1、自動控制原理概念題131 .在零初始條件下，線性定常系統輸出量的拉普拉斯變換與輸入量的拉普拉斯 變換值比，定義為線性定常系統的傳遞函數。傳遞函數表達了系統內在特性， 只與系統的結構、參數有關，而與輸入量或輸入函數的形式無關。2 . 一個一般控制系統由若干個典型環節構成，常用的典型環節有比例環節、慣 性環節、積分環節、微分環節、振蕩環節和延遲環節等。3 .構成方框圖的基本符號有四種，即信號線、比較點、方框和引出點。4 .環節串聯后總的傳遞函數等于各個環節傳遞函數的乘積。環節并聯后總的傳 遞函數是所有并聯環節傳遞函數的代數和。5 .在使用梅森增益公式時，注意增益公式只能用在輸入節點和輸出節點之間。

2、6 .上升時間tr、峰值時間tp和調整時間ts反應系統的快速性；而最大超調量 Mp和振蕩次數則反應系統的平穩性。7 .穩定性是控制系統的重要性能，使系統正常工作的首要條件。控制理論用于 判別一個線性定常系統是否穩定提供了多種穩定判據有：代數判據（Routh與Hurwitz判據）和Nyquist穩定判據。8 .系統穩定的充分必要條件是系統特征根的實部均小于零，或系統的特征根均 在跟平面的左半平面。9 .穩態誤差與系統輸入信號r的形式有關，與系統的結構及參數有關。10 .系統只有在穩定的條件下計算穩態誤差才有意義，所以應先判別系統的穩定 性。11 . Kp的大小反映了系統在階躍輸入下消除誤差的能力

3、，Kp越大，穩態誤差越小；Kv的大小反映了系統跟蹤斜坡輸入信號的能力，Kv越大，系統穩態誤差 越小；Ka的大小反映了系統跟蹤加速度輸入信號的能力，Ka越大，系統跟蹤精度越高12 .擾動信號作用下產生的穩態誤差 essn除了與擾動信號的形式有關外，還與擾 動作用點之前（擾動點與誤差點之間）的傳遞函數的結構及參數有關，但與 擾動作用點之后的傳遞函數無關。13 .超調量僅與阻尼比士有關，己越大，Mp則越小，相應的平穩性越好。反之，阻尼比士越小，振蕩越強，平穩性越差。當己=0,系統為具有頻率為 Wn的等 幅震蕩。14 .過阻尼己狀態下，系統相應遲緩，過渡過程時間長，系統快速性差；己過小,相應的起始速度

4、較快，但因震蕩強烈，衰減緩慢，所以調整時間ts亦長，快速性差。15 .當 ”0.707時，系統的超調量 Mp<5%,調整時間ts也最短，即平穩性和快 速性均最佳，故稱己=0.707位最佳阻尼比。16 .當阻尼比士為常數時，Wn越大，調節時間ts就越短，快速性越好。系統的 超調量Mp和振蕩次數N僅僅有阻尼比己決定，他們反映了系統的平穩性。17 .系統引入速度反饋控制后，其無阻尼自然振蕩頻率 WH變，而阻尼比己加大, 系統階躍響應的超調量減小。18 .系統中增加一個閉環左實極點，系統的過渡過程將變慢，超調量將減小，系 統的反應變得較為滯呆。19 .根軌跡的規律是相角條件和幅值條件。20 .

5、K的變動只影響幅值條件不影響相角條件，也就是說，跟軌跡上的所有點滿 足同一個相角條件，K變動相角條件是不變的。21 .跟軌跡圖揭示了穩定性、阻尼系數、振型等動態性能與系統參數的關系，用 跟軌跡圖設計控制系統的關鍵是配置合適的閉環主導極點。22 .系統的開環對數幅頻特性L(w)等于各個串聯環節對數幅頻特性之和，系統的 開環相頻特性(w)等于各個環節相頻特性之和。23 .在s右半平面上既無極點有無零點的傳遞函數，稱為最小相位傳遞函數。具 有最小相位傳遞函數的系統，稱為最小相位系統24 .最小相位系統的L (w)曲線的斜率增大或減小時，對應相頻特性的相角也增 大或減小，二者變化趨勢是一致的。對最小相

