自动控制原理总复习资料(完美)
第一章的概念
1、典型的反馈控制系统基本组成框图：
2、自动控制系统基本控制方式：(1)、反馈控制方式；(2)、开环控制方式；(3)、复合控制方式。
3、基本要求的提法：可以归结为稳定性、准确性和快速性。
第二章要求:
1、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法；
2、牢固掌握传递函数的概念、定义和性质；
3、明确传递函数与微分方程之间的关系；
4、能熟练地进行结构图等效变换；
5、明确结构图与信号流图之间的关系；
6、熟练运用梅逊公式求系统的传递函数；
例1 某一个控制系统动态结构图如下，试分别求系统的传递函数:
)()(,)()(1211s R s C s R s C ，)
()
(,
)()(2122S R S C s R s C 。
4
3213211243211111)()
(,1)()()(G G G G G G G s R s C G G G G s G s R s C --=
-=
例2 某一个控制系统动态结构图如下，试分别求系统的传递函数：
)
()
(,
)()(,)()(,)()(s N S E s R s E s N s C s R s C 。
例3：
例4、一个控制系统动态结构图如下，试求系统的传递函数。
=?k K K 1
X r
5
214323
211)()(W W W W W W S X S X r c ++=
例5 如图RLC 电路，试列写网络传递函数 U c (s)/U r (s).
解: 零初始条件下取拉氏变换：
例6某一个控制系统的单位阶跃响应为：t t e e t C --+-=221)(，试求系统的传递函数、微分方程和脉冲响应。
解：传递函数： )1)(2(2
3)(+++=s s s s G ，微分方程：)(2)(3)(2)(3)(2
2t r dt t dr t c dt t dc dt
t c d +=++ 脉冲响应：t t
e e
t c 24)(--+-=
例7一个控制系统的单位脉冲响应为t t
e e
t C ---=24)(，试求系统的传递函数、微分方程、单位阶跃响应。
解：传递函数： )1)(2(2
3)(+++=s s s s G ，微分方程：)(2)(3)(2)(3)(2
2t r dt t dr t c dt t dc dt
t c d +=++ 单位阶跃响应为：t t
e e
t C --+-=221)(
第三章 本章要求：
1、稳定性判断
1）正确理解系统稳定性概念及稳定的充要条件。 闭环系统特征方程的所有根均具有负实部；或者说，闭环传递函数的极点均分布在平面的左半部。
2）熟练运用代数稳定判据判定系统稳定性，并进行分析计算。 2、稳态误差计算
1）正确理解系统稳态误差的概念及终值定理应用的限制条件。 2）牢固掌握计算稳态误差的一般方法。
3）牢固掌握静态误差系数法及其应用的限制条件。 3、动态性能指标计算
1）掌握一阶、二阶系统的数学模型和典型响应的特点。
(t)
)()()
()(2
2t u t u dt
t du RC dt t u d LC r c c c =++11)()()(2++==RCs LCs s U s U s G r
c )
()()()(2s U s U s RCsU s U LCs r
c c c =++
2）牢固掌握一阶、二阶系统特征参数及欠阻尼系统动态性能计算。 3）掌握典型欠阻尼二阶系统特征参数、极点位置与动态性能的关系。
例3 已知图中T m =0.2，K =5，求系统单位阶跃响应指标。
解3：系统闭环传递函数为 化为标准形式
即有 2ζωn =1/T m =5, ωn2=K /T m =25 解得 ωn =5, ζ=0.5
例5：设控制系统的开环传递函数系统为 )
32(5
4)(22+++=s s s s s G ，试用劳斯判据判别系统的稳定性，并确定在
复平面的右半平面上特征根的数目。
解：特征方程：
0542234=++++s s s s 劳斯表
K
s T s s G s m ++=+=
Φ)1()(1)(2
2
2
22///)(n n n m m m s s T K T s s T K s ωζωω++=++=Φ%3.16%100%21=?=--
ζπζσe 秒4.15.3==n s t ?ω秒73.012
=-==?
ωπωπn d
p
t 秒
486.0=-=
d
r t ωβπ:
.
, )/(40.5, ,1.n 解性能指标试求系统的动态信号时当输入信号为单位阶跃秒弧度其中二阶系统如图所示例==ωξ %
3.16%100%100 )
(91.0 t
)(60.0 t 46.35.0141 )
(05.1602
5.015.02
122
22
p 46
.31p 46.305
.11r 22d 5
.05.011=?=?===
=
===
=-=-=====----
------π
ξξπσξωωβπξωππξ
ωβπξ
ξe e arctg
arctg
n n n 秒秒弧度 0.02 )(14.24
5.05
.45
.4 t 0.05 )(57.14
5.05
.35
.3 t s s =?=?=
=
=?=?==
秒秒n
n
ξωξω
控制系统不稳定，右半平面有两个特征根。
例6：一个单位负反馈控制系统的开环传递函数为：G （S ）=)
125.0)(11.0(++S S S K
，要求系统闭环稳
定。试确定K 的范围(用劳斯判据)。
解：特征方程：0035025
.023
=+++K s s s
劳斯表
系统稳定的K 值范围（0，14）
例6
：系统的特征方程：
解：列出劳斯表：
因为劳斯表中第一列元素无符号变化，说明该系统特征方程没有正实部根，所以：系统稳定。
1、根轨迹方程 06171772
34=++++s s s s )
,2,1,0(1)
()()12(1
1
* ± ± = =-=--+==∏∏
k e p s z s K k j n
i i
m j j π
2、根轨迹绘制的基本法则
3、广义根轨迹
（1）参数根轨迹 （2）零度根轨迹
例1: 某单位反馈系统， （1）3条根轨迹的起点为
;
2,1,0321-=-==p p p
(2) 实轴根轨迹 （0，-1）；（-2，-∞） （3）渐近线：3条。 渐近线的夹角：
渐近线与实轴的交点：
（4）分离点：
)
2)(1()(*
++=
s s s K s G 10321011-=--+-+=--=∑
∑==)()(m n z p σm i i
n i i a
π ,3π,3πm n 1)π(2k a
- =-+=?02
1
111=++++d d d ,1||||1
1* =--∏
∏
==n i i m
j j p s z s K π
)12()()(1
1
+=-∠--∠∑∑==k p s z s n
i i
m j j
得： ， （5）与虚轴的交点 系统的特征方程：
实部方程: 虚部方程： 解得：
(舍去)
临界稳定时的K =6
例2已知负反馈系统闭环特征方程025.025.0)(2
3
=+++=K s s s s D ，试绘制以K 为可变参数的根轨迹图； 由根轨迹图确定系统临界稳定时的K 值；
解 特征方程025.025.0)(23=+++=K s s s s D 得根轨迹方程为
1)
5.0(25.02
-=+s s K
； （1）根轨迹的起点为∞-===终点为;5.0,0321p p p （无开环有限零点）
； （2） 根轨迹共有3支，连续且对称于实轴； （3） 根轨迹的渐近线有条3=-m n ，
33.03
1
;180,60)12(1
1
-≈-=--=
±=-+=∑∑==m
n z
p m
n k n i m
j j
i a a σπ
? ；
（4） 实轴上的根轨迹为]5.0,(]5.0,0[-∞?-；
（5）分离点，其中分离角为2/π±，分离点满足下列方程
∑==++=-n
i i
d d p d 105.02
11； )(58.1,42.021舍去 -= -=d d 03*2=+-K ω0
23
=+-ωω???==00*
K ω???=±=62*K ω0230
)23(0)()(1
*23*23=++--→=+++=+=K j j K s s s s H s G j s ωωωω即
解方程得 17.06
1
-≈-
=d ； （7） 根轨迹与虚轴的交点：将ωj s =代入特征方程，可得实部方程为
025.02=K ＋－ω；
虚部方程为 025.03
=+-ωω；
1,5.02,1=±=∴K ω 由根轨迹图可得系统临界稳定时1=K ；
由上述分析可得系统概略根轨迹如右图所示：
例3已知负反馈系统闭环特征方程02410)(2
3
=+++=K s s s s D , 试绘制以K 为可变参数的根轨迹图; 由根轨迹图确定系统临界稳定时的K 值.
