《自動控制原理》復(fù)習(xí)參考資料解析

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(jìn)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(xué)模型是微分方程、傳遞函數(shù)、結(jié)構(gòu)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(gè)方面卩：穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性。6、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù),與外作用及初始條件無關(guān)。7、兩個(gè)傳遞函數(shù)分別為G(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GJs)+G2(s),以串聯(lián)方式連接，其等效傳遞函數(shù)為G4(s)*G2(s)o8、系統(tǒng)前向通道傳遞函數(shù)為G

2、(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(fù)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)o10、典型二階系統(tǒng)中，E=0.707時(shí)，稱該系統(tǒng)處于二階工程最佳狀態(tài)，此時(shí)超調(diào)量為4.3%。11、 應(yīng)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(shí)部均為負(fù),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),系統(tǒng)誤差

3、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(gè)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(shí)間常數(shù)T愈大則系統(tǒng)的快速性愈差。18、應(yīng)用頻域分析法，穿越頻率越大，則對應(yīng)時(shí)域指標(biāo)t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(diǎn)及開環(huán)零點(diǎn)。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(bǔ)償校正與復(fù)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(diào)節(jié)器屬于相位超前校正裝置,比例積分調(diào)節(jié)器屬于相位滯后校正裝置，PID調(diào)節(jié)器屬于相位滯后-

4、超前校正裝置。23、PID調(diào)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3max，則采樣頻率3s應(yīng)保證3s=23max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(xué)方法為Z變換。27、離散系統(tǒng)中，兩個(gè)傳遞函數(shù)分別為G(s)與G2(s)的環(huán)節(jié)，以串聯(lián)方式連接，連接點(diǎn)有采樣開關(guān)，其等效傳遞脈沖函數(shù)為GJz)G2(z)；連接點(diǎn)沒有采樣開關(guān),其等效傳遞脈沖函數(shù)為G1G2(z)o28、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(diào)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)典控制理論的分析方法

5、主要有時(shí)域分析法、根軌跡分析法、頻域分析法。二、基本知識二、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(guān)3、若系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為50s(5s+10)則它的開環(huán)增益為(A.5B.10C.50D.1004、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為50(2s+1)(s+5)，則該系統(tǒng)的開環(huán)增益為)。A、50B、25C、10D、57、若系統(tǒng)的傳遞函數(shù)在右半S平面上沒有零點(diǎn)和極點(diǎn)，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(guān)于傳遞函

6、數(shù)，錯(cuò)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(jié)構(gòu)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(fù)變量s的真分式；D閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)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K5、開環(huán)頻域性能指標(biāo)中的相角裕度Y對應(yīng)時(shí)域性能指標(biāo)(A)。A、超調(diào)b%B、穩(wěn)態(tài)誤差eC、調(diào)整時(shí)間tsss6、一般為使系統(tǒng)有較好的穩(wěn)定性，希望相位裕量y為(D、峰值時(shí)間tpC)A.015。B.15。30。C.30。60。D.60。90。C、增加微分環(huán)節(jié)D、引入擾動補(bǔ)償10、某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是G(s)=-e-心

7、,2s+1A.比例、延時(shí)B.慣性、導(dǎo)前C.慣性、延時(shí)11、某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是G(s)=1,則可等效為(s(s+1)A.比例、積分B.積分、慣性C.慣性、微分則該可看成由(C)環(huán)節(jié)串聯(lián)而成。D.慣性、比例)環(huán)節(jié)串聯(lián)。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)()進(jìn)行校正。A.比例校正裝置C.微分校正裝置B.比例微分校正裝置D.比例積分校正裝置13、若某最小相位系統(tǒng)的相角裕度y0，則下列說法正確的是(C)。OA、不穩(wěn)定；B、只有當(dāng)幅值裕度k1時(shí)才穩(wěn)定；gC、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)15、穩(wěn)態(tài)誤差ess與誤差信號E（

8、s）的函數(shù)關(guān)系為（B）16、若某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為竺旦，則該校正裝置屬于（B）。100s+1A、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(cuò)誤的是（D）A.計(jì)算機(jī)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(guān)的位置有關(guān)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(cuò)誤的是（C）A.脈沖傳遞函數(shù)與采樣開關(guān)的位置有關(guān)B.零階保持器是信號復(fù)現(xiàn)元件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(nóng)定理19、.當(dāng)輸入為單位斜坡且系統(tǒng)為單位負(fù)反饋時(shí)，對于II型系統(tǒng)其穩(wěn)態(tài)誤差為（A）A.0B