6、位系統，幅頻特性和相頻特性 之間存在著唯一的對應關系。25 .對于最小相位系統,當|G(jw)H(jw)|<1或20lg|G(jw)H(jw)|<0時，閉環系統穩 定。當丫0時閉環系統穩定。26 .時域性能指標，包括穩態性能指標和動態性能指標；頻域性能指標，包括開環頻域指標和閉環頻域指標027 .校正方式可以分為串聯校正、反饋（并聯）校正、前置校正和擾動補償等。 串聯校正和并聯校正是最常見的兩種校正方式。28 .根據校正裝置的特性，校正裝置可分為超前校正裝置、滯后校正裝置和滯后- 超前校正裝置。29 .校正裝置中最常用的是PID控制規律。PID控制是比例積分微分控制的簡稱， 可描述

7、為Gc（s尸Kp+KI/s+KDs30 .PD控制器是一高通濾波器，屬超前校正裝置；PI控制器是一低通濾波器，屬 滯后校正裝置；而PID控制器是由其參數決定的帶通濾波器。31 .非線性系統分析的基礎知識，主要包括相平面法和描述函數法。32 .只有在W殳2WmaX勺條件下，采樣后的離散信號才有可能無失真的恢復原來 的連續信號。這里2Wma訥連續信號的有限頻率。這就是香農采樣定理。由 于它給出了無失真的恢復原有連續信號的條件，所以成為設計采樣系統的一 條重要依據。33 .在z域中采樣系統穩定的充要條件是：當且僅當采樣特征方程的全部特征跟 均分布在z平面上的單位園內，后者所有特征跟的模均小于1,相應

8、的線性定常系統是穩定的。1、控制系統的基本控制方式有哪些？2、什么是開環控制系統？3、什么是自動控制？4、控制系統的基本任務是什么？5、什么是反饋控制原理？6、什么是線性定常控制系統？7、什么是線性時變控制系統？8、什么是離散控制系統？9、什么是閉環控制系統？10、將組成系統的元件按職能分類，反饋控制系統由哪些基本元件組成?11、組成控制系統的元件按職能分類有哪幾種？12、典型控制環節有哪幾個？13、典型控制信號有哪幾種？14、控制系統的動態性能指標通常是指？15、對控制系統的基本要求是哪幾項？16、在典型信號作用下，控制系統的時間響應由哪兩部分組成？17、什么是控制系統時間響應的動態過程？1

9、8、什么是控制系統時間響應的穩態過程？19、控制系統的動態性能指標有哪幾個？20、控制系統的穩態性能指標是什么？21、什么是控制系統的數學模型？22、控制系統的數學模型有：23、什么是控制系統的傳遞函數？24、建立數學模型的方法有？25、經典控制理論中，控制系統的數學模型有 ？26、系統的物理構成不同，其傳遞函數可能相同嗎 ？為什么？27、控制系統的分析法有哪些？28、系統信號流圖是由哪二個元素構成？29、系統結構圖是由哪四個元素組成？30、系統結構圖基本連接方式有幾種？31、二個結構圖串聯連接，其總的傳遞函數等于？32、二個結構圖并聯連接，其總的傳遞函數等于？33、對一個穩定的控制系統，其動

10、態過程特性曲線是什么形狀？34、二階系統的阻尼比0上1,其單位階躍響應是什么狀態？35、二階系統阻尼比1減小時，其階躍響應的超調量是增大還是減小？36、二階系統的特征根是一對負實部的共腕復根時，二階系統的動態響應波形是什 么特點？37、設系統有二個閉環極點，其實部分別為：6= 2; 6= 30,問哪一個極點對 系統動態過程的影響大？ 38、二階系統開環增益K增大，則系統的阻尼比巴減小還 是增大？39、一階系統可以跟蹤單位階躍信號，但存在穩態誤差？不存在穩態誤差。40、一階系統可以跟蹤單位加速度信號。一階系統只能跟蹤單位階躍信號（無穩態 誤差）可以跟蹤單位斜坡信號（有穩態誤差）41、控制系統閉環

