自动控制理论复习
自动控制原理复习资料
一、单选题（共20题，40分）1、在伯德图中反映系统抗高频干扰能力的是( )（2.0）A、低频段B、中频段C、高频段D、无法反应正确答案： C2、设单位负反馈控制系统的开环传递函数G(s)=，其中K>0,a>0，则闭环控制系统的稳定性与（）o（2.0）A、K值的大小有关B、a值的大小有关C、a和K值的大小有关D、a和K值的大小无关正确答案： D3、关于线性系统稳态误差，正确的说法是：( )（2.0）A、一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差B、C、增大系统开环增益K可以减小稳态误差D、增加积分环节可以消除稳态误差，而且不会影响系统稳定性正确答案： C4、传递函数定义线性定常系统在零初始状态下系统输出拉氏变换与输入拉氏变换之（）。
（2.0）A、积B、比C、和D、差正确答案： B5、下列系统中属于不稳定的系统是( )。
（2.0）A、闭环极点为的系统B、闭环特征方程为的系统C、阶跃响应为的系统D、脉冲响应为的系统正确答案： D6、系统开环对数幅频特性L(ω)中频段主要参数的大小对系统的（）性能无影响。
（2.0）A、动态B、稳态C、相对稳定性D、响应的快速性正确答案： D7、设控制系统的开环传递函数为，该系统为( )（2.0）A、 0型系统B、Ⅰ型系统C、Ⅱ型系统D、Ⅲ型系统正确答案： B8、确定系统根轨迹的充要条件是（）。
（2.0）A、根轨迹的模方程B、根轨迹的相方程C、根轨迹增益D、根轨迹方程的阶次正确答案： C9、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的 ( )（2.0）A、准确度越高B、准确度越低C、响应速度越快D、响应速度越慢正确答案： D10、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的( )（2.0）A、低频段B、开环增益C、高频段D、中频段正确答案： D11、Z变换中复变量z的物理含义是什么？（2.0）A、滞后一个采样周期。
B、超前一个采样周期。
C、跟复变量s一样。
D、没有什么物理含义，就是为了计算方便。
自动控制原理总复习
3.化简结构图求传递函数 ①结构图化简的方法有：
第二章
1、串联方框的简化 2、并联方框的简化 3、反馈连接方框的简化 4、比较点的移动 5、引出点移动
结构图化简原则
❖多个方框串联原则：总传递函数等于各方框传递函数之积。 ❖多个方框并联原则：总传递函数等于各方框传递函数之代数和。
有源校 正装置
无相移校正装置 相位超前校正装置 相位滞后校正装置 相位滞后—超前校正装置
4. 常用校正装置的特性
无源校正网络：电阻电容元件电路 有源校正网络：电阻电容元件电路+线性集成运算放大器
5. 串联校正的分类
1.串联超前校正：
利用超前网络的相角超前特性进行校正
2.串联滞后校正：
利用滞后网络的高频衰减特性进行校正
3.串联超前—滞后校正
第七章
1.为了从采样信号中不失真地复现原连续信号,采样周期T与频率
分量ωm的关系是：
2
T
2m
2.闭环系统脉冲传递函数形式的证明
闭环脉冲传递函数是闭环离散系统输出信号的Z变换与输入信
号的Z变换之比，即
(z) C(z) R(z)
P.276表7-3列出了典型的闭环离散系统及其输出的Z变换函数
G(s) 2(s 2) (s 1)(s 4)
G(s) (0.5s 1) (s 1)(0.25s 1)
第二章
2.传递函数的相关内容
③ 模态与闭环特征根的关系：e pit
④ 根据给定的零初条件下的系统阶跃响应形式，求得系统的 单位脉冲响应 第一步：根据给定的零初条件下的系统阶跃响应形式，写出闭 环传递函数的表达式； 第二步：得到系统输出s域的表达式； 第三步：对系统输出进行拉式反变换。
自动控制基础知识复习
d 2uc duc LC 2 RC uc ur dt dt
U c s 1 U r s LCs 2 RCs 1
2、利用电气网络复数阻抗求取传递函数
典型闭环系统方框图 图1-1-2
闭环控制系统特点：控制器与被控对象之间既有正向控制作用，
又有反馈作用。
1、把系统的输出量反馈到它的输入端，并与参考输入相比较， 利用偏差产生控制作用 ue=(ur-uf)→恒速运行 2、输出影响输入，所以能削弱或抑制干扰；低精度元件可组 成高精度系统；闭环系统精度主要取决于反馈元件 3、可能系统发生超调、振荡、不稳定，所以暂态性、稳定性 很重要