解 特征方程02410)(23=+++=K s s s s D 得根轨迹方程为
1)
6)(4(-=++s s s K
；
（1）3条根轨迹的起点为
;
6,4,0321-=-==p p p
(2) 渐近线：3条。 渐近线的夹角： 渐近线与实轴的交点： （3）分离点： 即 得 （舍去） （4）与虚轴的交点
系统的特征方程：s(s+4)(s+6)+K *=0 令 代入，求得 实部方程: 虚部方程： 解得： (舍去)
180,6013)
12(180±=-+±=k a ?33
.33
0)640(-=-
++-=a σ061411=++++d d d 0242032
=++d d 1.52-=d 57.11-=d ωj s =010*2=-K ω0243=-ωω?
??==0
0*
K ω???=±=2409.4*K ω
临界稳定时的K =240
第五章 本章要求：
1、正确理解频率特性基本概念；
2、掌握开环频率特性曲线的绘制； （1）开环幅相曲线的绘制方法
1）确定开环幅相曲线的起点 和终点
; 2）确定开环幅相曲线与实轴的交点
或 为穿越频率，开环幅相曲线曲线与实轴交点为
3）开环幅相曲线的变化范围（象限和单调性）。 （2）开环对数频率特性曲线
1）开环传递函数典型环节分解；
2
2)(ωs A ω(s)U ,则t ASin t 设u i i +=
=ω2
2
11)(ωω
+?+=s A Ts s U o )
(11)(2
2/220
T arctg t Sin T A
e
T T A t u T
t ωωωωω-++
+=-)](sin[)()(1:2
2ω?ωωωωω+?=-+=t A A T arctg t Sin T A
u os 稳态分量T arctg T A ωω?ωω-=+=)(,1/1)(2
2其中：)()()
()()](sin[)()(ωω?ωωω?ωωj G j G A j G t j G A t c s ∠==∠++=)
()()(ω?ωωj e
A j G =+=0ω∞→ω(,0)x ωIm[()()]0x x G j H j ωω=()()();0.1,2,x x x G j H j k k ?ωωωπ=∠==±± x ω[
]
Re ()()()()
x x x x G j H j G j H j ωω
ωω=
2）确定一阶环节、二阶环节的交接频率，将各交接频率标注在半对数坐标图的 轴上；
3）绘制低频段渐近特性线：低频特性的斜率取决于 ，还需确定该直线上的一点，可以采用以下三种方法：
方法一：在 范围内，任选一点 ，计算: 方法二：取频率为特定值 ，则 方法三：取 为特殊值0，则有 ，即 4）每两个相邻交接频率之间为直线，在每个交接频率点处，斜率发生变化，变化规律取决于该交接频率对应的典型环节的种类，如下表所示。 3、熟练运用频率域稳定判据；
奈氏判据： 反馈控制系统稳定的充分必要条件是闭合曲线 包围临界点 点的圈数R 等于开环传
递函数的正实部极点数P 。
4、掌握稳定裕度的概念；
相角裕度 ：系统开环频率特性上幅值为1时所对应的角频率称为幅值穿越频率或截止频率，记为 ，即
定义相位裕度为
ω
/K ν
ω
min ωω<0
ω
00()20lg 20lg a L K ωνω=-01ω=(1)20lg a L K =0()a L ω0/1
v
K ω=1
0K νω=GH
Γ(1,0)j -2Z P R P N
=-=-1
)()()(==c
c c j H j G A ωωωc ω
)
()(1800c c j H j G ωωγ∠+= : G(s) 1. 1)
s(Ts K 解图。
试绘制其例Nyquist +=
)V(lim )U(lim )][G(j Im )V( -)]Re[G(j ) U( j - )G(j
-180)G(j 0|)G(j | -90)G(j |)G(j | 0 -90)G(j |)G(j | )G(j 0
)
T (1k -T 1KT )T (1K
T 1KT -T 1K
)
jT (1j K
2
22
222222
2=-=======∠=∞==∠∞==-=∠=
=
→→++++++ωωωωωωωωωωωωωω
ωωωωωωωωωωωωωωωkT arctgT 这时得令)
K(T )]Im[G(j T 1 0)]Re[G(j )]Im[G(j )]Re[G(j )G(j -360)G(j 0|)G(j | -180)G(j |)G(j | 0 T -180)G(j T 1T 1|)G(j | )
T )(1T (1)(j )G(j 212
1212
2222122122
3T T arctg arctgT K
j j K
=
==+==∠=∞==∠∞==--=∠++=
++=
ωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωω
:G(S) 2.S)
T S)(1
T (1S K 2
1
2解例++=
例4已知两个负反馈控制系统的开环传递函数分别为：（1）)12)(11.0(10)(++=s s s G ， （2）)12)(1(2)(++=s s s s G 试分别作出幅相频特性；并用奈奎斯特判据判断各系统的稳定性。
（1）ωωωωω21.01
4101.010
)(2
2
arctg arctg j G --∠++=
起点： 终点：
穿过负实轴：0=x ω 0
)(=x A
ω
（2）ωωωωωω
ωωω2901
412
3)2(2
)(0222
3
arctg arctg j j G ---∠++=
--=
起点：
终点：
穿过负实轴：023
=-x x ωω，2
1=
x ω，33
.1)(=x A
ω
例5已知单位负反馈控制系统的开环传递函数分别为：（1）
)15(50)(+=s s s G （2）)
12)(1(4
)(++=s s s s G 试
分别作出幅相频特性；并用奈奎斯特判据判断各系统的稳定性。
: )
T (T G(S) 3.12)
1(1)S K(T 21解例>=++S T S -∞
=-=++-+-==∠=∞==∠∞==-+=∠++=
→→)(lim
)()(lim )
T (1)1(T 1)()G(j -90)G(j 0|)G(j | -90)G(j |)G(j | 0 -90)G(j 1T 1K |)G(j | 0
210222212
221212
222
2
1ωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωV T T K U T T K j T T k arctgT arctgT T
（1）（1）ωωωωωω5901
2550
)15(50)(2arctg j j j G --∠+=+=
起点： 终点：
穿过负实轴：0=x ω 0)(=x A
ω
（2）ωωωωωωωωω2901
414
3)2(4
)(0222
3arctg arctg j j G ---∠++=
--=
穿过负实轴：023
=-x x ωω，2
1=
x ω，67
.2)(=x A
ω
例3最小相位控制系统的开环对数幅频特性如图所示。试求开环传递函数G （S ）。
传递函数： )1(
)
1(
)(2
2
1
++=
ωωs
s s
K s G
在低频段有 100lg 2040lg
20)(2
=?=?=K K K
L a ω
ω
所以系统开环传递函数为 )
101.0()
125.0(100)(2
++=
s s s s G 例4最小相位控制系统的开环对数幅频特性如图所示。试求开环传递函数G （S ）；并求单位斜坡函数输入时闭环控制系统的稳态误差。
