最新上海大学自控实验复习
自动控制原理实验资料
自动控制原理实验实验1 控制系统典型环节的模拟利用运算放大器的基本特性，如：开环增益高，输入阻抗大、输出阻抗小等，通过设置不同的反馈网络，可以模拟各种典型环节。
一．实验目的● 掌握用运算放大器组成控制系统典型环节的电子电路原理。
● 观察几种典型环节的阶跃响应曲线。
● 了解参数变化对典型环节输出动态性能（即阶跃响应）的影响。
二．实验仪器● THSCC-1实验箱一台。
● 示波器一台。
三．实验内容 1．比例环节比例（P ）环节的方框图如图1-1所示。
图1-1比例环节方框图K Z Z S u S u S G i o ==-=12)()()(当输入为单位阶跃信号，即u i =-1V 时，u i （s ）=s 1，则u o （s ）=K s1，所以输出响应为：u o （t ）=K （t ≥0）。
比例环节实验原理图如图1-2所示。
选择：K=R2/R1=2，例如选择R2=820k ，R1=410k ，或选择R2=100k ，R1=51k 。
R2图1-2 比例环节实验原理图和输出波形实验步骤：（1）调整示波器：● 选择输入通道CH1或CH2。
● 逆时针调节示波器的时间旋钮“TIME/DIV ”到底，使光标为一点，并调节上下“位移”旋钮使光标位于0线上。
● 调整示波器的输入幅度档位选择开关，选择合适的档位使信号幅度便于观察，例如选择档位为1V 档。
● 将输入幅度档位选择开关中心的微调旋钮顺时针旋到底。
● 将信号选择开关打到DC 档。
（2）顺时针调节实验箱的旋钮，使阶跃信号为负（绿灯亮）。
（3）阶跃信号接到示波器上，调节实验箱的幅度旋钮。
使负跳变幅度为一格（即Ui=-1V ）。
（4）接好实验线路，按下阶跃信号按钮，观察示波器的波形。
预习思考：输出幅度跳变应为……? 2.惯性环节惯性环节实验原理图如图1-3所示。
其传递函数为：11)()()(+==TS Ks u s u S G i o ， K= R2/R1，T=R2*C 当输入为单位阶跃信号，即u i （t ）=-1V 时，u i （s ）=S 1，则u o （s ）=S11TS 1⋅+ 所以输出响应为u o （t ）=)e1(K Tt--。
上海大学运动控制2复习p
110
u2
uA uB
uC
t1 2
uA uB
uC
t2 2
t0
T0
t2 2
t1 2
t2 2
t1 2
t0
T0
t1 2
t2 2
(a)
(b)
零矢量集中的SVPWM实现
u0 u1
000 100
u2
110
u7
111
u2
110
u1 u0
100 000
uA
uB
uC
t0 4
t1 2
t2 2
t0 2
t2 2
t1 2
t0 4
电流检测 与变换
~
* 1
*
ASR
* s
1*
U s* f (1* , I s )
U s*
PWM 控制
~
FBS速系统结构原理 图
启动过程（转矩上升、恒转矩加速、 转速调节）
突加给定 =》 ASR输出增加，转矩上升，电流上升 =》ASR很快饱和，输出为限幅值（假定转速调节 器ASR的比例系数足够大， ）给定定子频 * 率 1 s max ,起动转矩等于系统最大的允许输出转
1、交流拖动控制系统的发展与应用领域 性能一般调速系统: 转速开环变压变频调 速系统 高动态性能调速系统:矢量控制系统和直接 转矩控制系统
2、异步电动机调速系统按转差功率处理方式 的分类 转差功率消耗型调速系统 转差功率馈送型调速系统 转差功率不变型调速系统（变压变频调速系统 （包括开环VVVF,矢量控制和直接转矩控制系 统 ））
*
上海大学845自动控制理论(含经典和现代)考研全套资料
上海大学845自动控制理论（含经典和现代）考研精品资料一、上海大学845自动控制理论（含经典和现代）考研真题汇编1．上海大学845自动控制理论（含经典和现代）1998-2007、2010、（回忆版）2011-2015年考研真题，暂无答案。
