1、自動控制原理復習參考資料一、基本知識11、反饋控制又稱偏差控制，其控制作用是通過輸入量與反饋量的差值進行的。2、閉環控制系統又稱為反饋控制系統。3、在經典控制理論中主要采用的數學模型是微分方程、傳遞函數、結構框圖和信號流圖。4、自動控制系統按輸入量的變化規律可分為恒值控制系統、隨動控制系統與程序控制系統。5、對自動控制系統的基本要求可以概括為三個方面，即：穩定性、快速性和準確性。6、控制系統的數學模型，取決于系統結構和參數, 與外作用及初始條件無關。7、兩個傳遞函數分別為G1(s)與G2(s)的環節，以并聯方式連接，其等效傳遞函數為G1(s)+G2(s)，以串聯方式連接，其等效傳遞函數為G1(

2、s)*G2(s)。8、系統前向通道傳遞函數為G（s），其正反饋的傳遞函數為H（s），則其閉環傳遞函數為G（s）/(1- G（s）H（s）)。9、單位負反饋系統的前向通道傳遞函數為G（s），則閉環傳遞函數為G（s）/(1+ G（s）)。10、典型二階系統中，=0.707時，稱該系統處于 二階工程最佳 狀態，此時超調量為4.3%。11、應用勞斯判據判斷系統穩定性，勞斯表中第一列數據全部為正數，則系統穩定。12、線性系統穩定的充要條件是所有閉環特征方程的根的實部均為負，即都分布在S平面的左平面，。13、隨動系統的穩態誤差主要來源于給定信號，恒值系統的穩態誤差主要來源于擾動信號。14、對于有穩態誤差的

3、系統，在前向通道中串聯比例積分環節，系統誤差將變為零。15、系統穩態誤差分為給定穩態誤差和擾動穩態誤差兩種。16、對于一個有穩態誤差的系統，增大系統增益則穩態誤差將減小。17、對于典型二階系統，慣性時間常數T愈大則系統的快速性愈差。18、應用頻域分析法，穿越頻率越大，則對應時域指標ts越小，即快速性越好19最小相位系統是指S右半平面不存在系統的開環極點及開環零點。20、按照校正裝置在系統中的不同位置，系統校正可分為串聯校正、反饋校正、 補償校正與復合校正四種。21、對于線性系統，相位裕量愈大則系統的相對穩定性越好。22、根據校正裝置的相位特性，比例微分調節器屬于相位超前校正裝置，比例積分調節器

4、屬于相位滯后校正裝置，PID調節器屬于相位滯后-超前校正裝置。23、PID調節中的P指的是比例控制器，I是積分控制器，D是微分控制器。24、離散系統中信號的最高頻譜為max，則采樣頻率s應保證s>=2max 條件。26、在離散控制系統分析方法中，把差分方程變為代數方程的數學方法為Z變換。27、離散系統中，兩個傳遞函數分別為G1(s)與G2(s)的環節，以串聯方式連接，連接點有采樣開關，其等效傳遞脈沖函數為G1(z)G2(z)；連接點沒有采樣開關，其等效傳遞脈沖函數為G1G2(z)。28、根據系統的輸出量是否反饋至輸入端，可分為開環控制系統與閉環控制系統。29、家用空調溫度控制、電梯速度控

5、制等系統屬于閉環控制系統；30、經典控制理論的分析方法主要有時域分析法、根軌跡分析法、頻域分析法。二、基本知識21、開環控制系統的的特征是沒有（ ）A.執行環節 B.給定環節C.反饋環節 D.放大環節2、閉環系統的動態性能主要取決于開環對數幅頻特性的（ ）A、低頻段 B、中頻段 C、高頻段 D、均無關 3、若系統的開環傳遞函數為，則它的開環增益為（ ）A.5 B.10 C.50 D.1004、已知系統的開環傳遞函數為，則該系統的開環增益為 ( )。A、 50 B、25 C、10 D、5 5、開環頻域性能指標中的相角裕度對應時域性能指標( ) 。A、超調 B、穩態誤差 C、調整時間 D、峰值時間