)101.0)(125.0()11.0()(+++=
s s s s K s G ， 100060lg 20=∴=K K ，001.0100011===v
ss K e
第六章 本章要求 :
1、掌握常用校正装置的频率特性及其作用；
2、掌握选择校正装置的方法；
3、重点掌握串联校正设计方法；
4、了解反馈校正、复合校正的设计方法；
目前工程实践中常用的校正方式有串联校正、反馈校正和复合校正三种。 例1：一个单位负反馈系统其开环传递函数为)
11.0(100)(+=s s s G ，要求相位裕量不小于50o
，校正后的3.462=''c
ω，试确定系统的串联超前校正装置。 解：)
11.0(100
)(+=
s s s G 作伯德图，
05.17)(,,,6.31='='c c
ωγω 取
m c
ωω==''3.46，由 )lg (lg 40lg 10c c ωωα'-''=，得 6.4=α，01.01=?=αωm T 2
.991
,6.21/1
21======
αωωαωαωm m T
T
挍正装置传递函数：s s s G c 2
.99116.2111)(++
= ， 挍正后开环传递函数：s s
s s s G s G c 2
.9916.2111)11.0(100)()(++
?+=，校验：005052)(>=''c
ωγ满
例2：一个单位负反馈系统其开环传递函数为C （S ）=)
15.0(20+S S ，要求相位裕量不小于50o
，校正后的102=''c
ω，试确定系统的串联超前校正装置。 解 )
15.0(20
)(+=
s s s G 作伯德图
05.17)(,,,32.6='='c c
ωγω 取
m c
ωω==''10，由 )lg (lg 40lg 10c c ωωα'-''=，得 6.4=α，0466.01=?=αωm T 4
.211
66.4/1
21======
αωωαωαωm m T
T
挍正装置传递函数：s s s G c 4
.211166.411)(++
=
，
挍正后开环传递函数：s s
s s s G s G c 4
.211166.411)15.0(20)()(++
?+=，校验：00503.51)(>=''c
ωγ满足
第八章本章要求: 1、了解非线性系统的特点
2、掌握研究非线性系统描述函数法
3 描述函数法
描述函数法是基于频域分析法和非线性特性谐波线性化的一种图解分析方法。
例1 非线性控制系统，结构图;非线性特性部分用描述函数代替，如果N（A）和G（j ）曲线分别为：（a）、（b）、（c），试判断其稳定性[曲线（c）A、B两点哪个是自振点]。
结构图
自动控制原理复习提纲
《自动控制原理》课程概念性知识复习提纲详细版 第一章： 1.自动控制的任务（背）：是在没有人直接参与下，利用控制装置操纵被控对象，使被控量等于给定值。 2.自动控制基本方式一.按给定值操纵的开环控制二.按干扰补偿的开环控制三.按偏差调节的闭环控制 3.性能要求：稳快准 第二章： 4.微分方程的建立：课后2.5 5.传递函数定义（背） 线性定常系统（或元件）的传递函数为在零初始条件下，系统（或元件）的输出变量拉氏变换与输入变量拉氏变换之比。 这里的零初始条件包含两方面的意思，一是指输入作用是在t=0以后才加于系统，因此输入量及其各阶导数，在t=0-时的值为零。二是指输入信号作用于系统之间系统是静止的，即t＝0-时，系统的输出量及其各阶导数为零。这是反映控制系统的实际工作情况的，因为式（2-38）表示的是平衡工作点附近的增量方程，许多情况下传递函数是能完全反映系统的动态性能的。 6.结构图化简：课后2.14（结构图化简一道大题，梅森公式化简一道大题） 复习要点
7.几种传递函数（要求：懂得原理）一.输入信号r(t)作用下的系统闭环传递函数 二.干扰信号n(t)作用下的系统闭环传递函数 三.闭环系统的误差传递函数 8.阶跃响应，脉冲响应，传递函数之间的关系 阶跃响应：H(s)= 1s 单位斜坡响应：t C （s ）=21 s 单位脉冲响应：K(s)=Φ(s) 11()()()H s s K s s s =Φ?=? 211 ()()()t C s s H s s s =Φ?=? 综合可得 K(s)=sH(s) H(s)=s t C 第三章： 9.阶跃响应的性能指标有哪些，各个性能指标的意义是什么。
自动控制原理题目含复习资料
《自动控制原理》复习参考资料 一、基本知识1 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t s 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G 1(s)与G 2(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G 1(z)G 2(z)；连接点没有采样开关，其等效传递脉冲函数为G 1G 2(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2 1、开环控制系统的的特征是没有（ ） 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（ ） 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) (5 50 s s ，则它的开环增益为（ ） A.5 B.10 C.50 D.100
《自动控制原理》复习参考资料(DOC)
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。
自动控制原理复习资料
∑??=i i i s s Q s H ) ()(1 )(第一章：1 闭环系统（或反馈系统）的特征：采用负反馈，系统的被控变量对控制作用有直接影响，即被控变量对自己有控制作用 。2 典型闭环系统的功能框图。 自动控制 在没有人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程按照预定的规律运行。 自动控制系统 由控制器和被控对象组成，能够实现自动控制任务的系统。 被控制量 在控制系统中．按规定的任务需要加以控制的物理量。 控制量 作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星．也称控制输入。 扰动量 干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量，也称扰动输入或干扰掐入。 反馈 通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端，与输入信号相比较。反送到输入端的信号称为反馈信号。 负反馈 反馈信号与输人信号相减，其差为偏差信号。 负反馈控制原理 检测偏差用以消除偏差。将系统的输出信号引回插入端，与输入信号相减，形成偏差信号。然后根据偏差信号产生相应的控制作用，力图消除或减少偏差的过程。 开环控制系统 系统的输入和输出之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响，这样的系统称为开环控制系统。开环控制又分为无扰动补偿和有扰动补偿两种。 闭环控制系统 凡是系统输出端与输入端存在反馈回路，即输出量对控制作用有直接影响的系统，叫作闭环控制系统。 自动控制原理课程中所讨论的主要是闭环负反馈控制系统。 复合控制系统 复合控制系统是一种将开环控制和闭环控制结合在一起的控制系统。它在闭环控制的基础上，用开环方式提供一个控制输入信号或扰动输入信号的顺馈通道，用以提高系统的精度。 