二、上海大学845自动控制理论（含经典和现代）考研资料2．胡寿松《自动控制原理》考研相关资料①上海大学845自动控制理论（含经典和现代）之胡寿松《自动控制原理》考研复习笔记。
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三、资料获取方式+VX：ky21985四、研究生入学考试指定/推荐参考书目（资料不包括教材）6．上海大学845自动控制理论（含经典和现代）考研初试参考书《自动控制原理》（第6版）胡寿松北京：科学出版社2013年《自动控制原理习题精解与考研指导》徐薇莉上海交通大学出版社2009年五、研究生入学适用院系/专业7．上海大学845自动控制理论（含经典和现代）适用院系/专业机电工程与自动化学院。
上海大学自动控制原理试卷
B 、 K ( s 1) s( s 5） K C 、 2 s ( s －s 1)
命 题 时 间 ：
。 初始条件下、线性定常控制系统的 之比。
K ( s 1) ，则其开环幅频特性 s 2 (Ts 1))Βιβλιοθήκη 。 D、峰值时教 务 处 制
5、设系统的开环传递函数为 为 ，相频特性为
三、(8 分) 写出下图所示系统的传递函数
C (s) （结构图化简，梅逊公式均可） 。 R(s)
2、 0.4 ； T 0.04s 和 0.4 ； T 0.16s 时单位阶跃响应的超调量 （7 % 、调节时间 t s 和峰值时间 t p 。 分） 3、根据计算结果，讨论参数 、 T 对阶跃响应的影响。 分） （6
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上海大学《自动控制原理》
六、 （共 22 分） 已知反馈系统的开环传递函数为 G ( s) H ( s)
K ，试： s ( s 1)
1、用奈奎斯特判据判断系统的稳定性； （10 分） 2、若给定输入 r(t) = 2t＋2 时，要求系统的稳态误差为 0.25，问开环增 益 K 应取何值。 （7 分） 3、求系统满足上面要求的相角裕度 。 分） （5
五、(共 15 分) 已知某单位反馈系统的开环传递函数为 G(S ) H (S )
K r ( s 1) ，试： s( s－3)
1、绘制该系统以根轨迹增益 Kr 为变量的根轨迹（求出：分离点、与虚 轴的交点等）（8 分） ； 2、求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益 K 的取值范围。 分） （7
四、 （共 20 分） 设系统闭环传递函数 ( s)
C ( s) 1 ，试求： 2 2 R( s) T s 2 Ts 1
《自动控制原理》复习提纲
《自动控制原理》复习提纲自动控制原理复习提纲第一章：自动控制系统基础1.1自动控制的基本概念1.2自动控制系统的组成1.3自动控制系统的性能指标1.4自动控制系统的数学建模第二章：系统传递函数与频率响应2.1一阶惯性系统传递函数及特性2.2二阶惯性系统传递函数及特性2.3高阶惯性系统传递函数及特性2.4惯性环节与纯时延环节的传递函数2.5开环传递函数与闭环传递函数2.6频率响应曲线及其特性第三章：传递函数的绘制和分析3.1 Bode图的绘制3.2 Bode图的分析方法3.3 Nyquist图的绘制和分析3.4极坐标图的应用3.5稳定性分析方法第四章：闭环控制系统及稳定性分析4.1闭环控制系统4.2稳定性的概念和判据4.3 Nyquist稳定性判据4.4 