11、傳遞函數的零點對應系統微分方程的特征根。應是極點42、改善二階系統性能的控制方式有哪些？43、什么是二階系統？什么是R型系統？44、恒值控制系統45、諧振頻率46、隨動控制系統47、穩態速度誤差系數Kv48、諧振峰值49、采用比例-微分控制或測速反饋控制改善二階系統性能，其實質是改變了二階 系統的什么參數？。50、什么是控制系統的根軌跡？51、什么是常規根軌跡？什么是參數根軌跡？52、根軌跡圖是開環系統的極點在 s平面上運動軌跡還是閉環系統的極點在 s平面 上運動軌跡？53、根軌跡的起點在什么地方？根軌跡的終點在什么地方?54、常規根軌跡與零度根軌跡有什么相同點和不同點？55、試述采樣定理。5

12、6、采樣器的功能是？57、保持器的功能是？二、填空題：1、經典控制理論中，控制系統的分析法有： 、。2、控制系統的動態性能指標有哪幾個？ 、。3、改善二階系統的性能常用 和 二種控制方法。4、二階系統中阻尼系數 七=0,則系統的特征根是 ;系統的單 位階躍響應為 。5、根據描述控制系統的變量不同，控制系統的數學模型有： 、。6、對控制系統的被控量變化全過程提出的共同基本要求歸納為：、。7、采用比例一微分控制或測速反饋控制改善二階系統性能，其實質是改變了二階系統的。8、設系統有二個閉環極點，實部分別為：6= 2; 6= 30,哪一個極點 對 系統動態過程的影響大？9、反饋控制系統的基本組成元件有

13、 元件、元件、元件、元件、 元件。10、經典控制理論中，針對建立數學模型時所取的變量不同而將系統的數學模型分為：模型、 模型、模型。11、控制系統的分析法有： 、。12、和準確性是對自動控制系統性能的基本要求。13、二階振蕩環節的標準傳遞函數是 o14、一階系統目的單位階躍響應為 o15、二階系統的阻尼比士在范圍時，響應曲線為非周期過程。16、在單位斜坡輸入信號作用下，R型系統的穩態誤差ess=。17、單位斜坡函數t的拉氏變換為。18、在單位斜坡輸入信號作用下，I型系統的穩態誤差ess=19、當且僅當閉環控制系統傳遞函數的全部極點都具有 時，系統是穩定的。20、線性定常系統的傳遞函數，是在 條

14、件下，系統輸出信號的拉氏變換與輸入信號的拉氏變換的比。21、控制系統的校正方式有： ; ; ; 。22、反饋控制系統是根據給定值和的偏差進行調節的控制系統。23、在某系統特征方程的勞斯表中，若第一列元素有負數，那么此系統 。24、根據根軌跡繪制法則，根軌跡的起點起始于 ,根軌跡的終點終止于 025、若根軌跡位于實軸上兩個相鄰的開環極點之間，則這兩個極點之間必定存在點。26、線性定常系統在正弦信號輸入時，穩態輸出與輸入的相位移隨頻率而變化的函數關系稱為 027、設系統的頻率特性為G(jo)=R(j+jI(，則R稱為。28、在小遲延及低頻情況下，遲延環節的頻率特性近似于 的頻率特性。29、I型系統

15、極坐標圖的奈氏曲線的起點是在相角為 的無限遠處。30、根據幅相曲線與對數幅頻、相頻曲線的對應關系，幅相曲線單位因上一點對應對數幅頻特性的 線，幅相曲線單位圓外對應對數幅頻特性的 范圍。31、用頻率校正法校正系統，在不影響系統穩定性的前提下，為了保證穩態誤差要求，低頻段 要充分大，為保證系統的動態性能，中頻段的斜率為,為削弱噪聲影響，高頻段增益要 。32、利用滯后網絡進行串聯校正的基本原理是：利用校正網絡對高頻信號幅值的 特性，使已校正系統的 下降，從而使系統獲得足夠的 。33、超前校正是將超前網絡的交接頻率1/aT和1/T選擇在待校正系統 的兩 邊，可以使校正后系統的 和 滿足性能指標要求。3

16、4、根據對數頻率穩定判據判斷系統的的穩定性，當幅頻特性穿越 0db線時，對應 的相角裕度丫<0,這時系統是;當相頻特性穿越180。線時，對應的幅頻特 性h<0,這時系統是 o35、在頻域設計中，一般地說，開環頻率特性的低頻段表征了閉環系統的 ;開 環頻率特性的中頻段表征了閉環系統的 ;開環頻率特性的高頻段表征了閉環系 統的;36、滯后校正裝置最大滯后角的頻率 際=。37、0型系統對數幅頻特性低頻段漸近線的斜率為 dB/deG高度為20lgKp。38、串聯校正裝置可分為超前校正、滯后校正和 o39、積分環節的對數幅頻特性曲線是一條直線，直線的斜率為 dB/dec。 40、在離散控制系

