第7章控制系统的综合与校正(上)
自动控制理论
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电气与新能源学院
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第一章第一章绪论绪论第二章第二章控制系统的数学模型控制系统的数学模型第三章第三章控制系统的时域分析控制系统的时域分析第四章第四章根轨迹法根轨迹法第五章第五章频率分析法频率分析法第六章第六章控制系统的综合校正控制系统的综合校正第七章第七章pidpid控制与鲁棒控制控制与鲁棒控制第八章第八章离散控制系统离散控制系统第九章第九章状态空间分析法状态空间分析法444电气与新能源学院首页上页下页201920192019121212303030教材及参考书1自动控制理论邹伯敏主编机械出版社2自动控制原理蒋大明著华南理工大学出版社1992年版5自动控制原理梅晓榕主编科学出版社6自动控制理论文锋编著中国电力出版社1998年版555电气与新能源学院首页上页下页201920192019121212303030考核方式
动 统和状态空间分析等。
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具体来说，包括以下几个章节：
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论 第一章 绪论
第二章 控制系统的数学模型
第三章 控制系统的时域分析
第四章 根轨迹法
第五章 频率分析法
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结束 第八章 离散控制系统
第九章 状态空间分析法
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自动控制原理知识点
自动控制原理知识点 The document was finally revised on 2021第一章自动控制的一般概念自动控制的基本原理与方式1、自动控制、系统、自动控制系统◎自动控制：是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律（给定值）运行。
◎系统：是指按照某些规律结合在一起的物体（元部件）的组合，它们相互作用、相互依存，并能完成一定的任务。
◎自动控制系统：能够实现自动控制的系统就可称为自动控制系统，一般由控制装置和被控对象组成。
除被控对象外的其余部分统称为控制装置，它必须具备以下三种职能部件。
测量元件：用以测量被控量或干扰量。
比较元件：将被控量与给定值进行比较。
执行元件：根据比较后的偏差，产生执行作用，去操纵被控对象。
参与控制的信号来自三条通道，即给定值、干扰量、被控量。
2、自动控制原理及其要解决的基本问题◎自动控制原理：是研究自动控制共同规律的技术科学。
而不是对某一过程或对象的具体控制实现（正如微积分是一种数学工具一样）。
◎解决的基本问题：建模：建立系统数学模型（实际问题抽象，数学描述）分析：分析控制系统的性能（稳定性、动/稳态性能）综合：控制系统的综合与校正——控制器设计（方案选择、设计）3、自动控制原理研究的主要内容4、室温控制系统5、控制系统的基本组成◎被控对象：在自动化领域，被控制的装置、物理系统或过程称为被控对象（室内空气）。
◎控制装置：对控制对象产生控制作用的装置，也称为控制器、控制元件、调节器等（放大器）。
◎执行元件：直接改变被控变量的元件称为执行元件（空调器）。
◎测量元件：能够将一种物理量检测出来并转化成另一种容易处理和使用的物理量的装置称为传感器或测量元件（热敏电阻）。
◎比较元件：将测量元件和给定元件给出的被控量实际值与参据量进行比较并得到偏差的元件。
(完整版)自动控制原理课后习题及答案
第一章 绪论1-1 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点.解答：1开环系统(1) 优点:结构简单，成本低，工作稳定。
用于系统输入信号及扰动作用能预先知道时，可得到满意的效果。
(2) 缺点：不能自动调节被控量的偏差。
因此系统元器件参数变化，外来未知扰动存在时，控制精度差。
2 闭环系统⑴优点：不管由于干扰或由于系统本身结构参数变化所引起的被控量偏离给定值，都会产生控制作用去清除此偏差，所以控制精度较高。
它是一种按偏差调节的控制系统。
在实际中应用广泛。
⑵缺点：主要缺点是被控量可能出现波动，严重时系统无法工作。
1-2 什么叫反馈？为什么闭环控制系统常采用负反馈？试举例说明之。
解答：将系统输出信号引回输入端并对系统产生控制作用的控制方式叫反馈。
闭环控制系统常采用负反馈。
由1-1中的描述的闭环系统的优点所证明。
例如，一个温度控制系统通过热电阻（或热电偶）检测出当前炉子的温度，再与温度值相比较，去控制加热系统，以达到设定值。