Bode稳定性判据4.5系统的稳态误差分析第五章：比例、积分和微分控制器5.1比例控制器的原理和特性5.2积分控制器的原理和特性5.3微分控制器的原理和特性5.4比例积分(P)控制系统5.5比例积分微分(PID)控制系统第六章：根轨迹法6.1根轨迹的概念和基本性质6.2根轨迹的绘制方法6.3根轨迹法的稳定性判据6.4根轨迹设计法则6.5根轨迹法的应用案例第七章：频域设计方法7.1频域设计基本思想7.2平衡点反馈控制法7.3频域设计法的应用案例7.4系统频率响应的优化设计7.5频域方法的灵敏度设计第八章：状态空间分析和设计8.1状态空间模型的建立8.2状态空间的矩阵表示8.3状态空间系统的特性8.4状态空间系统的稳定性分析8.5状态空间设计方法和案例第九章：模糊控制系统9.1模糊控制的基本概念9.2模糊控制系统的结构9.3模糊控制器设计方法9.4模糊控制系统的应用案例第十章：遗传算法与控制系统优化10.1遗传算法的基本原理10.2遗传算法在控制系统优化中的应用10.3遗传算法设计方法和案例第十一章：神经网络及其应用11.1神经网络的基本概念和结构11.2神经网络训练算法11.3神经网络在控制系统中的应用11.4神经网络控制系统设计和优化方法第十二章：自适应控制系统12.1自适应控制的基本概念12.2自适应控制系统的结构12.3自适应控制器设计方法12.4自适应控制系统的应用案例第十三章：系统辨识与模型预测控制13.1系统辨识的基本概念13.2建模方法及其应用13.3模型预测控制的原理13.4模型预测控制系统设计和优化方法第十四章：多变量控制系统14.1多变量控制系统的基本概念14.2多变量系统建模方法14.3多变量系统稳定性分析14.4多变量系统控制器设计14.5多变量系统优化控制方法以上是《自动控制原理》的复习提纲，内容覆盖了自动控制系统的基本概念、传递函数与频率响应、传递函数的绘制和分析、闭环控制系统及稳定性分析、比例、积分和微分控制器、根轨迹法、频域设计方法、状态空间分析和设计、模糊控制系统、遗传算法与控制系统优化、神经网络及其应用、自适应控制系统、系统辨识与模型预测控制、多变量控制系统等知识点。
自动控制原理复习资料
第二章 控制系统的数学模型1、传递函数（线性系统在零初始状态，脉冲输入下的响应）2、计算系统的传递函数1）列写常微分方程，得到输入r(t)与c(t)的常微分方程，再使用拉普拉斯变换为频域形式（记得系统初始状态为零），求取)()(s R s C 。
2）一些最基本的拉普拉斯变换公式as A Ae s A At s A At sA A s R s dtt r d s Y s dtt y d atnnnn+⇔⇔⇔⇔⇔⇔-,21,,),()(),()(322 3）进行反拉普拉斯变换时，即将系统的频域表达式转换成为时域表达式，一般采用部分分式分解的方法，求其中的系数时用到了留数法，见p63例2-35。
4）系统的开环传递函数与闭环传递函数的异同，注意开环传递函数和单位负反馈系统闭环传递函数之间的数学关系。
对单位负反馈系统，即H(s)=1,开环和闭环传递函数关系)()(1)(,)(11)(s s s G s G s ΦΦ-=+=Φ。
3、结构图化简和梅逊增益公式 1）理解一些基本概念比较点，引出点，前向通路，回路2）结构图化简的基本原则：保持前向通路传递函数不变，保持回路传递函数不变3）化简规则包括：引出点的前（后）移动，比较点的前（后）移动，并联相加，串联相减，回路等效（见下图）。
4）根据信号流图使用梅逊增益公式计算传递函数步骤：（a ）找出所有回路，并列写回路传递函数i L ；(b)找出所有前向通路，并列写前向通路的传递函数k P ；（c ）判断是否存在互不接触的独立回路，并根据公式 (11)-⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-=∆∑∑=≠ni n j i j i i L L L 计算分母∆，其中第i 个和第j 个回路互不接触；（d ）利用相同的原理计算（a ）中与第k 条前向通路不接触的回路的k ∆；（e ）根据梅逊增益公式∆∆∑=mk kkP 1计算系统输入到输出的传递函数)()(s R s C 。