6、6、一般為使系統有較好的穩定性,希望相位裕量 g 為（ ）A.015° B.15°30° C.30°60° D.60°90° 7、若系統的傳遞函數在右半S平面上沒有零點和極點，則該系統稱作（ ）A.非最小相位系統 B.最小相位系統 C.不穩定系統 D.振蕩系統8、關于傳遞函數，錯誤的說法是 ( ) A 傳遞函數只適用于線性定常系統； B 傳遞函數不僅取決于系統的結構與參數，給定輸入和擾動對傳遞函數也有影響； C 傳遞函數一般是為復變量s的真分式；D 閉環傳遞函數的極點決定了系統的穩定性。9、下列哪種措施對改善系統的精度沒有效

7、果 ( )。A、增加積分環節 B、提高系統的開環增益K C、增加微分環節 D、引入擾動補償10、某系統的傳遞函數是，則該可看成由（ ）環節串聯而成。A.比例、延時 B.慣性、導前 C.慣性、延時 D.慣性、比例11、某系統的傳遞函數是，則可等效為（ ）環節串聯。A.比例、積分 B.積分、慣性 C.慣性、微分 D.微分、比例12、為了消除存在穩態誤差的系統的誤差，可采用串聯（ ）進行校正。A.比例校正裝置 B. 比例微分校正裝置 C.微分校正裝置 D. 比例積分校正裝置13、若某最小相位系統的相角裕度，則下列說法正確的是 ( )。A、不穩定； B、只有當幅值裕度時才穩定；C、穩定； D、不能判用

8、相角裕度判斷系統的穩定性。14、最小相位系統的開環增益越大，其（ ）A.振蕩次數越多 B.穩定裕量越大 C.相位變化越小 D.穩態誤差越小15、穩態誤差ess與誤差信號E(s)的函數關系為（ ）A. B. C. D.16、若某串聯校正裝置的傳遞函數為，則該校正裝置屬于( )。 A、超前校正 B、滯后校正 C、滯后-超前校正 D、不能判斷17、對于離散控制系統，下例說法錯誤的是（ ）A. 計算機控制系統是離散控制系統的一種形式 B. 脈沖傳遞函數與采樣開關的位置有關 C. Z變換是拉普拉斯變換的一種特殊形式 D. 零階保持器是信號采樣裝置 18、對于離散控制系統，下例說法錯誤的是（ ）A. 脈沖

9、傳遞函數與采樣開關的位置有關 B. 零階保持器是信號復現元件 C.拉普拉斯變換的定理不適用于Z變換 D. 采樣定理又稱香農定理19、.當輸入為單位斜坡且系統為單位負反饋時，對于II型系統其穩態誤差為（ ）A.0 B.0.1/k C.1/k D.¥20、II型系統的對數幅頻特性的低頻段漸近線斜率為（ ）A.60（dB/dec） B.40（dB/dec） C.20（dB/dec） D.0（dB/dec）二、選擇題：1-5，CBACA；6-10，CBBCC；11-15，BDCDB；16-20，BDCAB三、讀圖分析能力1、從工作原理角度來說，閉環控制系統由哪些元件或裝置組成？指出圖示閉環控

10、制系統中1-7各部件分屬什么元件或裝置？閉環控制系統中的信號有哪些？指出圖示閉環控制系統中信號a-e分屬什么信號？（參考分析例題：教材書第5頁）解：就工作原理來說，閉環控制系統是由給定裝置、比較元件、校正裝置、放大元件、執行機構、檢測元件、被控對象組成的。給定裝置、校正裝置、放大元件、執行機構、被控對象、檢測元件、比較元件閉環控制系統中的信號有輸入信號、輸出信號、反饋信號、偏差信號、誤差信號、擾動信號。輸入信號、輸出信號、主反饋信號、偏差信號、擾動信號。2、 衡量一個自動控制系統的性能指標有哪些？（答：瞬態性能指標和穩態性能指標）下圖為某自動控制系統啟動時的動態曲線，估算出它們的動態指標。（參

