北京工业大学自动控制原理期末复习
北京工业大学自动控制原理期末复习49页PPT
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣Байду номын сангаас的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
自动控制原理期末复习资料
900 ar1 c0 t0..3 g 0 c 2c 2406a rc1t0g0..30 c2c2 44 0
0.3c 10.02c2Βιβλιοθήκη 0.96c 2.7ra/sd
( 4 ) L(c )2l0g K2l0g 2.72l0g0.227 1
例4 设系统的特征方程为
s 5 2 s 4 2 s 3 4 4 s 2 2 8 s 4 3 0 6
判断系统的稳定性。
解 列劳斯表
s5
1
24 23
s4
2
48
46→ 2 s 4 4 s 2 8 4 0 6
s3
224480 223460 0 求导 8s39s6 0
2
2
列出新劳斯表
s5
1
P1G1G2 P2 G3
1211H1 (s)1H 1G 1 G G 1 2 G G 2 3 (1 G 1 G H 2 1 )G 3H 1
第三章 时域分析法
1 控制系统的时域指标（五项指标） 2 二阶系统分析 3 系统的稳定性和代数判据 4 稳态误差的分析和计算
一.五项指标
• 1.上升时间tr 响应曲线从零首次上升到稳态值h(∞)所需的时间，称为 上从升稳时态间 值。 的对10于%响上应升曲到线90无%振所荡需的的系时统间，。tr是响应曲线 延迟时间td:响应曲线第一次到达终值一半所需的时间。
第一章 绪论 自动控制的一般概念
一.自动控制系统的概念
自动控制系统是指由控制装置与被控对象结合 起来的，能够对被控对象的一些物理量进行自动控 制的一个有机整体。
经典控制理论和现代控制理论两个发展阶段. 二.对控制系统的基本要求
北京工业大学《自动控制原理》2018-2019学年第二学期期末试卷
北京工业大学2018——2019学年第2学期《自动控制原理》考试试卷A卷考试说明：考试时间：95分钟考试形式（开卷/闭卷/其它）:闭卷适用专业：信息学部自动化学院自动化专业、机器人工程专业承诺：本人已学习了《北京工业大学考场规则》和《北京工业大学学生违纪处分条例》，承诺在考试过程中自觉遵守有关规定，服从监考教师管理，诚信考试，做到不违纪、不作弊、不替考。
若有违反，愿接受相应的处分。
承诺人：学号：班号：。
注：本试卷共4大题，满分100分，由考试试卷.pdf和答题纸.word两个文档构成。
考试时必须使用答题纸.word文档作答，并将答案嵌入在题目下方，如因答案嵌入在其他位置而造成的成绩缺失由考生自己负责。
卷面成绩汇总表（阅卷教师填写）题号一二三四总成绩满分20202040得分得分一、填空题（每小题2分，共20分）1.自动控制系统的基本组成部分包括______、______、______和______。
2.在闭环控制系统中，控制器的作用是根据______信号和______信号之间的差异来生成控制信号。
3.比例控制器的输出信号与输入信号的比值称为______。
4.在自动控制系统中，______负责将控制信号转换为被控对象的输入信号。
5.控制系统的稳态误差是指系统输出在稳定状态下与期望输出之间的______。
6.自动化控制系统通过对生产过程的______进行监测和调节，实现生产效率和质量的提高。
7.控制系统中，______用于对反馈信号进行处理和调节，生成控制器的输入信号。
8.反馈器的作用是判别被控对象的输出与期望输出之间的______。
9.比例-______-微分（PID）控制器是常用的控制器类型之一。
10.控制系统的输入信号经过______处理后，通过______作用于被控对象，产生相应的输出。
得分二、选择题（每小题2分，共20分）1.在自动控制系统中，反馈的作用是：a)控制系统的输入信号b)提供被控对象的输入信号c)判别被控对象的输出与期望输出之间的差异d)调节比例增益2.比例控制器的输出信号与输入信号的比值称为：a)增益b)反馈c)控制信号d)误差3.开环控制系统和闭环控制系统的区别在于：a)是否有传感器b)是否有反馈c)控制器的类型不同d)开关的位置不同4.PID控制器中的"PD"代表：a)比例-微分b)比例-差分c)积分-微分d)比例-导数5.在自动控制系统中，执行器的作用是：a)测量被控对象的信号b)控制控制器的输出信号c)将控制信号转换为被控对象的输入信号d)判别被控对象的输出与期望输出之间的差异6.控制系统的稳态误差是指：a)系统输出的稳定波动范围b)控制信号的变化范围c)期望输出与实际输出之间的差异d)控制系统的输入信号与输出信号之间的误差7.变频器常用于控制：a)温度b)压力c)电流d)转速8.自动化控制系统能够实现的效果包括：a)提高生产效率和质量b)减少生产成本c)增加设备的寿命d)降低能耗9.控制系统中的传感器用于：a)测量被控对象的输入信号b)判别输出与期望输出之间的差异c)调节比例增益d)生成控制信号10.自动化原理中的反馈控制是一种：a)有源控制b)无源控制c)开环控制d)闭环控制得分三、判断题（每小题2分，共20分）当然，以下是十道判断题：1.在闭环控制系统中，控制器的输出信号根据传感器测量值和设定值之间的差异来生成。
自动控制原理期末试题3套及答案一套