自动控制系统组成 闭环负反馈控制系统的典型结构如图1．2所示。组成一个自动控制系统通常包括以下基本元件 1．给定元件 给出与被控制量希望位相对应的控制输入信号(给定信号)，这个控制输入信号的量纲要与主反馈信号的量纲相同。给定元件通常不在闭环回路中。2．测量元件 测量元件也叫传感器，用于测量被控制量，产生与被控制量有一定函数关 系的信号。被控制量成比例或与其导数成比例的 信号。测量元件的精度直接影响控制系统的精度应使测量元件的精度高于系统的精度，还要有足够宽的频带。3．比较无件 用于比较控制量和反馈量并产生偏差信号。电桥、运算放大器可作为电信号的比较元件。有些比较元件与测量元件是结合在一起的，如测角位移的旋转变压器和自整 角机等。4．放大元件 对信号进行幅值或功率的 放大，以及信号形式的变换．如交流变直流的相敏整流或直流变交流的相敏调制。5．执行元件 用于操纵被控对象，如机械位移系统中的电动机、液压伺服马达、温度控制系统中的加热装置。执行元件的选择应具有足够大的功率和足够宽的频带。6．校正元件 用于改善系统的动态和稳态性能。根据被控对象特点和性能指标的要求而设计。校正元件串联在由偏差信号到被控制信号间的前向通道中的称为串联校正；校正元件在反馈回路中的称为反馈校正。7．被控对象 控制系统所要控制的对象，例如水箱水位控制系统中的水箱、房间温度控制系统中的房间、火炮随动系统中的火炮、电动机转速控制系统中电机所带的负载等。设计控制系统时，认为被控对象是不可改变的，它的输出即为控制系统的被控制量。8．能源元件 为控制系统提供能源的元件，在方框图中通常不画出。 对控制系统的基本要求1．稳定性 稳定性是系统正常工作的必要条件。2．准确性 要求过渡过程结束后，系统的稳态精度比较高，稳态误差比较小．或者对某种典型输入信号的稳态误差为零。3．快速性 系统的响应速度快、过渡过程时间短、超调量小。系统的稳定性足够好、频带足够宽，才可能实现快速性的要求。 第二章：1、建立系统的微分方程，绘制动态框图并求传递函数。3、传递函数 在零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为传递函数。传递函数的概念适用于线性定常单输入、单输出系统。求传递函数通常有两种方法：对系统的微分方程取拉氏变换，或化简系统的动态方框图。对于由电阻、电感、电容元件组成的电气网络，一般采用运算阻抗的方法求传递函数。4、结构图的变换与化简 化简方框图是求传递函数的常用方法。对方框图进行变换和化简时要遵循等效原则：对任一环节进行变换时，变换前后该环节的输人量、输出量及其相互关系应保持不变。化简方框图的主要方法就是将串联环节、并联环节和基本反馈环节用一个等效环节代替。化简方框图的关键是解除交叉结构， 即移动分支点或相加点，使被简化的环节中不存在与外部直接相连的分支点和相加点。5、利用梅森(Mason)公式求传递函数。 )(s Q i 第i 条前向通路传递函数的乘积。?流图的特征式= 1 - 所有回路传递函数乘积之和+每两个互不接触回路传递函数乘 积之和-每三个 (1) ∑∑-+ b c c b a a L L L ..........条前向通路接触的回路 中处除去与第从余子式i ,??i 第三章：1、一阶系统对典型输入信号的输出响应。（单位）阶跃函数（Step function ）0,)(1≥t t ;（单位）斜坡函数（Ramp
自动控制原理期末考试复习题及答案
一、 填空题 1、线性定常连续控制系统按其输入量的变化规律特性可分为_恒值控制_系统、随动系统和_程序控制_系统。 2、传递函数为 [12(s+10)] / {(s+2)[(s/3)+1](s+30)} 的系统的零点为_-10_， 极点为_-2__， 增益为_____2_______。 3、构成方框图的四种基本符号是： 信号线、比较点、传递环节的方框和引出点 。 4、我们将 一对靠得很近的闭环零、极点 称为偶极子。 5、自动控制系统的基本控制方式有反馈控制方式、_开环控制方式和_复合控制方式_。 6、已知一系统单位脉冲响应为t e t g 5.16)(-=，则该系统的传递函数为 。 7、自动控制系统包含_被控对象_和自动控制装置两大部分。 8、线性系统数学模型的其中五种形式是微分方程、传递函数、__差分方程_、脉冲传递函数_、__方框图和信号流图_。 9、_相角条件_是确定平面上根轨迹的充分必要条件，而用_幅值条件__确定根轨迹上各 点的根轨迹增益k*的值。当n-m ≥_2_时, 开环n 个极点之和等于闭环n 个极点之和。 10、已知一系统单位脉冲响应为 t e t g 25.13)(-=，则系统的传递函数为_ _。 11、当∞→ω时比例微分环节的相位是： A.90 A.ο 90 B.ο 90- C.ο45 D.ο 45- 12、对自动控制的性能要求可归纳为_稳定性__、_快速性_和准确性三个方面， 在阶跃 响应性能指标中，调节时间体现的是这三个方面中的_快速性___，而稳态误差体现的是_稳定性和准确性_。 13、当且仅当离散特征方程的全部特征根均分布在Z 平面上的_单位圆 _内，即所有特征根的模均小于___1____,相应的线性定常离散系统才是稳定的。 14、下列系统中属于开环控制系统的是 D.普通数控加工系统
自动控制原理试卷有参考答案
一、填空题（每空1分，共15分） 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的。 2、复合控制有两种基本形式：即按输入的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为 ()G s ，则G(s)为G 1(s)+G 2(s)（用G 1(s)与G 2(s)表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示， 则无阻尼自然频率=n ω 1.414， 阻尼比=ξ0.707， 该系统的特征方程为2220s s ++=， 该系统的单位阶跃响应曲线为衰减振荡。 5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+， 则该系统的传递函数G(s)为 105 0.20.5s s s s + ++。 6、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为 (1) (1) K s s Ts τ++。 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。 2、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制系统；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于闭环控制系统。 3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 4、传递函数是指在 零初始条件下、线性定常控制系统的 输出拉氏变换与 输入拉氏变换之比。 5、设系统的开环传递函数为2(1)(1)K s s Ts τ++，则其开环幅频特性为222221 1 K T τωωω++； 相频特性为arctan 180arctan T τωω--(或：2 180arctan 1T T τωω τω---+)。 6、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值穿越频率c ω对应时域性能指标调整时间s t ，它们反映了系统动态过程的快速性 .