第二章 典型习题答案课本的以下典型例题，要认真看一下，最好能试做一下。
自动控制原理总结复习习题包括答案.doc
自动控制原理复习提纲一、单选题1．根据控制元件的特性，控制系统可分为（B）。
A. 反馈控制系统和前馈控制系统B. 线性控制系统和非线性控制系统C.恒值控制系统和随动控制系统D.连续控制系统和离散控制系统2．系统的动态性能包括（D）。
A．稳定性、准确性B．快速性、稳定性C．稳定性、平稳性D．平稳性、快速性3．传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？（C）。
A. 输入信号B.初始条件C.系统的结构参数D.输入信号与初始条件4.如下图所示系统的闭环传递函数Gk(s) = （ C）。
A. G1G3B.(G1 G2 )G3H 21 G3 H 2C.(G1 G2 )G3 H 2 D.1 G3 H 1G1G21 G3 H 2(G1G2 )G3 H 2(G1G2 )G31G3 H 2(G1G2 )G3H 25．设系统的传递函数为G( s) 1 ，则系统的阻尼比为（A ）。
25s2 15sA.0.5B. 1C.0.2D. 1.26. 适合应用传递函数描述的系统是（ A ）。
A. 单输入、单输出的线性定常系统B. 单输入、单输出的线性时变系统C.单输入、单输出的定常系统D.非线性系统7. 二阶系统的传递函数为 1 , 则其无阻尼固有频率n 和阻尼比依次为4s 12 4s（ B ）。
A.1,0.5B.0.5,1C.2,1D.1,28.主导极点的特点是（D）。
A. 距离实轴很远B. 距离实轴很近C. 距离虚轴很远D. 距离虚轴很近9.增大系统的开环增益，将使系统跟随稳态误差 (B ) 。
A. 变大B.变小C.不变D.不能确定10.非单位负反馈系统，其输出为 C(S)，反馈通道传递函数为 H(S)，当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为（D）。
A．E(S) C (S) H ( S) B．E( S) R( S) C (S) H ( S)C．E(S) R( S) H ( S) C (S) D．E( S) R( S) C (S) H (S)11.典型二阶系统的阻尼比ξ =0 时，其单位阶跃响应是（B ）。
自控实验说明及参考答案
实验说明及参考答案实验一典型环节及其阶跃响应一、实验说明典型环节的概念对系统建模、分析和研究很有用，但应强调典型环节的数学模型都是对各种物理系统元、部件的机理和特性高度理想化以后的结果，重要的是，在一定的条件下，典型模型的确能在一定程度上忠实地描述那些元、部件物理过程的本质特征。
模拟典型环节是有条件的，即是将运算放大器视为满足以下条件的理想放大器：1．输入阻抗为∞，进入运算放大器的电流为零，同时输出阻抗为零；2．电压增益为∞；3．通频带为∞；4．输入和输出之间呈线性；在实际模拟环节注意：1．实际运算放大器输出幅值受其电源限制是非线性的，实际运算放大器是有惯性的；2．对比例环节、惯性环节、积分环节、比例积分环节和振荡环节，只要控制了输入量的大小或是输入量施加的时间的长短（对积分或比例积分环节），不使其输出在工作期间内达到饱和，则非线性因素对上述环节特性的影响可以避免。
但对模拟比例微分环节和微分环节的影响则无法避免，其模拟输出只能达到有限的最高饱和值。
3．实际运放有惯性，它对所有模拟惯性环节的暂态响应都有影响，但情况又有较大的不同。