1-3 试判断下列微分方程所描述的系统属于何种类型（线性，非线性，定常，时变）？（1）22()()()234()56()d y t dy t du t y t u t dt dt dt ++=+（2）()2()y t u t =+（3）()()2()4()dy t du t ty t u t dt dt +=+ （4）()2()()sin dy t y t u t tdt ω+=（5）22()()()2()3()d y t dy t y t y t u t dt dt ++= （6）2()()2()dy t y t u t dt +=（7）()()2()35()du t y t u t u t dt dt =++⎰解答： （1）线性定常 （2）非线性定常 （3）线性时变 （4）线性时变 （5）非线性定常 （6）非线性定常 （7）线性定常1-4 如图1-4是水位自动控制系统的示意图，图中Q1，Q2分别为进水流量和出水流量。
机械控制工程理论基础课程教学大纲
“机械控制工程理论基础”课程教学大纲英文名称：Elements of Mechanical Control Theory课程编号：MACH3435学时：56（理论学时：40 实验学时：16 课外学时：20）学分：3适用对象：机械类、动力类本科生先修课程：高等数学，理论力学，电工电子技术使用教材及参考书：[1] 董霞、陈康宁、李天石.机械控制理论基础.西安交通大学出版社,2005.ISBN 7-5605-2041-3.[2] 董景新等.控制工程基础（第二版）.清华大学出版社，2003.ISBN: 9787302063872[3] [美] Katsuhiko Ogata著，卢伯英、于海勋译．现代控制工程（第三版）．电子工业出版社，2000.ISBN 7-5053-5395-0/TN.1247.一、课程性质和目的性质：专业基础目的：1．培养学生从动态和系统的角度建立机械系统数学模型的能力；2．培养学生对机械控制系统进行动态分析的能力；3．培养学生对机械控制系统的设计能力和综合能力；4．培养学生使用计算机仿真能力；5．培养学生系统分析能力和综合能力。
二、课程内容简介机械控制理论是研究“控制论”在“机械工程”中应用的科学，本课程主要介绍机械控制工程的基本概念、机电系统数学模型的建立、机电控制系统的时域分析和频域分析、机电控制系统的稳定性分析和机电控制系统的设计和校正。
通过课程教学和实验，培养学生对机电控制系统进行动态分析的能力和综合能力。
三、教学基本要求1．了解机电系统的数学模型并掌握基本的建模方法；2．掌握机电控制系统时域分析方法；3. 掌握机电控制系统的频域分析方法；4. 掌握机电控制系统稳定性分析方法；5. 初步掌握机械控制系统设计和校正方法。
四、教学内容及安排第一章：绪论1．理解“机械工程控制”的基本含义，本课程的特点，以及学习本课程的目的与任务；2．初步建立系统、反馈、控制、闭环系统等的基本概念。
自动控制6第六章控制系统的综合与校正
复合校正
同时采用串联校正和反馈校正的方法，对系 统进行综合校正，以获得更好的性能。
数字校正
利用数字技术对控制系统进行校正，具有灵 活性和高精度等优点。
02 控制系统性能指标及评价
控制系统性能指标概述
稳定性
准确性
系统受到扰动后，能否恢复到原来的 平衡状态或达到新的平衡状态的能力。
系统稳态误差的大小，反映了系统的 控制精度。
针对生产线上的各种工 艺要求，设计相应的控 制策略，如顺序控制、 过程控制等。
系统校正方法
根据生产效率和产品质 量要求，采用适当的校 正方法，如PID参数整定、 自适应控制等。
仿真与实验验证
通过仿真和实验手段， 验证综合与校正后的工 业自动化生产线控制系 统的稳定性和效率。
控制系统综合与校正的注
06 意事项与常见问题解决方 案
仿真与实验验证
通过仿真和实验手段，验证综合与校正后 的导弹制导控制系统的精确性和可靠性。
系统校正方法
针对导弹制导控制系统的性能要求，采用 适当的校正方法，如串联校正、反馈校正 等。
实例三
01
02
03
04
控制系统结构
分析工业自动化生产线 控制系统的组成结构， 包括传感器、执行机构、 PLC等部分。
控制策略设计
考虑多变量解耦控制
对于多变量控制系统，可以考虑采 用解耦控制策略，降低各变量之间 的相互影响，提高系统控制精度。
加强系统鲁棒性设计
考虑系统不确定性因素，加强 系统鲁棒性设计，提高系统对 各种干扰和变化的适应能力。
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控制系统综合与校正的注意事项
明确系统性能指标
机械控制工程基础习题集
《机械控制工程基础》习题及解答目录第１章绪论第２章控制系统的数学模型第３章控制系统的时域分析第４章控制系统的频域分析第５章控制系统的性能分析第６章控制系统的综合校正第７章模拟考试题型及分值分布第1章绪论一、选择填空题1.开环控制系统在其控制器和被控对象间只有（正向作用）。