9、.0.1/kC.1/kD.g20、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A.振蕩次數(shù)越多C.相位變化越B.穩(wěn)定裕量越大A.ess=limE(s)ST0B.ess=limsE(s)sT0C.e-limE(s)ssST8D.e=limsE(s)sssTg出圖示閉環(huán)控制系統(tǒng)中信號a-e分屬什么信號？2、衡量一個(gè)自動控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)有哪些？下圖為某自

10、動控制系統(tǒng)啟動時(shí)的動態(tài)曲線，估算出它們的動態(tài)指標(biāo)。（參考分析例題：教材書第95頁，實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)三）（1 1）1.210.8/2/22 2-eJ/r /r曲5 5r40.0參考分析例題：教材書第5頁）1IIiiirII1IIcIIIIIIII/IIIII丄IIJIIIIIIIlli2 2)o麵/”二二二r3 3)-p-|-1i_1“JirjLit1(4(4) )3、自動控制系統(tǒng)實(shí)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(jié)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(diào)節(jié)。（1 1）圖卜 1呂倉庫大門控制系統(tǒng)(2)

11、(2)加熱電加熱電阻堂阻堂圖圖1-3電爐箱恒溫自動控制系統(tǒng)電爐箱恒溫自動控制系統(tǒng)1、指出各元件對應(yīng)的實(shí)物；2、分析該控制系統(tǒng)的工作原理；3、當(dāng)加入工件時(shí)，系統(tǒng)如何調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)恒定溫度;(3(3) )(4(4) )參考分析例題：教材書第10頁，例1-5)四、計(jì)算與作圖(參考：教材書第 151-153151-153 頁，本系統(tǒng)輸入信號可分解為一個(gè)階躍信號與一個(gè)斜坡信號的疊(R0=1OOKQ、R=1MQ、R2=200KQ、q=2uF、C2=0.25uF)3 3、系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=而吋，試分析系統(tǒng)由哪些環(huán)節(jié)組成并畫出系統(tǒng)的 B Bodeode圖。4、系統(tǒng)誤差分析，已知某負(fù)反饋系統(tǒng)的輸入r(t)=2+

12、41,計(jì)算系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差?？己藘?nèi)容：數(shù)學(xué)模型的建立、實(shí)驗(yàn)電路的構(gòu)建、系統(tǒng)框圖作圖、伯德圖的繪制考核內(nèi)容：數(shù)學(xué)模型的建立、實(shí)驗(yàn)電路的構(gòu)建、系統(tǒng)框圖作圖、伯德圖的繪制) )2 2、建立下圖電路的數(shù)學(xué)模型、系統(tǒng)框圖、伯德圖加，分別計(jì)算兩個(gè)信號的誤差，再相加即為總誤差。注意本系統(tǒng)為非單位負(fù)反饋)1055 5、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖，其中Gl(s)二10,G2(S)=5,H(s)=2，又設(shè)s+5s(3s+1)r(t)=2t,d(t)二0.51(t),求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。(參考：分別計(jì)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(fù)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L仙)和串聯(lián)校正裝置

13、的對數(shù)幅頻特0性L(o)如下圖所示，原系統(tǒng)的幅值穿越頻率為o二24.3rad/s:cc1、寫出原系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)，并求其相角裕度丫，并判斷其穩(wěn)定性；002、寫出校正裝置的傳遞函數(shù)G(s)；c3、寫出校正后的開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)G(s)，畫出校正后系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特0c性L(o)。GC2、29.5dB相位滯后校正丄程方法求：(1)寫出系統(tǒng)校正前后的開環(huán)傳遞函數(shù)(s).G2(s)；(2)求出串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù) Gc(s),并設(shè)計(jì)該調(diào)節(jié)器的線路與參數(shù)；3)求匕狡正前后的相位裕量;一(4)分析校正對系統(tǒng)的動態(tài)、穩(wěn)態(tài)性能的影響3、某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線氣)如圖所示:對數(shù)幅頻