任何复杂的系统框图经过等效变换后、可得到类似图所示的控
制系统框图，图中R(s)为参考输入，N(s)为扰动信号。
N(s)
前向通道：从输入信号 到输出信号之间的通道
反馈通道：从输出信号 到与输入信号相比较信 号之间的通道
1、开环传递函数：主反馈信号B(s)与误差信号E(s)之比 （令N(s)=0)
Bs Gk ( s ) ＝G1 s G2 s H s G (s)H (s) E s
-H2
R 1 1 G1 H1 G2 G3 1 C
-1
-H2 R 1 1 G1 H1 -1
C (S ) R( S )
G2
G3
1
C
1 n T Pk k k 1
解：1）找出图中所有的前向通道。 只有一条前向通道 n=1，此前向通道传输
P 1 G1G2 G3
-H2
R 1
1
G1
自动控制复习题
第一章绪论1.自动控制理论的三个发展阶段是（经典控制理论、现代控制理论、智能控制理论）2.偏差量指的是（给定量）与反馈量相减后的输出量3.负反馈是指将系统的(输出量）直接或经变换后引入输入端,与（输入量）相减，利用所得的（偏差量）去控制被控对象,达到减少偏差或消除偏差的目的。
4.对控制系统的基本要求有（稳定性、快速性、准确性）5.稳定性是系统正常工作的必要条件,，要求系统稳态误差（要小)6.快速性要求系统快速平稳地完成暂态过程，超调量（要小），调节时间（要短）7.自动控制理论的发展进程是（经典控制理论、现代控制理论、智能控制理论）8.经典控制理论主要是以(传递函数）为基础，研究单输入单输出系统的分析和设计问题第二章自动控制系统的数学模型1.数学模型是描述系统输出量，输入量及系统各变量之间关系的（数学表达式)2.传递函数的分母多项式即为系统的特征多项式，令多项式为零，即为系统的特征方程式，特征方程式的根为传递函数的（极点），分子的形式的根是传递函数的（零点）3. 惯性环节的传递函数为（11+Ts ） 4. 惯性环节的微分方程为（T)()(t d t dc +c （t)=r(t) 5. 振荡环节的传递函数为（G （s ）=nn s s 2222ωζωω++）6. 系统的开环传递函数为前向通道的传递函数与反馈通道的传递函数的（乘积）7. 信号流图主要由（节点和支路）两部分组成8. 前向通道为从输入节点开始到输出节点终止，且每个节点通过（一次）的通道9. 前向通道增益等于前向通道中各个支路增益的（乘积)10. 在线性定常系统中，当初始条件为零时，系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比称作系统的（传递函数）11. 传递函数表示系统传递，变换输入信号的能力，只与（结构和参数)有关，与（输入输出信号形式)无关12. 信号流图主要由两部分组成：节点和支路,下面有关信号流图的术语中,正确的是(B ）A ． 节点表示系统中的变量或信号B ．支路是连接两个节点的有向线段，支路上的箭头表示传递的方向，传递函数标在支路上 C ．只有输出支路的节点称为输入节点，只有输入支路的节点为输出节点，既有输入支路又有输出支路的节点称为混合节点 D ． 前向通道为从输入节点开始到输出节点终止，且每个节点通过(一次）的通道，前向通道增益等于前向通道中各个支路增益的乘积13. 求图示无源网络的传递函数U 。
自动控制原理知识点复习资料整理
自动控制原理知识点总结第一章1、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、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。
3、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。
4、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。
5、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。
6、负反馈：反馈信号与输人信号相减，其差为偏差信号。
7、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。
8、自动控制系统的两种常用控制方式是开环控制和闭环控制。
9、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。