11、考分析例題：教材書第95頁，實驗二、實驗三）（1）（2）（3）(4)3、自動控制系統實物裝置的定性分析。（1）指出系統的被控量、給定量、擾動量、反饋量、偏差量；（2）分析其工作原理；（3）從給定量或擾動量變化開始，結合各環節功能與參數變化趨勢，分析系統如何自動調節。（1）(2)(3)(4)（參考分析例題：教材書第10頁，例1-5）四、計算與作圖1、數學模型的建立與分析（考核內容：數學模型的建立、實驗電路的構建、系統框圖作圖、伯德圖的繪制）解:系統框圖如下圖所示： (1)圖中 為比例系數可調的比例積分（PI）調節器，其傳遞函數。 由圖可見，此運放反饋回路取樣電壓不是 ，而是 經3.3K 電位器與

12、300電阻分壓后的 。 反饋電壓的減小，相當反饋電阻增大為 倍，因此其增益為 其時間常數 s (2)為比例環節 。 (3)為比例微分環節 ，式中 ， (4)為慣性環節 ，式中 ， (5) 為積分環節 ，式中 (6)由于均為反相輸入端輸入，中均應帶一負號，由于書中約定，為簡化起見，一般將此負號省略，最終極性有實際狀況確定。此處由五個（奇數）環節，所以極性應變號，因此，此為負反饋。其反饋系數由分壓電路可知。2、建立下圖電路的數學模型、系統框圖、伯德圖（R0=100K、R1=1M、R2=200K、C1=2uF、C2=0.25uF）解：系統由比例環節、積分環節、慣性環節串聯，形成單位負反饋，單獨計算各

13、環節 計算過程略，系統框圖略，伯德圖參考如下3、 系統的傳遞函數，試分析系統由哪些環節組成并畫出系統的Bode圖。解：系統有一比例環節： （1.5分） 積分環節： （1分） 慣性環節： 轉折頻率為1/T=10 （1.5分） 20Log G(j) 40 20 -20 0 0.1 1 10 -20 -40 -40 G（j）0 0.1 1 10 -450-900-1350-1800 4、系統誤差分析，已知某負反饋系統的輸入r(t)=2+4t，計算系統的穩態誤差。（參考：教材書第151-153頁，本系統輸入信號可分解為一個階躍信號與一個斜坡信號的疊加，分別計算兩個信號的誤差，再相加即為總誤差。注意本系

14、統為非單位負反饋）5、系統結構如圖，其中，H(s)=2，又設r(t) = 2t，d(t) = 0.51(t)，求系統的穩態誤差。（參考：分別計算給定誤差與擾動誤差，再相加即為總誤差。本系統為非單位負反饋）五、系統分析題1、已知最小相位系統的開環對數幅頻特性和串聯校正裝置的對數幅頻特性如下圖所示，原系統的幅值穿越頻率為： 1）、 寫出原系統的開環傳遞函數,并求其相角裕度，并判斷其穩定性； 2）、 寫出校正裝置的傳遞函數； 3）、寫出校正后的開環傳遞函數，畫出校正后系統的開環對數幅頻特性。0.010.11101000.322024.340-20dB/dec-20dB/dec-40dB/dec-60

15、dB/decL(w)wL0Lc解：1）、從開環波特圖可知，原系統具有比例環節、一個積分環節、兩個慣性環節。故其開環傳函應有以下形式 由圖可知：處的縱坐標為40dB, 則,得 故原系統的開環傳函為 求原系統的相角裕度：由題知原系統的幅值穿越頻率為 對最小相位系統不穩定2）、從開環波特圖可知，校正裝置一個慣性環節、一個微分環節，為滯后校正裝置。故其開環傳函應有以下形式 3）、校正后的開環傳遞函數為 畫出校正后系統的開環對數幅頻特性L(w)-20-4040-20-400.32w201010.10.01-60起始斜率:-20dB/dec(一個積分環節) （1分）轉折頻率:(慣性環節), (一階微分環節), (慣性環節), (慣性環節) 2、答：（1） （2） 在式中 ,此為PI調節器。 其電路圖所示。 若選取 則 (取 ) 由 有, ( 取 ) (3) 3、某最小相位系統的開環對數幅頻特性曲線如圖所示：1）、寫出該系統的開環傳遞函數；2）、寫出該系統的開環頻率特性、開環幅頻特性及開環相頻特性。3）、求系統的相角裕度。4）、若系統的穩定裕度不夠大，可以采用什么措施提高系統的穩定裕度？解：1）、從開環波特圖可知，原系