⾃动控制原理期末试题3套及答案⼀套⾃动控制理论（A/B 卷闭卷）⼀、填空题（每空 1 分，共15分）1、反馈控制⼜称偏差控制，其控制作⽤是通过与反馈量的差值进⾏的。
2、复合控制有两种基本形式：即按的前馈复合控制和按的前馈复合控制。
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（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，阻尼⽐=ξ，该系统的特征⽅程为，该系统的单位阶跃响应曲线为。
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。
6、根轨迹起始于，终⽌于。
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。
8、PI 控制器的输⼊－输出关系的时域表达式是，其相应的传递函数为，由于积分环节的引⼊，可以改善系统的性能。
⼆、选择题（每题 2 分，共20分）1、采⽤负反馈形式连接后，则 ( )A 、⼀定能使闭环系统稳定；B 、系统动态性能⼀定会提⾼；C 、⼀定能使⼲扰引起的误差逐渐减⼩，最后完全消除；D 、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。
2、下列哪种措施对提⾼系统的稳定性没有效果 ( )。
A 、增加开环极点；B 、在积分环节外加单位负反馈；C 、增加开环零点；D 、引⼊串联超前校正装置。
3、系统特征⽅程为 0632)(23=+++=s s s s D ，则系统 ( )A 、稳定；B 、单位阶跃响应曲线为单调指数上升；C 、临界稳定；D 、右半平⾯闭环极点数2=Z 。
4、系统在2)(t t r =作⽤下的稳态误差∞=ss e ，说明 ( )A 、型别2B 、系统不稳定；C 、输⼊幅值过⼤；D 、闭环传递函数中有⼀个积分环节。
5、对于以下情况应绘制0°根轨迹的是( )A 、主反馈⼝符号为“-” ；B 、除r K 外的其他参数变化时；C 、⾮单位反馈系统；D 、根轨迹⽅程（标准形式）为1)()(+=s H s G 。
自动控制原理期末期末复习题
自动控制原理期末复习题一、填空题1．反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 与反馈量的差值进行的。
2．复合控制有两种基本形式：即按 的前馈复合控制和按 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 （用G 1(s)与G 2(s) 表示）。
4．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 。
5．根轨迹起始于 ，终止于 。
6．设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ϕωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为 。
7．PI 控制器的输入－输出关系的时域表达式是 ，其相应的传递函数为 ，由于积分环节的引入，可以改善系统的 性能。
8．在水箱水温控制系统中，受控对象为 ，被控量为 。
9．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 ；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 ；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于 。
10．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 。
判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用 ；在频域分析中采用 。
11．传递函数是指在 初始条件下．线性定常控制系统的 与 之比。
12．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 ，相频特性为 。
13．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 ，它们反映了系统动态过程的 。
14．对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即： ．快速性和 。
15．控制系统的 称为传递函数。
一阶系统传函标准形式是 ，二阶系统传函标准形式是 。
16．在经典控制理论中，可采用 ．根轨迹法或 等方法判断线性控制系统稳定性。
自动控制原理期末总复习
二、 控制系统的数学模型
本章主要内容：
实际系统 方程组 代入消元，得到微分方程或传递函数 绘出结构图 绘出信号流图 一一对应 结构图变换与化简 Mason公式 Mason公式
本章要点： 1、时域模型(微分方程)
复域模型(传递函数)
n阶线性定常系统微分方程的一般形式为：
d m −1 dm d n −1 dn a0 n c(t ) + a1 n −1 c(t ) + ... + an c(t ) = b0 m r (t ) + b1 m −1 r (t ) + ... + bm r (t ) dt dt dt dt