10、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。
11、控制系统的性能指标主要表现在：（1）、稳定性：系统的工作基础。
（2）、快速性：动态过程时间要短，振荡要轻。
（3）、准确性：稳态精度要高，误差要小。
12、实现自动控制的主要原则有：主反馈原则、补偿原则、复合控制原则。
第二章1、控制系统的数学模型有：微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性。
2、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换之比3、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。
《自动控制原理》课程考试复习要点
《自动控制原理》课程考试复习要点第1章控制原理绪论一、主要内容1、自动控制的概念，控制系统中各部分名称及概念2、开环控制于闭环控制的区别，负反馈原理3、系统的分类4、方框图绘制（原理图）5、对自动控制系统的一般要求（稳、准、快）二、自动控制概念中的基本知识点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。
《自动控制理论》(高起专)课程知识 复习 学习材料 试题与参考答案
《自动控制理论》(高起专) 课程知识 复习 学习材料 试题与参考答案一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1．开环对数频率特性沿ω轴向左平移时 （B ）A ．c ω减少，γ增加 B. c ω减少，γ不变 C. c ω增加，γ不变 D. c ω不变，γ也不变2．某0型单位反馈系统的开环增益为K ，则在2()1/2r t t =输入下，系统的稳态误差为 （B ）A ．0 B. ∞ C. 1/K D. */A K3．单位反馈系统的开环传递函数()G s =，其幅值裕度h 等于 （D ）A ．0 B. dB C. 16dB D. ∞ 4．欠阻尼二阶系统的,n ξω，都与 （C ）A ．%σ有关 B. %σ无关 C. p t 有关 D. p t 无关5．两典型二阶系统的超调量%σ相等，则此两系统具有相同的 （B ） A ．自然频率n ω B. 相角裕度γ C ．阻尼振荡频率d ω D. 开环增益K6．最小相角系统闭环稳定的充要条件是 （A ）A ．奈奎斯特曲线不包围（-1，j0）点 B. 奈奎斯特曲线包围（-1，j0）点 C ．奈奎斯特曲线顺时针包围（-1，j0）点 D. 奈奎斯特曲线逆包围（-1，j0）点 7．典型二阶系统，当0.707ξ=时，无阻尼自然频率n ω与谐振频率r ω之间的关系为 （B ） A ．r n ωω> B. r n ωω<C ．r n ωω≥ D. r n ωω≤ 8. 已知串联校正装置的传递函数为0.2(5)10s s ++，则它是 （C ）A ．相位迟后校正 B. 迟后超前校正 C ．相位超前校正 D. A 、B 、C 都不是9. 二阶系统的闭环增益加大 （D ）A ．快速性越好 B. 超调量越大 C. 峰值时间提前 D. 对动态性能无影响10．系统的频率特性 （A ）A ．是频率的函数 B. 与输入幅值有关 C ．与输出有关 D. 与时间t 有关 11、两典型二阶系统的超调量%σ相等，则此两系统具有相同的 （B ） A ．自然频率n ω B. 相角裕度γC ．阻尼振荡频率d ω D. 开环增益K 12、单位反馈系统的开环传递函数()G s =h 等于 （ D ）A ．0 B. dB C. 16dB D. ∞13、 已知串联校正装置的传递函数为0.2(5)10s s ++，则它是 （ C ）A ．相位迟后校正 B. 迟后超前校正 C ．相位超前校正 D. A 、B 、C 都不是 14、开环系统Bode 图如图所示，对应的开环传递函数()G s 应该是 （ A ）A ．2111s sωω-+ B.2111ssωω+-C.1211s sωω-+ D.2111ssωω--15、单位反馈最小相角系统的开环对数频率特性如图所示，要用串联校正方式使校正后系统满足条件*4c ω≥，*050γ≥，则应采用 （ C ）A ．超前校正 B. 迟后校正C ．迟后超前校正 D. 用串联校正方式不可能满足校正要求 16、典型二阶系统的超调量越大，反映出系统 （D ） A ．频率特性的谐振峰值越小 B. 阻尼比越大 C ．闭环增益越大 D. 相角裕度越小 17、系统的频率特性 （ A ）A ．是频率的函数 B. 与输入幅值有关 C ．与输出有关 D. 与时间t 有关 18、典型欠阻尼二阶系统，当开环增益K 增加时，系统 （B ）A ．阻尼比ξ增大，超调量%σ增大 B. 阻尼比ξ减小，超调量%σ增大 C ．阻尼比ξ增大，超调量减小 D. 无阻尼自然频率n ω减小19、下图是控制导弹发射架方位的电位器式随动系统原理图。