17、統中有二個特殊的環節，它們是 和。自動控制原理填空題復習（一）1 .對于一個自動控制的性能要求可以概括為三個方面：穩定性、快速性、準確性 。2 .反饋控制系統的工作原理是按偏差講行捽制：捽制作用使偏差消除 或減小，保證系統的輸出量按給定輸入的要求變化。3 .系統的傳遞函數只與系統 本身有關、而與系統的輸入無關閉環4 .自動控制系統按控制方式分，基本控制方式有：開環捽制系統 控制系統、混合控制系統三種。5 .傳遞函數G(S)的拉氏反變換是系統的單位階躍 響應。6 .線性連續系統的數學模型有 電機轉速自動控制系統。7 . 系統開環頻率特性的低頻段，主要是由慣性 環節和一階微分環節來確定。8 .穩定

18、系統的開環幅相頻率特性靠近(-1, j0)點的程度表征了系統的相對 穩定性，它距離(-1, j0)點越 遠，閉環系統相對穩定性就越高。9 .頻域的相對穩定性常用相角裕度和 幅值裕度 表示,工程上常用這里兩個量來估算系統的時域性能指標。210 .某單位反饋系統的開環傳遞函數G(S)=,則其開環頻率特性是s(s 5)3T：()-tan10.2 -22 ,開環幅頻特性是 A(») ,2=,開環.25 4 對數頻率特性曲線的轉折頻率為 。211 .單位負反饋系統開環傳遞函數為 G(S)=,在輸入信號r(t尸sint作s(s 5)用下，系統的穩態輸出Css(t)=,系統的穩態誤差e；s(t)=

19、12 .開環系統的頻率特性與閉環系統的時間響應有關。開環系統的低頻段表征閉環系統的穩定性 ：開環系統的中頻段表征閉環系統的動態性能 ；開環系統的高頻段表征閉環系統的 抗干擾能 力 。自動控制原理填空題復習(二)1、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、復合控制有兩種基本形式：即按 參考輸入的前饋復合控制和按亞的前饋復合控制。3、兩個傳遞函數分別為G1(s)與G2(s)的環節，以并聯方式連接，具等效傳遞函數為 G(s),則 G(s)為 G(s)+G2(s)(用 G1(s)與 G2(s)表示)。0.2t L -0.5t5、若某系統的單位脈沖響應為g(t) =10e

20、 5e則該系統的傳遞函數G(s)為s 0.2s s 0.5s6、根軌跡起始于開環極點 ，終止于開環零點或無窮遠。10 i7、設某最小相位系統的相頻特性為巴M=tg 90 -tg 皿),則該系統的開環傳遞函數為KP(1 s)s(Ts - 1)8、 PI控制器的輸入一輸出關系的時域表達式是Kp tm(t)=Kpe(t)，0e(t)dtTi1 、 . -其相應的傳遞函數為_Gc(s)=Kp(1+一),由于積分環節的引入，可以改善 Tis'系統的穩定性能。自動控制原理填空題復習(三)1、在水箱水溫控制系統中，受控對象為水箱 ,被控量為丞2、自動控制系統有兩種基本控制方式，當控制裝置與受控對象之

21、間只有順 向作用而無反向聯系時，稱為開環控制系統；當控制裝置與受控對象之間不但有順向作用而且還有反向聯系時，稱為閉環控制系統；含有測速發電機的電動機速度控制系統，屬于閉環控制系統。3、穩定是對控制系統最基本的要求，若一個控制系統的響應曲線為衰減振 蕩，則該系統穩定。判斷一個閉環線性控制系統是否穩定，在時域分析中采用勞斯判據；在頻域分析中采用奈奎斯特判據 。4、傳遞函數是指在 0初始條件下、線性定常控制系統的輸入拉氏變換與輸出拉氏變換 之比。5、設系統的開環傳遞函數為K2("s+1) ,則其開環幅頻特性為 勺2.+1 , s2(Ts 1),2.T2 2 1相頻特性為 arctan-18

