guò)，慢性環(huán)節(jié)后，斜率域少20dB：dg3主振蕩環(huán)節(jié)后，斜率須少40dB：d氏;9、延退環(huán)節(jié)將.是圣統(tǒng)叫應(yīng)運(yùn)度變慢，且產(chǎn)堂影限系經(jīng)臼稔定性.10.若系統(tǒng)佶遞壓翼的極點(diǎn)和零點(diǎn)都位于3平百的左半部,這種系弱利加最小相位系弱二反之，若至統(tǒng)苜傳避函數(shù)具有?位于匕平面左玉部的視點(diǎn)或零吉,R至統(tǒng)稱(chēng)右非母G相金至筑：尤于最小相位系統(tǒng)..葦策力相城特性之同存左著唯一的對(duì)叵美系，即根據(jù)可數(shù)幅城存性「可吼唁一地需定相正由相頰特性和傳速函禁：而對(duì)于非景小相位系藜見(jiàn)不然.二、奈奎斯等Ow汲）穩(wěn)定判菲t菅褥奈氏判君）是根指開(kāi)環(huán)切率養(yǎng)性二關(guān)列斷閉環(huán)妥比急定性的判整，是一種，何狗提二奈氏引據(jù)可表述為L(zhǎng)反性控制系筑建定的充要條件是三㈤隊(duì)—Rff注變化外，奈氏曲線反時(shí)針包豈臨界點(diǎn)〔-1,J?！车膱D數(shù)艮等于訐環(huán)傳道面較G⑶H⑶在右蘭鄉(xiāng)平互相羽點(diǎn)數(shù)P,印，R=pf皆電閉環(huán)系統(tǒng)不璋定,犯印m實(shí)部特正根個(gè)數(shù)工可按下式碓定,Z=P-R打、描述泰藐杓府堵定性（殖定裕慶》的頻域指標(biāo)有幅苣裕度和毛弟裕度二幅值裕麥片=」一?再為相佳—180：時(shí)時(shí)任的接率，也稱(chēng)相隹身超段率二網(wǎng)）,的角裕近了=1的；+奴利）,餌為怪頻等性過(guò)零分工二寸的頰金，自稱(chēng)幅發(fā)穿越頻率二一技來(lái)驚?y越?。撼{(diào)量越大：尸謖大，超遭量殛「二二:任效奇運(yùn)姜豆曉了控品系統(tǒng)度豚冷定信號(hào)的粒存精變信息二中頻段是指尸壞寸數(shù)幅域迂性二式左尸不截止^率現(xiàn)對(duì)近（口比笊近】的頻段..這段特性集中反映閉西系統(tǒng)芨態(tài)響應(yīng)的平穩(wěn)性司快速性;離或段是指外環(huán)對(duì)裝匹技特性在中^段以啟式^段二高城段式多狀主受核叫更統(tǒng)的抗干擾性甑,句討康戊層運(yùn)蛤段的性能;開(kāi)環(huán)府馱頻率存性三段的劃分是相而的，各頻段之向沒(méi)有聲格的界限；第六章控制系統(tǒng)的校正1、什么是校正？通常采用的校正方式有哪些？2、什么是串聯(lián)校正？什么是反饋校正？3、什么是超前校正裝置？什么是滯后校正裝置？如何判斷相位超前和滯后？4、串聯(lián)超前校正和滯后校正的基本原理？分別有什么特點(diǎn)？分別適于什么場(chǎng)合？5、PID調(diào)節(jié)器分別指什么？與超前滯后的關(guān)系？『階段測(cè)試簡(jiǎn)要解答』1、校正，是指通過(guò)增加裝置或環(huán)節(jié)，改變系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，總而改變系統(tǒng)的性能，使之滿(mǎn)足特定的技術(shù)要求。通常采用的校正方式有串聯(lián)校正和反饋校正。2、將校正裝置與被控對(duì)象串聯(lián)連接，設(shè)置在系統(tǒng)的前向通道中稱(chēng)為串聯(lián)校正。從系統(tǒng)的某些元件引出反饋信號(hào)，構(gòu)成反饋回路，并在內(nèi)反饋回路中設(shè)置校正裝置，稱(chēng)為反饋校正。3、如果網(wǎng)絡(luò)（裝置）具有超前相位，則稱(chēng)該網(wǎng)絡(luò)（裝置）為超前網(wǎng)絡(luò)（裝置）。如果網(wǎng)絡(luò)（裝置）具有滯后相位，則稱(chēng)該網(wǎng)絡(luò)（裝置）為滯后網(wǎng)絡(luò)（裝置）。通過(guò)判斷裝置的相位大于0還是小于0來(lái)判斷，若大于0為超前，若小于0，為滯后。4、在前向通道中串聯(lián)超前校正網(wǎng)絡(luò)，使頻率響應(yīng)曲線的形狀改變，產(chǎn)生足夠大的相位超前角，補(bǔ)償原系統(tǒng)中過(guò)大的相角滯后，增大相角裕度；使截止頻率增大，加快系統(tǒng)響應(yīng)速度。超前校正適合于截止頻率附近對(duì)數(shù)幅頻特性曲線斜率為-40，且寬度較寬的場(chǎng)合。在前向通道中串聯(lián)滯后校正網(wǎng)絡(luò)，使頻率響應(yīng)曲線的形狀改變，降低截止頻率，快速性降低了，但相位裕量增大，穩(wěn)定性提高了。（不同于超前校正，相位滯后特性在滯后校正中不重要）。滯后校正適用于截止頻率附近，系統(tǒng)的相角急劇下降的場(chǎng)合。5、P比例、I積分、D微分，PID的組合可以是超前、滯后、滯后超前，可以通過(guò)計(jì)算其相位來(lái)判斷。第七章離散控制系統(tǒng)『階段測(cè)試』1、什么是離散系統(tǒng)？什么是采樣系統(tǒng)？什么是數(shù)字系統(tǒng)？2、與連續(xù)系統(tǒng)相比，離散系統(tǒng)增加了哪些環(huán)節(jié)？數(shù)字信號(hào)的傳遞有什么突出優(yōu)點(diǎn)?3、香農(nóng)定理的定義？4、什么是A/D轉(zhuǎn)換？什么是D/A轉(zhuǎn)換？5、什么是采樣？什么是復(fù)現(xiàn)？完成采樣和復(fù)現(xiàn)的裝置叫什么？6、什么是脈沖傳遞函數(shù)？描述離散系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型有哪些？7、離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件？『階段濺試海要解答J二一找來(lái)說(shuō)，如果系統(tǒng)。溝一處或幾處信號(hào)是國(guó)用序列或數(shù)瑪時(shí)，這樣日泰統(tǒng)印為暮鼓系疣;若系疏中的荽歟隹號(hào)懸也沖子列厚式..稱(chēng)為采洋系統(tǒng)i若凝統(tǒng)白的高葭信號(hào)懸數(shù)四子列形:吉，對(duì)為數(shù)字系統(tǒng):工與連裝至統(tǒng)相比，賽散更筑之塔那了采祥器和俁特落行十:梵:字信號(hào)留傳送具有很強(qiáng)的抗干擾性能；%汨果看哭我忖連琴信號(hào)。⑴的城謹(jǐn)具有有限窄竟,且頑湮的最周角堪率為㈤正軍：以只要采樣角頻率應(yīng)滿(mǎn)足嗎之2/川，通過(guò)理想濾波福，連接信號(hào)鼠二）可以不失真地恢苣史來(lái)」這就是香安定理，&4切轉(zhuǎn)浜器將隹逆的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換,成軟碼子列，D