2013-自动控制原理知识点总结
自动控制原理知识点总结 第一章 1?什么是自动控制？（填空） 自动控制：是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。 2. 自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空） 开环控制和闭环控制 3. 开环控制和闭环控制的概念？ 开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系 特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差，控制精度也不高。 闭环控制：控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对被控过程的影响。 主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。 掌握典型闭环控制系统的结构。开环控制和闭环控制各自的优缺点？ （分析题：对一个实际的控制系统，能够参照下图画出其闭环控制方框图。） 给定偵 反馈星 典型团环控制系统方框图 4. 控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断） （1）、稳定性：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力 （2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的 （3）、准确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值e ss来表征的 第二章 1. 控制系统的数学模型有什么？（填空） 微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性 2. 了解微分方程的建立？ （1）、确定系统的输入变量和输入变量 （2）、建立初始微分方程组。即根据各环节所遵循的基本物理规律，分别列写出相应的微分方程，并建立微分方程组 （3）、消除中间变量，将式子标准化。将与输入量有关的项写在方程式等号的右边，与输出量有关的项写在等号的左边 3. 传递函数定义和性质？认真理解。（填空或选择） 传递函数：在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换域系统输入量的拉普拉斯变
自动控制原理总复习题
一、填空 1 自动控制和人工控制的基本原理是相同的，它们都是建立在________、__________的基础上。 2建立合理的__________对于系统的分析研究是至关重的，这种建立通常采用的方法是__________和__________。 3 ________ 也称为方块图或结构图，具有_______和_______和特点，方块图的化简应按照__________进行，变换前、后输出的总的传输关系式应__________。 4系统时域响应的稳态分解是______________________，衡量其好坏的稳态性能指标_______________。系统响应的暂态分量是指___________________的这一段过程。 5____________是一种代数判据，它不但能提供线性定常系统稳定性的信息，而且_____________________________________。 6 绘制根轨迹依据的是_________________，遵循的是________________画的是______________________。 7线性定常系统在正弦信号作用下，系统的稳态输出将是与输入信号同___________的正弦信号，仅仅是________和________不同，这种情况下，系统稳态输出的复变量与输入的复变量之比，称为__________ 特性。 8 所谓自动控制，就是在____________________，利用__________使被控对象中某一物理量或数个物理量准确地按照预定的要求规律变化。 9 在____________情况下，线性定常系统的输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比，定义为_________________________即__________。 10构成方框图的基本符号有_______ 、_______、_______和________。 11系统稳定的充分必要条件是___________________________________。
自动控制原理复习题..
复习题 一、选择题： 1、线性定常二阶系统的闭环增益加大： A 、系统的快速性愈好 B 、超调量愈大 C 、峰值时间提前 D 、对系统的动态性能没有影响 2、系统的开环传递函数为两个“S”多项式之比) ()()(s N s M s G = 则闭环特征方程为： A 、N(S) = 0 B 、N(S)+M(S) = 0 C 、1+ N(S) = 0 D 、与是否为单位反馈系统有关 3、非单位反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，则输入端定义的误差E(S)与输出端定义的误差)('s E 之间有如下关系： A 、 )(')()(s E s H s E = B 、)()()('s E s H s E = C 、 )(')()()(s E s H s G s E = D 、)()()()('s E s H s G s E = 4、已知单位反馈系统的开环传递函数为)22(4 +s s ，则其幅值裕度)(dB h 等于： A 、0 B 、∞ C 、4 D 、 22 5、积分环节的幅频特性，其幅值与频率成： A 、指数关系 B 、正比关系 C 、反比关系 D 、不定关系 6、下列串联校正装置的传递函数中，能在1=c ω 处提供最大相位超前角的是： A 、1110++s s B 、11.0110++s s C 、15.012++s s D 、1 1011.0++s s 7、典型欠阻尼二阶系统超调量大于5％，则其阻尼比ξ的范围为： A 、ξ>1 B 、0<ξ<1 C 、1>ξ>0.707 D 、0<ξ<0.707 8、一阶系统的闭环极点越靠近平面的s 原点，其 A 、响应速度越慢 B 、响应速度越快 C 、准确度越高 D 、准确度越低 9、系统时间响应的瞬态分量 A 、是某一瞬时的输出值 B 、反映系统的准确度 C 、反映系统的动特性 D 、只取决于开环极点 10、某系统单位斜坡输入时，∞=ss e ，说明该系统： A 、闭环不稳定 B 、闭环传函中至少有一个纯积分环节 C 、开环一定不稳定 D 、是0型系统
自动控制原理试题库(含答案)