自动控制理论复习题
自动控制理论复习题一、名词解释：1、频率响应 2、反馈 3、稳态误差4、最大超调量 5、单位阶跃响应6、相位裕量7、滞后一超前校正；8、稳态响应；9、频率特性；10、调整时间；11、峰值时间；12、截止频率；13、谐振峰值；14、谐振频率15、幅值穿越频率；16、相位穿越频率；17、幅值裕量；18、自动控制、19、状态变量、20、零阶保持器二、分别建立图示系统的微分方程，求传递函数，并说出图（c ）,(d)属于何种 较正网络。
图中)(t x i ，)(0t x 为输入、输出位移；)(t u i ，)(0t u 为输入、输出电压。
三、已知系统方框图如下，求传递函数)(,)(,)(000s X s X s X)(a )(b )t )t )(c )(t x i 1)(0t x )(d )(0s )(b X i )s X i )s四、已知系统的开环的幅相特性（Nyguist ）如图所示，图中P 为开环传递函数G(s)H(s)五、计算 1、设某二阶系统的单位阶跃响应曲线如图所示，如果该系统为单位反馈型式，试确定其开环传递函数。
2、某系统如图所示，n p t 调整时间 s t 。
（设误差带宽度取±2％ ）)(c )(a))(a )(b ))六、已知系统的开环传递函数)()(s H s G 的幅频特性曲线如图示，且)()(s H s G 为最小相位系统。
试求)()(s H s G = ？七、某系统的开环传递函数为)12()1()()(-+=s s sK s H s G ，试画出其乃奎斯特图，并说明当K取何值时系统稳定？八、已知系统闭环传递函数为))()(01221101a s a s a s a s a a s a s X s X n n n n i +++⋅⋅⋅+++=-- 试证明系统对速度输入的稳态误差为零。
十、判断正误1、各项时域指标（最大超调量，调整时间等）是在斜坡信号作用下定义的。
2、对于结构不稳定系统，可以通过改变某些系统结构参数而使其稳定。
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第二章
• 传递函数的定义 • 根据原理求数学模型（传递函数） • 结构图的等效变换 • 梅森公式的应用
第三章
• 典型输入信号 • 时域性能指标的定义 • 一阶系统的时域分析
• 二阶系统的数学模型、特征参数、欠阻尼 系统的定义、动态性能指标计算
• 稳定性概念、劳斯稳定判据及其特殊情况、 劳斯稳定判据的应用
3 1 4 1
P5 G3G4G6 P6 G6H2G2G4
5 1 6 1
(s) G1G2G3G4 G1G2G4 G2G3G4G5 G2G4G5 G3G4G6 G2G4G6H 2 1 G2 H 2 G1G2G3G4H1 G1G2G4H1
例3.5 如图示，（1）求特征参数与实际参数的关系； （2）K=16，T=0.25，计算动态性能指标。
闭环特z3征方程1 D(s)= s 3+30 s 2+6500 6s44+36500K1=0
劳斯表
z2
2s73
1
65006K510-60471
s2
30
6500K
z1
27s 1 6443 65003K0165600340761500K1
s0
27 6500K1
K1取值范z0 围是０6<50K01K<1３-64０71
• 稳态误差的概念、一般计算方法、系统的 类型及静态误差系数、扰动作用下的误差 求法、改善系统性能的方法。
第五章
• 频率特性的定义、求法、几何表示方法 • 系统幅相曲线、开环对数频率特性曲线的画法 • 频率稳定判据 • 稳定裕度的概念、物理意义、截至频率的计算
第六章
• 基本控制规律的特点 • 串联超前校正的步骤、特点 • 串联滞后校正的步骤、特点
例3.14 负反馈系统的开环传递函数 （1）求系统稳定K1的取值范围；
G(s)
6500 (s K1) s2 (s 30)