14、特性曲線1、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G0(s)；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)的相角裕度丫。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(fù)習(xí)參考資料部分題目參考答案自動控制原理復(fù)習(xí)參考資料部分題目參考答案二、選擇題：二、選擇題：1-5, ,CBACA；6-10, ,CBBCC；11-15, ,BDCDB；16-20, ,BDCAB四、計(jì)算題：由圖可見，此運(yùn)放反饋回路取樣電壓不是久，而是乩經(jīng) 3.3K3.3K電位器與 300300。電阻分壓后的卩。貶=(112)盡/竝=(112)510/10=(112)x5.!其時(shí)間常數(shù)爲(wèi)二純

15、 U 嚴(yán)力冥101x10=5.1X10-2s獲為比例環(huán)節(jié)G2(s)=R2/AO=100/100=10為比例微分環(huán)節(jié)反饋電壓的減小，相當(dāng)反饋電阻增大為（吃倍,因此其增益為1、解系統(tǒng)框圖如下圖所示圖中G1W為比例系數(shù)可調(diào)的比例積分（PIPI）調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)鼻二瓦洛+1),式中冬=2om/iom=2G=竝UQ=10 xl03xO.lxlO-6=1X1O-3S(4)(4)%為慣性環(huán)節(jié)，式中疋4=47m/10m=4.7仇二A4C4=47X103X2X10=9.4XW2S(5)(5)%)為積分環(huán)節(jié)(6)(6)由于1&)1&)佃)均為反相輸入端輸入，。中均應(yīng)帶一負(fù)號，由于書中約定，為簡化起見，一般將此負(fù)

16、號省略，最終極性有實(shí)際狀況確定。此處由五個(gè)(奇數(shù))環(huán)節(jié)，所以極性應(yīng)變號，因此，此為負(fù)反饋。其反饋系數(shù)由分壓電路可知尸=0.10.1 也/1.11.1 頁二0.092、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(fù)反饋，單獨(dú)計(jì)算各環(huán)節(jié)計(jì)算過程略，系統(tǒng)框圖略，伯德圖參考如下式中(10 xl03xlxl0)=100%1003 3、解：系統(tǒng)有一比例環(huán)節(jié)：K=10201ogl0=20四、系統(tǒng)分析題第1題解：1 1、從開環(huán)波特圖可知，原系統(tǒng)具有比例環(huán)節(jié)、一個(gè)積分環(huán)節(jié)、兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)故其開環(huán)傳函應(yīng)有以下形式G(s)=10s(s+1)(一s+1)12由圖可知：3=1處的縱坐標(biāo)為 40dB,40dB,則L(1

17、)=20lgK=40, ,得 K=100=10 和=2012求原系統(tǒng)的相角裕度丫0：%(s)=-90-tg-10-13-tg-10-053由題知原系統(tǒng)的幅值穿越頻率為 3=24.3rad/sc1.51.5 分)1 1 分)1.51.5 分)故原系統(tǒng)的開環(huán)傳函為G(s)=s(10s+1)(1s+1)20100s(0.1s+1)(0.05s+1)1積分環(huán)節(jié)：-s11答：(1)10(0.1s+l)(0.02s+l)9(o)=-90-tg-10.1CO-tg-10.05=2080cccy=180+9(o)=180208=-2800COoo對最小相位系統(tǒng) y=-280不穩(wěn)定0Oo2 2、從開環(huán)波特圖可知

18、，校正裝置一個(gè)慣性環(huán)節(jié)、一個(gè)微分環(huán)節(jié)，為滯后校正裝置3 3、校正后的開環(huán)傳遞函數(shù)G0(s)G(s)為1003.125s+1100(3.125s+1)0sc(=s(0.1s+1)(0.05s+1)100s+1=s(0.1s+1)(0.05s+1)(10Ck+1)o=1/0.1=10(慣性環(huán)節(jié)),o=1/0.05=20(慣性環(huán)節(jié))34第2題故其開環(huán)傳函應(yīng)有以下形式丄s+1G(s)=cs+11s+1o10.320.01s+13.1s2+5100s+1畫出校正后系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性L)GC2)2)則R=邕瓦=20莊G=6KC1(取&2莊 G)C、=二=二=1.弘10分=1如由T=R有，】鳥62冥（取14宮）(3)(3)F=180-arctan(0.lx70)-ar