一、填空题（每空 1 分，共15分） 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的。 2、复合控制有两种基本形式：即按输入的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()G s ，则G(s)为G1(s)+G2(s)（用G 1(s)与G 2(s) 表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示， 则无阻尼自然频率=n ω2， 阻尼比=ξ，20.7072 = 该系统的特征方程为2220s s ++= ， 该系统的单位阶跃响应曲线为衰减振荡。 5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+， 则该系统的传递函数G(s)为1050.20.5s s s s +++。 6、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为(1) (1)K s s Ts τ++。 8、PI 控制器的输入－输出关系的时域表达式是 1()[()()]p u t K e t e t dt T =+?， 其相应的传递函数为1[1]p K Ts +，由于积分环节的引入，可以改善系统的稳态性 能。 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。 2、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制系统；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于闭环控制系统。 3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 4、传递函数是指在零初始条件下、线性定常控制系统的输出拉氏变换与输入拉
自动控制原理期末复习题
概念题 一、填空题 1、把输出量直接或间接地反馈到输入端，形成闭环参与控制的系统，称作 。 2、传递函数反映系统本身的瞬态特性，与本身参数和结构 ，与输入和初始条件 。 3、最大超调量只决定于阻尼比ξ，ξ越小，最大超调量越 。 4、已知系统频率特性为151 +ωj ，当输入为t t x 2sin )(=时，系统的稳态输出为 。 5、校正装置的传递函数为Ts aTs s G c ++= 11)(，系数a 大于1，则该校正装置为 校正装置。 6、如果max ω为)(t f 函数有效频谱的最高频率，那么采样频率s ω满足条件 时，采样函数)(*t f 能无失真地恢复到原来的连续函数)(t f 。 二、单选题 1、闭环控制系统的控制方式为 。 A. 按输入信号控制 B. 按扰动信号控制 C. 按反馈信号控制 D. 按偏差信号控制 2、2、下面说法正确的是 。 A. 传递函数反映了系统的物理特性 B. 传递函数取决于系统的结构和参数 C. 传递函数与输入信号有关 D. 传递函数与初始条件有关 3、某一系统在单位速度输入时稳态误差为零，则该系统的开环传递函数可能是 。 A. 1+Ts K B. ))((b s a s s d s +++ C. )(a s s K + D. ) (2a s s K + 4、已知单位反馈系统的开环奈氏图如图所示，其开环右半S 平面极点数P=0，系统型号1v =，则系统 。 A.稳定 B.不稳定 C.临界稳定 D. 稳定性不能确定 5、串联滞后校正是利用 ，使得系统截止频率下降，从而获得足够的相角裕度。 A ． 校正装置本身的超前相角 B ．校正装置本身的高频幅值衰减特性 C ．校正装置本身的超前相角和高频幅值衰减 D ．校正装置富裕的稳态性能
自动控制原理总复习资料解答题
∑??=i i i s s Q s H ) ()(1 )(第一章：1 闭环系统（或反馈系统）的特征：采用负反馈，系统的被控变量对控制作用有直接影响，即被控变量对自己有控制作用 。2 典型闭环系统的功能框图。 自动控制 在没有人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程按照预定的规律运行。 自动控制系统 由控制器和被控对象组成，能够实现自动控制任务的系统。 被控制量 在控制系统中．按规定的任务需要加以控制的物理量。 控制量 作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星．也称控制输入。 扰动量 干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量，也称扰动输入或干扰掐入。 反馈 通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端，与输入信号相比较。反送到输入端的信号称为反馈信号。 负反馈 反馈信号与输人信号相减，其差为偏差信号。 负反馈控制原理 检测偏差用以消除偏差。将系统的输出信号引回插入端，与输入信号相减，形成偏差信号。然后根据偏差信号产生相应的控制作用，力图消除或减少偏差的过程。 开环控制系统 系统的输入和输出之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响，这样的系统称为开环控制系统。开环控制又分为无扰动补偿和有扰动补偿两种。 闭环控制系统 凡是系统输出端与输入端存在反馈回路，即输出量对控制作用有直接影响的系统，叫作闭环控制系统。 自动控制原理课程中所讨论的主要是闭环负反馈控制系统。 复合控制系统 复合控制系统是一种将开环控制和闭环控制结合在一起的控制系统。它在闭环控制的基础上，用开环方式提供一个控制输入信号或扰动输入信号的顺馈通道，用以提高系统的精度。 自动控制系统组成 闭环负反馈控制系统的典型结构如图1．2所示。组成一个自动控制系统通常包括以下基本元件 1．给定元件 给出与被控制量希望位相对应的控制输入信号(给定信号)，这个控制输入信号的量纲要与主反馈信号的量纲相同。给定元件通常不在闭环回路中。2．测量元件 测量元件也叫传感器，用于测量被控制量，产生与被控制量有一定函数关系的信号。被控制量成比例或与其导数成 比例的信号。测量元件的精度直接影响控制系统的精度应使测量元件的精度高于系统的精度，还要有足够宽的频带。3．比较无件 用于比较控制量和反馈量并产生偏差信号。电桥、运算放大器可作为电信号的比较元件。有些比较元件与测量元件是结合在一起的，如测角位移的旋转变压器和自整角机等。4．放大元件 对信号进行幅值或功率的放大，以及信号形式的变换．如交流变直流的相敏整流或直流变交流的相敏调制。5．执行元件 用于操纵被控对象，如机械位移系统中的电动机、液压伺服马达、温度控制系统中的加热装置。执行元件的选择应具有足够大的功率和足够宽的频带。6．校正元件 用于改善系统的动态和稳态性能。根据被控对象特点和性能指标的要求而设计。校正元件串联在由偏差信号到被控制信号间的前向通道中的称为串联校正；校正元件在反馈回路中的称为反馈校正。7．被控对象 控制系统所要控制的对象，例如水箱水位控制系统中的水箱、房间温度控制系统中的房间、火炮随动系统中的火炮、电动机转速控制系统中电机所带的负载等。