22、0c，-arctanTo 。6、頻域性能指標與時域性能指標有著對應關系，開環頻域性能指標中的幅值穿越頻率0c對應時域性能指標 調整時間ts_,它們反映了系統動態過程的快速性 。自動控制原理填空題復習(四)1、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 件和 準確性。2、控制系統的 輸出拉氏變換與輸入拉氏變換在零初始條件下的比值稱為傳遞函數。一階系統傳函標準形式是G(s)=,二階系統傳函標準形式是Ts 12G(s)=-2。s . 2 .，ns T，n3、在經典控制理論中，可采用勞斯判據、根軌跡法或奈奎斯特判據等 方法判斷線性控制系統穩定性。4、控制系統的數學模型，取決于系統結

23、構和 參數，與外作用及初 始條件無關。5、線性系統的對數幅頻特性，縱坐標取值為201gA ( s),橫坐標為lg_(8)_°6、奈奎斯特穩定判據中，Z = P - R，其中P是指 右半S平面的開環極點 個數，Z是指 右半S平面的閉環極點個數 ，R指 奈氏曲線逆時針方 向包圍(-1, j0 )整圈數。7、在二階系統的單位階躍響應圖中，ts定義為調整時間。/%是 超 <t8、PI控制規律的時域表達式是m(t) = Kpe(t)+p J e(t)dt。P I D 控制規Ti-0律的傳遞函數表達式是_Gc(s)=Kp(1 + ) 一pTis9、設系統的開環傳遞函數為,則其開環幅頻特性為

24、s(T1s 1)(T2s 1)A(o)=-K1, 相 頻 特 性 為,.(T )2 1(T2 )2 14(9)= -90O -tg 1(丁便)-tg -(?2«),0 自動控制原理填空題復習(五)1、對于自動控制系統的性能要求可以概括為三個方面，即：穩定性、準確性 和 快諫性,其中最基本的要求是穩定性 。2、若某單位負反饋控制系統的前向傳遞函數為 G(s),則該系統的開環傳遞函數為 G (s)。3、能表達控制系統各變量之間關系的數學表達式或表示方法，叫系統的數 學模型，在古典控制理論中系統數學模型有 微分方程、傳遞函數 等。4、判斷一個閉環線性控制系統是否穩定，可采用勞斯判據、 根軌

25、奈奎斯特判據等方法。5、設系統的開環傳遞函數為K,則其開環幅頻特性為s(T1s 1)(T2s 1)A(co) = :/, (T1 )2 1(T2 )2 1相頻特性為華=-90° -tg(丁便)tg 什2酊)。6、 PID控制器的輸入一輸出關系的時域表達式是m(t) =Kpe(t)+Kp °te(t)dt +KpT-de(t) , I idt1其相應的傳遞函數為 _Gc(s)=Kp (1一 +TS。)Ts7、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。自動控制原理填空題復習(六)G(s)=1 .某典型環節的傳遞函數是s + 2 ,則系統的時間常數是0.502 .

26、延遲環節不改變系統的幅頻特性，僅使 相頻特性發生變化。3 .若要全面地評價系統的相對穩定性，需要同時根據相位裕量和幅值裕量 來做出判斷。4 . 一般講系統的加速度誤差指輸入是階躍信號 所引起的輸出位置上的誤差。5 .輸入相同時，系統型次越高，穩態誤差越 辿。6 .系統主反饋回路中最常見的校正形式是串聯校正和反饋校正。7.已知超前校正裝置的傳遞函數為Gc(s)=2s 10.32s 1其最大超前角所對應的頻率6 m_1.25。8.若系統的傳遞函數在右半S平面上沒有開環零點和開環極點，則該系統稱作最小相位系統。9、對控制系統性能的基本要求有三個方面：穩定性、 快速性 、準確性。10、傳遞函數的定義：在 0初始條件下、線性定常系統輸出量的拉氏變換與系統輸入量的拉氏變換變換之比。11、控制系統穩定的充分必要條件是：系統的全部閉環極點都在復平面的左半平面上。12、增加系統開環傳遞函數中的 積分 環節的個數、即提高系統的型別，可改善 其穩態精度。13、頻率特性法主要是通過系統的開環頻率特性來分析閉環系統性能的,可避 免繁雜的求解運算，計算量較小。自動控制原理填空題復習(七1