二、实验参考曲线1．比例环节 2. 惯性环节3．积分环节 4. 比例微分环节实验二二阶系统阶跃响应实验数据表：1．取ωn＝10rad/s，即令R＝100KΩ，C=1uf；分别取ζ＝0、0.25、0.5、1，及取R1=100K2．取ωn＝100rad/s，即令R＝100KΩ，C=0.1uf；分别取ζ＝0、0.25、0.5、1，及取R1=100KΩ,R2分别等于0、50KΩ、100KΩ、200KΩ。
3．实验参考曲线如图所示（实验时每次只有一条曲线）实验三控制系统的稳定性分析一、实验说明：(1)熟悉闭环系统稳定和不稳定现象，并加深理解线性系统稳定性只与其结构和参量有关，而与外作用无关；(2)老斯稳定判据的应用；(3)了解系统开环增益与其时间常数的关系，进而理解人为地增大某时间常数（使各时间常数在数值上错开）是提高系统临界开环增益地一种有效方法；(4)在实验中，要求实验前计算不同时间常数配合下的系统临界开环增益，并与实验结果对比分析、讨论。
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1、用计算机进行控制原理实验优点：
①计算机具有良好的图形界面，实验中可以得到各种图形和曲线，可以直观地了解系统的变化和特性；②计算机上用程序实现各种实验，可以很方便地改变系统的参数，并且得到系统响应的结果；③随着计算机技术的发展，计算机功能越来越强，可以在计算机上实现各种经典、现代控制理论实验；在计算机上开发实验成本体，易于升级换代，不断更新补充新的实验内容。
2、各种仿真语言特点：
①操作简单，使用方便；②系统软件标准化，便于在各种类型计算机上推广使用；③功能强，适应各种类型系统的仿真；④语言简单易学
3、数字仿真：指建立一个系统（或过程）的可以计算的模型，并把它放到数字计算机上进行仿真研究的全过程
4、数字仿真步骤
①描述问题，建立数学模型（一般用微分方程或描述函数表示）；②准备仿真模型；③画出实验仿真模型的流程图，并用通用语言或仿真语言编程；④验证模型；⑤运行仿真模型，试验不同初始条件和参数下系统的响应
5、MATLAB优点：
①强大的矩阵运算能力；②良好的图形处理能力
实验一——线性控制系统串联超前校正
实验结果分析：串联超前校正装置可以改善系统的动态性能，减小超调量和调节时间
1、什么是系统的校正？其目的作用是什么？
答：校正就是通过改变系统结构或在系统中增加附加装置或元件对已有系统进行再设计使之满足性能要求，目的是改善系统的动态性能和稳态性能，是满足各项性能指标。
2、串联校正的三种形式各有何特点？适用于什么场合？
答：超前校正：利用相角超前特性，提高系统相角裕度和截止频率，改善系统的稳定性和快速性；适合于对抗噪声要就不高对响应速度要求高的系统
滞后校正：利用滞后网络的高频幅值衰减特性，减小截止频率，并得到较大相稳定裕度。
适合于响应速度要求不高，但抗噪声要求高的系统。
超前-滞后校正：使相稳定裕度增大，减小超调量响应速度快，抑制
高频噪声性能较好。
适用于对动态性能和稳态性能都要求改善的场合。
实验二——二阶采样系统的特性研究
实验结果分析：加入采样保持其后，系统动态性能变差，采样周期变大，系统动态性能变差
1、采样周期T的变化对系统性能有什么影响？
答：采样周期T越大，超调量越大，调节时间越长，系统动态性能和稳态性能会变差。
实验三——带有饱和非线性环节控制系统的相平面分析
实验结果分析：接入饱和非线性元件后，系统超调量减小，动态性能变好。
1、如何在实验所记录的相轨迹上求取系统的超调量？
答：在相轨迹上Xsc轴上的最大值为响应的最大值，减去稳态值后再除以稳态值。
实验四——经典控制原理实验
1、仿真步长越小，曲线越精确；步长越大，系统稳定性会变差，可能会发散
2、改变系统的动态性能，可以改变系统的参数或者改变采样周期
3、饱和非线性环节在小输入时可看为线性环节，超过阀值后会降低系统跟随的快速性；死去非线性环节在小输入时没有输出，输入较大时，输出线性增长
4、非线性环节使系统性能与输入、系统参数有关，使系统可能有多个平衡点。