P2A.反馈作用B.前馈作用C.正向作用D.反向作用2.闭环控制系统的主反馈取自（被控对象输出端）。
P3A.给定输入端B.干扰输入端C.控制器输出端D.系统输出端3.闭环系统在其控制器和被控对象之间有（反向作用）。
P3A.反馈作用B.前馈作用C.正向作用D.反向作用A.输入量B.输出量C.反馈量D.干扰量4.自动控制系统的控制调节过程是以偏差消除（偏差的过程）。
P2-3A.偏差的过程B.输入量的过程C.干扰量的过程D.稳态量的过程5.一般情况下开环控制系统是（稳定系统）。
P2A.不稳定系统B.稳定系统C.时域系统D.频域系统6.闭环控制系统除具有开环控制系统所有的环节外，还必须有(B)。
p5A.给定环节B.比较环节C.放大环节D.执行环节7.闭环控制系统必须通过（C）。
p3A.输入量前馈参与控制B.干扰量前馈参与控制C.输出量反馈到输入端参与控制D.输出量局部反馈参与控制8.随动系统要求系统的输出信号能跟随（C的变化）。
P6A.反馈信号B.干扰信号C.输入信号D.模拟信号9.若反馈信号与原系统输入信号的方向相反则为（负反馈）。
P3A.局部反馈B.主反馈C.正反馈D.负反馈10．输出量对系统的控制作用没有影响的控制系统是（开环控制系统）。
P2A.开环控制系统B.闭环控制系统C.反馈控制系统D.非线性控制系统11.自动控制系统的反馈环节中一般具有（B ）。
p5A..给定元件B.检测元件C．放大元件D．执行元件12. 控制系统的稳态误差反映了系统的〔 B 〕p8A. 快速性B.准确性C. 稳定性D.动态性13.输出量对系统的控制作用有直接影响的系统是（B ）p3A.开环控制系统B.闭环控制系统C.线性控制系统D.非线性控制系统14.通过动态调节达到稳定后，被控量与期望值一致的控制系统为（无差系统）。
2021年注册公用设备工程师(暖通空调)基础考试题库
2021年注册公用设备工程师（暖通空调）《基础考试》题库【历年真题（部分视频讲解）＋章节题库＋模拟试题】目录•第一部分历年真题[部分视频讲解]o【公共基础（上午）】▪2020年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解▪2019年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解▪2018年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2017年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2016年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2014年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解[部分视频讲解]详解[部分视频讲解]▪2012年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2011年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2010年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2009年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解▪2008年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解o【专业基础（下午）】▪2020年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2019年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2018年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2017年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解详解▪2014年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2013年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2012年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2011年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2010年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2009