性能指标公式：
tr = π−β ωd
− ξπ 1− ξ 2
1
tp =
π ωd
t s=
3.5 4.5 或 ζωn ζωn
t
σ% = e
× 100%
10
4、高阶系统的时域分析 主导极点的概念 ——高阶系统的降阶处理； 非主导极点以及闭环零点对系统性能的影响（定性）。 5、控制系统的稳定性分析 从数学上讲: lim 暂态分量 = 0 t→∞ ※ 稳定的概念 ※
ζ=0 ζ=0.1 ζ=0.2
ζ=1 ζ=2
ζ 要明确： = 0 ——无阻尼 ——等幅振荡 ——特征根在虚轴上 0 < ζ <1 ——欠阻尼 ——衰减振荡 ——左半平面共轭复根 负实轴上一对重根 ζ = 1 ——临界阻尼 单调收敛 9 负实轴上两不同根 ζ > 1 ——过阻尼
重点：欠阻尼情况
s1, 2 = −ζω n ± jωn 1 − ζ 2 = − σ ± j ω d
s →0 s →0
s→0
5）静态误差系数：K p
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46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
（完整word版）自动控制原理复习提纲（整理版）
（完整word版）自动控制原理复习提纲（整理版）《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2.55.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 ）=21s 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。
10.从平稳性，快速性和稳态精度三个方面，简述典型二阶欠阻尼系统结构参数，n对阶跃相应的影响。
由于欠阻尼二阶系统具有一对实部为负的共轭复特征根，时间响应呈衰减振荡特性，故又称为振荡环节。
系统闭环传递函数的一般形式为222()()2n n nC s R s s s ωζωω=++ 由于0<ζ<1，所以一对共轭复根为1,2n s j ζωω=-±d j σω-±式中，n σζω=，为特征根实部之模值，具有角频率量纲。
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R 1i1(t)R 2i(t)u i(t)
i1(t)i2(t)i(t)
R1i1(t)C 1 i2(t)dt0
R2i(t)uo(t)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
C i1 i2
R1
i
ui
R2
uo
消去中间变量
R 1 R 2 C u o ( t ) ( R 1 R 2 ) u o ( t ) R 1 R 2 C u i ( t ) R 2 u i ( t )
复习课
教师：乔俊飞 教授
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第一章：自动控制系统基本概念
教学要求：
重点掌握自动控制原理的一些基本概念，如自动控 制、开环控制、闭环控制；反馈的基本作用及控制系 统的基本结构 与控制系统的基本性能要求。
了解自动控制理论的发展历史及控制技术对人类社 会的影响。
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Automatic Control Principle
2020/4/10
Automatic Control Principle
4
无源电网络建模
R 1 R 2 C u o ( t ) ( R 1 R 2 ) u o ( t ) R 1 R 2 C u i ( t ) R 2 u i ( t ) R 1 R 2 C s o ( s ) U ( R 1 R 2 ) U o ( s ) R 1 R 2 C s i ( s ) U R 2 U i ( s )
G1(s)
+ G2(s) ++
-
H(s)
R(s)
C(s)
G1(s)
++
G2(s)
+-
G2(s) H(s)
❷ 相加点易位：
R(s)
C(s)
G1(s)
G2(s) ++
+ -
G2(s)H(s)
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Automatic Control Principle
6
方框图化简
❸环节并联化简、回路化简：
R(s) G1(s)+G2(s)
解：(1) 当K=200时，开环传递函数为
5K Go(s)s(s34.5)
闭环传递函数
R(s)
5
C(s)
K
+-
s(s34.5)
G c(s) 1 G G o(o s ()s)s2 35 .K 5 4 s 5 K s2 3 1 .5 4 s0 100000
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Automatic Control Principle
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Automatic Control Principle
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二阶系统分析