设计控制系统时，认为被控对象是不可改变的，它的输出即为控制系统的被控制量。8．能源元件 为控制系统提供能源的元件，在方框图中通常不画出。 对控制系统的基本要求1．稳定性 稳定性是系统正常工作的必要条件。2．准确性 要求过渡过程结束后，系统的稳态精度比较高，稳态误差比较小．或者对某种典型输入信号的稳态误差为零。3．快速性 系统的响应速度快、过渡过程时间短、超调量小。系统的稳定性足够好、频带足够宽，才可能实现快速性的要求。 第二章：1、建立系统的微分方程。2、绘制动态框图并求传递函数。3、传递函数 在零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为传递函数。传递函数的概念适用于线性定常单输入、单输出系统。求传递函数通常有两种方法：对系统的微分方程取拉氏变换，或化简系统的动态方框图。对于由电阻、电感、电容元件组成的电气网络，一般采用运算阻抗的方法求传递函数。4、结构图的变换与化简 化简方框图是求传递函数的常用方法。对方框图进行变换和化简时要遵循等效原则：对任一环节进行变换时， 变换前后该环节的输人量、输出量及其相互关系应保持不变。化简方框图的主要方法就是将串联环节、并联环节和基本反馈环节用一个等效环节代替。化简方框图的关键是解除交叉结构，即移动分支点或相加点，使被简化的环节中不存在与外部直
自动控制原理试题及答案解析
自动控制原理 一、简答题：（合计20分, 共4个小题，每题5分） 1. 如果一个控制系统的阻尼比比较小，请从时域指标和频域指标两方面 说明该系统会有什么样的表现？并解释原因。 2. 大多数情况下，为保证系统的稳定性，通常要求开环对数幅频特性曲 线在穿越频率处的斜率为多少？为什么？ 3. 简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。 4. 用根轨迹分别说明，对于典型的二阶系统增加一个开环零点和增加一 个开环极点对系统根轨迹走向的影响。 二、已知质量-弹簧-阻尼器系统如图(a)所示，其中质量为m 公斤，弹簧系数为k 牛顿/米，阻尼器系数为μ牛顿秒/米，当物体受F = 10牛顿的恒力作用时，其位移y (t )的的变化如图(b)所示。求m 、k 和μ的值。(合计20分) F ) t 图(a) 图(b) 三、已知一控制系统的结构图如下，（合计20分, 共2个小题，每题10分） 1） 确定该系统在输入信号()1()r t t =下的时域性能指标：超调量%σ，调 节时间s t 和峰值时间p t ； 2） 当()21(),()4sin3r t t n t t =?=时，求系统的稳态误差。
四、已知最小相位系统的开环对数幅频特性渐近线如图所示，c ω位于两个交接频率的几何中心。 1） 计算系统对阶跃信号、斜坡信号和加速度信号的稳态精度。 2） 计算超调量%σ和调节时间s t 。（合计20分, 共2个小题，每题10分） [ 1 %0.160.4( 1)sin σγ =+-, s t = 五、某火炮指挥系统结构如下图所示，()(0.21)(0.51) K G s s s s = ++系统最 大输出速度为2 r/min ，输出位置的容许误差小于2，求： 1） 确定满足上述指标的最小K 值，计算该K 值下的相位裕量和幅值裕量； 2） 前向通路中串联超前校正网络0.41 ()0.081 c s G s s +=+，试计算相位裕量。 （合计20分, 共2个小题，每题10分） (rad/s)
自动控制原理总复习资料(完美)
总复习 第一章的概念 1、典型的反馈控制系统基本组成框图： 2、自动控制系统基本控制方式：(1)、反馈控制方式；(2)、开环控制方式；(3)、复合控制方式。 3、基本要求的提法：可以归结为稳定性（长期稳定性）、准确性（精度）和快速性（相对稳定性）。 第二章要求: 1、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法； 2、牢固掌握传递函数的概念、定义和性质； 3、明确传递函数与微分方程之间的关系； 4、能熟练地进行结构图等效变换； 5、明确结构图与信号流图之间的关系； 6、熟练运用梅逊公式求系统的传递函数； 例1 某一个控制系统动态结构图如下，试分别求系统的传递函数: )()(,)()(1211s R s C s R s C ，) () (,)()(2122S R S C s R s C 。
4 3213211243211111)() (,1)()()(G G G G G G G s R s C G G G G s G s R s C --= -= 例2 某一个控制系统动态结构图如下，试分别求系统的传递函数： ) () (,)()(,)()(,)()(s N S E s R s E s N s C s R s C 。 例
例4、一个控制系统动态结构图如下，试求系统的传递函数。 X r 5 214323 211)()(W W W W W W S X S X r c ++= 例5 如图RLC 电路，试列写网络传递函数 U c (s)/U r (s). 解: 零初始条件下取拉氏变换： 例6某一个控制系统的单位阶跃响应为：t t e e t C --+-=221)(，试求系统的传递函数、微分方程和脉冲响应。 解：传递函数： )1)(2(2 3)(+++=s s s s G ，微分方程：)(2)(3)(2)(3)(2 2t r dt t dr t c dt t dc dt t c d +=++ 脉冲响应：t t e e t c 24)(--+-= 例7一个控制系统的单位脉冲响应为t t e e t C ---=24)(，试求系统的传递函数、微分方程、单位阶跃响应。 (t) )()() ()(2 2t u t u dt t du RC dt t u d LC r c c c =++11 )()()(2 ++==RCs LCs s U s U s G r c ) ()()()(2s U s U s RCsU s U LCs r c c c =++=?k K K P 1
大工14秋《自动控制原理》开卷考试期末复习题
自动控制原理复习资料 一、选择题 1、如果系统输入的信号大多具有突变性质时，应选用（ A ）作为实验信号。 A．阶跃函数 B．斜坡函数 C．抛物线函数 D．脉冲函数 2、上升时间是指响应曲线从稳态值10%上升到（ C ）所需要的时间。 A．50% B．60% C．90% D．100% 3、等加速度函数指的是（ C ）。 A．阶跃函数 B．斜坡函数 C．抛物线函数 D．脉冲函数 4、（ D ）是单位阶跃信号对时间的一阶导数。 A．开环传递函数的极点 B．开环传递函数的零点 C．闭环传递函数的极点 D．闭环传递函数的零点 5、对于高阶系统，系统的（ D ）决定了系统瞬态响应曲线的形状。 A．零点 B．极点 C．零点或极点 D．零点和极点 6、非线性元件的描述函数类似于线性元件的（ D ）。 A．幅值特性 B．幅频特性 C．斜率特性 D．频率特性 7、与负反馈系统的根轨迹方程相比，正反馈根轨迹的幅值条件（ B ），辐角条件（）。 A．相同，相同 B．相同，不同 C．不同，相同 D．不同，不同 8、定值控制系统也叫（ A ）。 A．恒值控制系统 B．随动控制系统 C．复合控制系统 D．伺服控制系统 9、（ B ）反映系统响应的快速性。 A．峰值时间 B．调节时间 C．延滞时间 D．上升时间