年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2008年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2007年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2006年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解详解•第二部分章节题库o【公共基础（上午）】▪第一章高等数学▪第一节空间解析几何▪第二节微分学▪第三节积分学▪第四节无穷级数▪第五节常微分方程▪第六节线性代数▪第七节概率与数理统计▪第二章普通物理▪第一节热学▪第二节波动学▪第三节光学▪第三章普通化学▪第一节物质的结构与物质状态▪第二节溶液▪第三节化学反应速率及化学平衡▪第四节氧化还原反应与电化学▪第五节有机化学▪第四章理论力学▪第一节静力学▪第二节运动学▪第三节动力学▪第五章材料力学▪第一节拉伸与压缩▪第二节剪切与挤压▪第三节扭转▪第四节截面的几何性质▪第五节弯曲▪第六节应力状态与强度理论▪第七节组合变形▪第八节压杆稳定▪第六章流体力学▪第一节流体的主要物性与流体静力学▪第二节流体动力学基础▪第三节流动阻力与能量损失▪第四节孔口、管嘴和有压管道恒定流▪第五节明渠恒定流▪第六节渗流、井和集水廊道▪第七节相似原理与量纲分析▪第七章电气与信息▪第一节电磁学概念▪第二节电路知识▪第三节电动机与变压器▪第四节信号与信息▪第五节模拟电子技术▪第六节数字电子技术▪第八章计算机应用基础▪第一节计算机系统▪第二节信息表示▪第三节常用操作系统▪第四节计算机网络▪第九章工程经济▪第一节资金的时间价值▪第二节财务效益与费用估算▪第三节资金来源与融资方案▪第四节财务分析▪第五节经济费用效益分析▪第六节不确定性分析▪第七节方案经济比选▪第八节改扩建项目经济评价特点▪第九节价值工程▪第十章法律法规▪第一节中华人民共和国建筑法▪第二节中华人民共和国安全生产法▪第三节中华人民共和国招标投标法▪第四节中华人民共和国合同法▪第五节中华人民共和国行政许可法▪第六节中华人民共和国节约能源法▪第七节中华人民共和国环境保护法▪第八节建设工程勘察设计管理条例▪第九节建设工程质量管理条例▪第十节建设工程安全生产管理条例o【专业基础（下午）】▪第1章工程热力学▪ 1.1 基本概念▪ 1.2 准静态过程、可逆过程与不可逆过程▪ 1.3 热力学第一定律▪ 1.4 气体性质▪ 1.5 理想气体基本热力过程及气体压缩▪ 1.6 热力学第二定律▪ 1.7 水蒸气和湿空气▪ 1.8 气体和蒸汽的流动▪ 1.9 动力循环▪ 1.10 制冷循环▪第2章传热学▪ 2.1 导热理论基础▪ 2.2 稳态导热▪ 2.3 非稳态导热▪ 2.4 导热问题数值解▪ 2.5 对流换热分析▪ 2.6 单相流体对流换热及准则关联式▪ 2.7 凝结与沸腾换热▪ 2.8 热辐射的基本定律▪ 2.9 辐射换热计算▪ 2.10 传热与换热器▪第3章工程流体力学及泵与风机▪ 3.1 流体动力学基础▪ 3.2 相似原理和模型实验方法▪ 3.3 流动阻力和能量损失▪ 3.4 管路计算▪ 3.5 特定流动分析▪ 3.6 气体射流▪ 3.7 气体动力学基础▪ 3.8 泵与风机与网络系统的匹配▪第4章自动控制▪ 4.1 自动控制与自动控制系统的一般概念▪ 4.2 控制系统数学模型▪ 4.3 线性系统的分析与设计▪ 4.4 控制系统的稳定性与对象的调节性能▪ 4.5 控制系统的误差分析▪ 4.6 控制系统的综合和校正▪第5章热工测试技术▪ 5.1 测量技术的基本知识▪ 5.2 温度的测量▪ 5.3 湿度的测量▪ 5.4 压力的测量▪ 5.5 流速的测量▪ 5.6 流量的测量▪ 5.7 液位的测量▪ 5.8 热流量的测量▪ 5.9 误差与数据处理▪第6章机械基础▪ 6.1 机械设计的基本知识▪ 6.2 平面机构的自由度▪ 6.3 平面连杆机构▪ 6.4 凸轮机构▪ 6.5 螺纹连接▪ 6.6 带传动▪ 6.7 齿轮机构▪ 6.8 轮系▪ 6.9 轴▪ 6.10 滚动轴承▪第7章职业法规▪7.1 中华人民共和国建筑法▪7.2 中华人民共和国节约能源法▪7.3 中华人民共和国环境保护法▪7.4 中华人民共和国水污染防治法▪7.5 中华人民共和国固体废物污染环境防治法▪7.6 中华人民共和国招投标法▪7.7 中华人民共和国合同法▪7.8 民用建筑节能管理规定▪7.9 建设工程安全生产管理条例▪7.10 建设工程质量管理条例▪7.11 工程建设监理规定▪7.12 蒙特利尔议定书▪7.13 绿色建筑评价标准▪7.14 城镇燃气设计规范▪7.15 锅炉房设计规范▪7.16 特种设备安全监察条例▪7.17 通风与空调工程施工质量验收规范▪7.18 氢气站设计规范▪7.19 大气污染物综合排放标准▪7.20 氧气站设计规范▪7.21 