（2）要求闭环极点全部位于s= -1垂线之左，求K1的取值范围。
解：（（劳21斯））表将系s=(统zs-)1闭代D入环(z原)传=式z递，3+新函27特6z数5征2+0为方604程(4s3z+K(61)500K1-6471)=0 s3 30s2 6500s 6500K1
第七章
• 采样定理 • Z变换的性质 • 线性离散系统的稳定性判据 • 线性离散系统的稳定误差计算
复习题
列写R-L-C电路的微分方程。（忽略输出端负载效应）
解:
di(t ) ur (t) L dt Ri(t) uc (t)
i(t) R
i(t) C duc (t) dt
ur(t)
LC
d
2uc (t ) dt 2
R(s)
10
-
s2
C(s)
解1）
C(s) R (s)
10 s2 10
=0 无阻尼
R(s) 1 c(t) 1 cos 10 t
s
２）增加测速反馈，闭环传函
等幅不衰减振荡，工作不正常
C(s)
10
R(s) s2 10s 10
R(s)
10
C(s)
-
-
s2
s
0.707
n 10
2 n 10
2 n 0.444(s) 10
将T=0.2(s)代入，且 1，得n 2.5
故
n K T 5K
K=1.25
因为ωn2=1/(T1T2)， 1 ，所以T1=T2，得T1=T2=0.4(s)。
得
ts 4.75T1 1.9(s)
将
1 n 2.5
代入式
tr1 1.5 n来自2得tr
11.5 2 n
1.4(s)
例3.10分析：1）该系统能否正常工作？ 2）要求=0.707，系统如何改进？
G4
(c)
R
1 G2H 2
G1G2G3 G2G3H1
G1G2H 2
G4
Y
(d)
求C(s)/R(s)
1 [ G2H2 G1G2G3G4H1 G1G2G4H1 ]
1 G2H2 G1G2G3G4H1 G1G2G4H1
P1 G1G2G3G4 P2 G1G2G4
1 1 2 1
P3 G2G3G4G5 P4 G2G4G5
RC
duc (t ) dt
uc
(t)
消去中间变量i(t)，系统的微分方程为
d 2uc (t ) dt 2
R L
duc (t) dt
1 LC
uc (t)
1 LC
ur (t)
令
T1
L R
，T2 RC
，方程整理成标准形式
T1T2
d 2uc (t) dt 2
T2
duc (t) dt
uc (t)
ur (t)
自动控制理论 复习
考试范围
• 第一章 • 第二章 • 第三章（3.4节不作要求） • 第五章（不作要求：5.6.2、5.6.3、5.7.2） • 第六章（6.1、6.2、6.3.1、6.3.2） • 第七章（7.1~7.6）
第一章
• 自动控制系统的组成 • 自动控制系统分类 • 对控制系统的基本要求
线性定常二阶微分方程
L
C uc(t)
结构图化简。
R
(1) 结构图化简(方法一)
HG23+HG1 3H1
R
(-)
G1
(-)
G2
G3
H2
H2
(a)
G4
R
G1G2 1 G2H2 G2G3H1
G3
Y
H2 G4
(b)
H1
G1
(-) (-)
G2
G3
Y
H2
G4
Y
R
G1G2G3
Y
1 G2H 2 G2G3H1 G1G2H 2
0.24(s)
p % e / 1 2 100% 44%
tp
d
0.41(s)
ts
3.5
n
1.75(s)
( 0.05)
例3.8 如图示,T=0.2(s),要求单位阶跃响应无超调，ts≤ 2(s)，
求K、tr值。
解：取 1闭环传函
R(s)
K
C(s)
(s)
s2
KT s T K
T
-
s(Ts 1)
.1
s2
因为系统稳定, ∴
essr=ls→im0 sEr(s)=
解：(1)
(s)
Ts2
K s
K
K /T s2 s/T K /T
R(s)
-
k
C(s)
s(Ts 1)
与典型二阶系统比较，得
1 T 2 n
K T n2
特征参数与实际参数的关系为 1
2 KT
n K T
（2）K=16，T=0.25，得
0.25 n 8
将n 、 代入动态性能指标公式得
tr
d
K1取值范围是1 K1 27.76
例3.23求图示系统的稳
态误差ess 。 N(s)
R(s) Ｅ(s)
1
2
C(s)
0.2s+1
s(s+1)
2
其中 r(t)=t, n(t)= -1(t)
解： 令n(t)=0,
Er(s) = R(s)- H(s)C(s)
=
s(s+1)(0.2s+1) s(s+1)(0.2s+1)+4