10、对于二阶系统，调节时间只取决于特征根的（ A ）。 A．实部 B．虚部 C．实部和虚部 D．不能确定11、相平面图的对称性可以从（ C ）来判断。 A．相轨迹 B．相轨迹的频率C．相轨迹的斜率 D．相轨迹的幅值12、信号流图中不含有（ B ） A．节点 B．方框 C．支路 D．增益 13、某系统开环传递函数为 10 () (1) G s s s = + ，则当输入为2 ()43 r t t =+时，系统的稳态误差为（D）。 A．10 B．0.1 C．2.5 D．∞ 14、根轨迹的分支数等于特征方程的阶次，即（ C ）。 A．开环零点数m B．开环极点数n C．开环零点数m和开环极点数n中的较大者 D．开环零点数m和开环极点数n中的较小者 15、典型环节中，（ A ）的幅频特性和相频特性都是常量。 A．比例环节 B．微分环节C．惯性环节 D．积分环节 16、控制系统开环传递函数为 1 ()() (1) G s H s s s = + ，则该系统根轨迹有（ B ）条渐近线。 A．1 B．2 C．3 D．4 17、系统中常见的非线性特性，当输入为（ B ）时，其输出一般为同周期的（ B ）。 A．正弦函数，余弦函数 B．正弦函数，非正弦函数C．余弦函数，正弦函数 D．余弦函数，非正弦函数18、将连续信号通过采样开关变换成（ C ）的过程称为采样过程。 A．数字信号 B．模拟信号 C．离散信号 D．脉冲信号
自动控制原理期末复习题答案
期末复习题 概念题 一、 填空题 1、把输出量直接或间接地反馈到输入端，形成闭环参和控制的系统，称作 闭环控制系统 。 2、传递函数反映系统本身的瞬态特性，和本身参数和结构 有关 ，和输入和初始条件 无关 。 3、最大超调量只决定于阻尼比ξ，ξ越小，最大超调量越 小 。 4、已知系统频率特性为 1 51+ωj ，当输入为t t x 2sin )(=时，系统的稳态输出为 110)101 t tg --。 5、校正装置的传递函数为Ts aTs s G c ++=11)(，系数a 大于1，则该校正装置为 超前 校 正装置。 6、如果max ω为)(t f 函数有效频谱的最高频率，那么采样频率s ω满足条件max 2s ωω≥ 时，采样函数)(* t f 能无失真地恢复到原来的连续函数)(t f 。 二、 单选题 1、闭环控制系统的控制方式为 D 。 A. 按输入信号控制 B. 按扰动信号控制 C. 按反馈信号控制 D. 按偏差信号控制 2、某一系统在单位速度输入时稳态误差为零，则该系统的开环传递函数可能是 D 。 A. 1 +Ts K B. ))((b s a s s d s +++ C. )(a s s K + D. )(2a s s K + 3、已知单位反馈系统的开环奈氏图如图所示，其开环右半S 平面极点数P=0，系统型号1v =，则系统 A 。
1 -j A.稳定 B.不稳定 C.临界稳定 D. 稳定性不能确定 4、串联滞后校正是利用 B ，使得系统截止频率下降，从而获得足够的相角裕度。 A ． 校正装置本身的超前相角 B ．校正装置本身的高频幅值衰减特性 C ．校正装置本身的超前相角和高频幅值衰减 D ．校正装置富裕的稳态性能 5、设离散系统闭环极点为i i i z j σω=+，则 C 。 A ．当0i ω=时，其对应的阶跃响应是单调的； B ．当0i σ<时，其对应的阶跃响应是收敛的； C 221i i σω+<时，其对应的阶跃响应是收敛的； D ．当0i ω=时，其对应的阶跃响应是等幅振荡。 三、 是非题 1、 对于线性定常负反馈控制系统， (1) 它的传递函数随输入信号变化而变化 ( × ) (2) 它的稳定性随输入信号变化而变化 ( × ) (3) 它的稳态误差随输入信号变化而变化 ( √ ) (4) 它的频率特性随输入信号变化而变化 ( × ) (5) 它的特征方程是唯一的 ( √ ) (6) 劳斯判据是根据系统闭环特征方程系数判别闭环系统稳定性的一种准则 ( √ ) (7) 奈氏判据是根据系统闭环频率特性判别闭环系统稳定性的一种准则 ( × )
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第一章的概念 1、典型的反馈控制系统基本组成框图： 2、自动控制系统基本控制方式：(1)、反馈控制方式；(2)、开环控制方式；(3)、复合控制方式。 3、基本要求的提法：可以归结为稳定性、准确性和快速性。 第二章要求: 1、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法； 2、牢固掌握传递函数的概念、定义和性质； 3、明确传递函数与微分方程之间的关系； 4、能熟练地进行结构图等效变换； 5、明确结构图与信号流图之间的关系； 6、熟练运用梅逊公式求系统的传递函数； 例1 某一个控制系统动态结构图如下，试分别求系统的传递函数: ) ( ) ( , ) ( ) ( 1 2 1 1 s R s C s R s C ， ) ( ) ( , ) ( ) ( 2 1 2 2 S R S C s R s C 。 4 3 2 1 3 2 1 1 2 4 3 2 1 1 1 1 1 ) ( ) ( , 1 ) ( ) ( ) ( G G G G G G G s R s C G G G G s G s R s C - - = - = 串连补偿 元件 放大 元件 执行元 件 被控对 象 反馈补偿元件 测量元件 输出量 主反馈 局部反馈 输入量 －－
例2 某一个控制系统动态结构图如下，试分别求系统的传递函数： ) () (,)()(,)()(,)()(s N S E s R s E s N s C s R s C 。 例3： 将上图汇总得到： U i (s ) U o (s ) U o (s U (s 2I C (s ) -1 -1 -1 1/R 1 1/C 1s 1/C 2s 1/R 2 1()i t 2()i t 1()u t ()c t () r t 1R 2R 1C 2C +_ +_ + _Ka 11C s 21C s 21 R 1R ()R s () C s 1() U s 1()U s 1() U s 1() I s 1()I s 2() I s 2() I s 2()I s () C s (b) (t) i R (t) u r(t)111 =-?-=(t)]dt i (t)[i C 1 (t)u 2111(t) i R c(t) (t)u 22 1 =-?=(t)dt i C 1c(t)22 + _ + _ + -11C s 2 1R 21C s 1 1R ()R s () C s (s)H(s)(s)G G 1(s)(s)G G R(s)C(s)2121+=(s)H(s)(s)G G 1(s)G -N(s)C(s) 212+=∑?=n K K P P 1