地源热泵系统工程技术规范▪7.22 建设工程勘察设计管理条例▪7.23 建筑设计防火规范▪7.24 大气污染区综合排放标准▪7.25 压缩空气站设计规范▪7.26 安全防范工程技术标准▪7.27 工业金属管道工程施工规范•第三部分模拟试题o【公共基础（上午）】▪注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》模拟试题及详解（一）▪注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》模拟试题及详解（二）o【专业基础（下午）】▪注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》模拟试题及详解（一）▪注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》模拟试题及详解（二）内容简介本题库是2021年注册公用设备工程师（暖通空调）《基础考试》的题库，包括历年真题（部分视频讲解）、章节题库和模拟试题三大部分：（1）第一部分为历年真题（部分视频讲解）：本部分包含：①公共基础考试（上午）2008～2014、2016～2020年的考试真题，其中共有264道真题配有视频讲解；②专业基础考试（下午）2008～2011年、2013年、2016～2020年的考试真题，并给出了详尽的答案和解析，其中共有166道真题（2011～2013年）配有视频讲解。
自动控制原理课后题
⾃动控制原理课后题第⼀章⾃动控制系统的基本概念1.什么是⾃动控制系统？⾃动控制系统通常由哪些基本环节组成？各环节起什么作⽤？答：⾃动控制系统是在没有⼈的直接⼲预下，利⽤物理装置对⽣产设备和（或）⼯艺过程进⾏合理的控制，使被控制的物理量保持恒定，或者按照⼀定的规律变化的系统。
⾃动控制系统通常由给定环节、⽐较环节、校正环节、放⼤环节、执⾏机构、被控对象和检测装置等环节组成。
给定环节是设定被控制量的给定值的装置。
⽐较环节将所检测的被控制量与给定量进⾏⽐较，确定两者之间的偏差量。
校正环节将偏差信号转换成适于控制执⾏机构⼯作的信号。
放⼤环节将偏差信号变换为适于执⾏机构⼯作的物理量。
执⾏机构直接作⽤于控制对象，使被控制量达到所要求的数值。
被控对象是控制系统的被控制量或输出量，规律变化，以满⾜⽣产⼯艺的要求。
检测装置⽤来检测被控制量，并将其转换为与给定量相同的物理量。
2.试⽐较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点。
答：开环控制系统结构简单、稳定性好，但不能⾃动补偿扰动量对输出量的影响。
当系统扰动量产⽣的偏差可以预先进⾏补偿或影响不⼤时，采⽤开环控制是有利的。
当扰动量⽆法预计或控制系统的精度达不到预期要求时，则应采⽤闭环控制。
闭环控制系统具有反馈环节，它能依靠反馈环节进⾏⾃动调节，以克服扰动对系统的影响。
闭环控制极⼤地提⾼了系统的精度。
但是闭环使系统的稳定性变差，需要重视并加以解决。
3.什么是系统的暂态过程?对⼀般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加到某⼀个值时，输出的暂态过程如何？答：暂态过程是系统从⼀个稳态过渡到新的稳态所经历的过程。
当给定量或扰动量突然增加到某⼀个值时，输出的暂态过程可能出现以下情况：(1)单调过程。
(2)衰减震荡过程。
(3)持续震荡过程。
(4)发散震荡过程。
第⼆章⾃动控制系统的数学模型2-1 什么是系统的数学模型?在⾃动控制系统中常见的数学模型形式有哪些?⽤来描述系统因果关系的数学表达式，称为系统的数学模型。
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单位反馈系统的闭环频率特性： ( j) C( j) G( j) R( j) 1 G( j)
一般在实际系统中其开环频率特性具有低通特 性，即低频时
低频段时， G( j) 1
因此，低频时闭环的输(出j信号) 幅值1和G相G(位j(均j)与)输入基1 本相等。
高频段时，G( j) 1
( j) G( j) G( j) 1 G( j)
高频时闭环的输出信号幅值和相位均与开环特性基本相同。
比例-微分作用的波形图
积分控制器（I）控制规律
积分控制器的输出信号为：
传递函数:
Gc (s)
KI s
u (t )
Ki
t
e(t )dt
0
积分控制给传递函数增加了一个积分环节，增加了系统的 类型数，比如使系统由0型提高到1型,从而使系统的稳态 误差得以消除或减少,因此积分控制规律用以改善系统的 稳态性能。直观理解为:积分作用实际上是将偏差e累积起 来得到控制量u,如果偏差e不为0,积分作用将使积分控制 器的输出u不断增加或减小,调节不会停止,直到e为0,积分 控制器的输出才不再发生变化. 但对于已经具有串联积分环节的系统，再增加过多积分环 节则有可能使系统不稳定。