对照标准方程，求得特征参数 0.2; n8.2 6
系统性能指标 tp 0 .0;3M 7 p 5.7 % 2; ts 0 .17
当K=13.5时
调节时间
3
t s n 0.1,75%
4 t s n
0.2,32%
(2) 当K=1500和K=13.5时，系统的动态性能
系统闭环传递函数
G c(s)1 G G o(os()s)s235.K 5 4s5K
当K=1500时
5 K
7 5 0 0
G c (s ) s 2 3 4 .5 s 5 K s 2 3 4 .5 s 7 5 0 0
如果要实现 ts ≤1秒，试确定前置放大器增益K。
解：系统的闭环传递函数为 R(s)
1 C(s)
1
K G(s) s1
1K
1
1
1s1Ts1
K +-
s
sK
可知该系统的惯性时间常数为
1 T
K
由一阶系统阶跃响应分析的结果可知：
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Automatic Control Principle
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一阶系统分析
2
第二章：控制系统的数学描述
教学要求：
重点：控制系统的传递函数与结构图。 难点：一般物理系统传递函数的求取与结构图的
化简。
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Automatic Control Principle
3
无源电网络建模
1. 已知电网络如图所示，输入为ui(t)，输出为uo(t)， 试写出系统的微分方程，并求取传递函数。
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第三章：时域分析法
❖ 教学重点
◆ 一阶系统分析、二阶系统分析、稳定性与代数判 据、稳态误差分析。
❖ 教学难点
◆ 在掌握一阶系统分析、二阶系统分析的基础上， 能够对高阶系统进行分析。
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Automatic Control Principle
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一阶系统分析
1. 一阶系统如图所示，K=1，计算调节时间ts 。
12
二阶系统分析
对照标准方程
Gc(s)s2
n2 2 nsn2
可得： 2n 34.5 n2 1000
解之得： 0.545 n3.6 1
峰值时间 超调量
tp
d
n
12
0.12
Mpe 12 10% 00.1 310% 013%
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Automatic Control Principle
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二阶系统分析
G (s)U o(s) R 1R 2CsR 2 U i(s) R 1R 2CsR 1R 2
ui
C i1 i2
R1
i
R2
uo
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Automatic Control Principle
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方框图化简
2. 分别用等价变换法和Mason公式法求传递函数
解：①等价变换法 ❶相加点右移：
R(s)
C(s)
若取误差宽度为 5%，则调节时间为
1 ts 3T3 KK1 3
若取误差宽度为 2%，则调节时间为
ts
4T
4
1 K
K1
4
如果要求 ts ≤1 秒，则有 ts = 4T = 1
T11 K4 4K
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二阶系统分析
2. 随动系统如图所示，输入信号为 r(t) = 1(t) 。 (1) 当K = 200时，计算动态性能。(2) 当K = 1500 和 K = 13.5时，分别讨论系统的动态性能。
1 C(s)
1G2(s)H(s)
❹系统的传递函数为
G(s)G1(s)G2(s) 1G2(s)H(s)
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Automatic Control Principle
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方框图化简
n
② Mason公式法 ：
i pi P i1
R(s)
C(s)
G1(s)
+ G2(s) ++
❶确定前向通路，共有2个，即： - H(s)
p1G1(s) ， p2 G2(s)
❷ 独立的闭合回路只有1个，即： LG 2(s)H(s)
❸特征式： 1L1G 2(s)H(s)
❹回路都与各前向通路相接触，其特征余子式均为1
G(s)p11p22 G1(s)G2(s)
1G2(s)H(s)
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Automatic Control Principle