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《自动控制原理》复习参考资料(DOC)

1、反馈控制又称偏差控制,其控制作用是通过输入量与反馈量的差值进行的。

2、闭环控制系统又称为反馈控制系统。

3、在经典控制理论中主要采用的数学模型是微分方程、传递函数、结构框图和信号流图。

4、自动控制系统按输入量的变化规律可分为恒值控制系统、随动控制系统与程序控制系统。

5、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面,即:稳定性、快速性和准确性。

6、控制系统的数学模型,取决于系统结构和参数, 与外作用及初始条件无关。

7、两个传递函数分别为G1(s)与G2(s)的环节,以并联方式连接,其等效传递函数为G1(s)+G2(s),以串联方式连接,其等效传递函数为G1(s)*G2(s)。

8、系统前向通道传递函数为G(s),其正反馈的传递函数为H(s),则其闭环传递函数为G(s)/(1- G(s)H(s))。

9、单位负反馈系统的前向通道传递函数为G(s),则闭环传递函数为G(s)/(1+ G(s))。

10、典型二阶系统中,ξ=0.707时,称该系统处于二阶工程最佳状态,此时超调量为4.3%。

11、应用劳斯判据判断系统稳定性,劳斯表中第一列数据全部为正数,则系统稳定。

12、线性系统稳定的充要条件是所有闭环特征方程的根的实部均为负,即都分布在S平面的左平面,。

13、随动系统的稳态误差主要来源于给定信号,恒值系统的稳态误差主要来源于扰动信号。

14、对于有稳态误差的系统,在前向通道中串联比例积分环节,系统误差将变为零。

15、系统稳态误差分为给定稳态误差和扰动稳态误差两种。

16、对于一个有稳态误差的系统,增大系统增益则稳态误差将减小。

17、对于典型二阶系统,惯性时间常数T愈大则系统的快速性愈差。

18、应用频域分析法,穿越频率越大,则对应时域指标t s 越小,即快速性越好19最小相位系统是指S 右半平面不存在系统的开环极点及开环零点。

20、按照校正装置在系统中的不同位置,系统校正可分为串联校正、反馈校正、 补偿校正与复合校正四种。

21、对于线性系统,相位裕量愈大则系统的相对稳定性越好。

22、根据校正装置的相位特性,比例微分调节器属于相位超前校正装置,比例积分调节器属于相位滞后校正装置,PID 调节器属于相位滞后-超前校正装置。

23、PID 调节中的P 指的是比例控制器,I 是积分控制器,D 是微分控制器。

24、离散系统中信号的最高频谱为ωmax ,则采样频率ωs 应保证ωs>=2ωmax 条件。

26、在离散控制系统分析方法中,把差分方程变为代数方程的数学方法为Z 变换。

27、离散系统中,两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节,以串联方式连接,连接点有采样开关,其等效传递脉冲函数为G 1(z)G 2(z);连接点没有采样开关,其等效传递脉冲函数为G 1G 2(z)。

28、根据系统的输出量是否反馈至输入端,可分为开环控制系统与闭环控制系统。

29、家用空调温度控制、电梯速度控制等系统属于闭环控制系统;30、经典控制理论的分析方法主要有时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法。

二、基本知识21、开环控制系统的的特征是没有( C )A.执行环节B.给定环节C.反馈环节D.放大环节2、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的( B )A 、低频段B 、中频段C 、高频段D 、均无关3、若系统的开环传递函数为10)(5 50+s s ,则它的开环增益为( A ) A.5 B.10 C.50 D.1004、已知系统的开环传递函数为50(21)(5)s s ++,则该系统的开环增益为 ( C )。

A 、 50 B 、25 C 、10 D 、55、开环频域性能指标中的相角裕度γ对应时域性能指标( A ) 。

A 、超调%σB 、稳态误差ss eC 、调整时间s tD 、峰值时间p t6、一般为使系统有较好的稳定性,希望相位裕量 γ 为( C )A.0~15︒B.15︒~30︒C.30︒~60︒D.60︒~90︒7、若系统的传递函数在右半S 平面上没有零点和极点,则该系统称作( B )A.非最小相位系统B.最小相位系统C.不稳定系统D.振荡系统8、关于传递函数,错误的说法是 ( B )A 传递函数只适用于线性定常系统;B 传递函数不仅取决于系统的结构与参数,给定输入和扰动对传递函数也有影响;C 传递函数一般是为复变量s 的真分式;D 闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。

9、下列哪种措施对改善系统的精度没有效果 ( C )。

A 、增加积分环节B 、提高系统的开环增益KC 、增加微分环节D 、引入扰动补偿10、某系统的传递函数是()s e s s G τ-+=121,则该可看成由( C )环节串联而成。

A.比例、延时 B.惯性、导前 C.惯性、延时 D.惯性、比例 11、某系统的传递函数是())1(1+=s s s G ,则可等效为( B )环节串联。

A.比例、积分 B.积分、惯性 C.惯性、微分 D.微分、比例12、为了消除存在稳态误差的系统的误差,可采用串联( D )进行校正。

A.比例校正装置B. 比例微分校正装置C.微分校正装置D. 比例积分校正装置13、若某最小相位系统的相角裕度0γ>,则下列说法正确的是 ( C )。

A 、不稳定;B 、只有当幅值裕度1g k >时才稳定;C 、稳定;D 、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。

14、最小相位系统的开环增益越大,其( D )A.振荡次数越多B.稳定裕量越大C.相位变化越小D.稳态误差越小15、稳态误差e ss 与误差信号E (s )的函数关系为( B )A.)(lim 0s E e s ss →=B.)(lim 0s sE e s ss →= C.)(lim s E e s ss ∞→= D.)(lim s sE e s ss ∞→= 16、若某串联校正装置的传递函数为1011001s s ++,则该校正装置属于( B )。

A 、超前校正 B 、滞后校正 C 、滞后-超前校正 D 、不能判断17、对于离散控制系统,下例说法错误的是( D )A. 计算机控制系统是离散控制系统的一种形式B. 脉冲传递函数与采样开关的位置有关C. Z 变换是拉普拉斯变换的一种特殊形式D. 零阶保持器是信号采样装置18、对于离散控制系统,下例说法错误的是( C )A. 脉冲传递函数与采样开关的位置有关B. 零阶保持器是信号复现元件C.拉普拉斯变换的定理不适用于Z 变换D. 采样定理又称香农定理19、.当输入为单位斜坡且系统为单位负反馈时,对于II 型系统其稳态误差为( A )A.0B.0.1/kC.1/kD.∞20、II 型系统的对数幅频特性的低频段渐近线斜率为( B )A.–60(dB/dec )B.–40(dB/dec )C.–20(dB/dec )D.0(dB/dec )1、从工作原理角度来说,闭环控制系统由哪些元件或装置组成?指出图示闭环控制系统中1-7各部件分属什么元件或装置?闭环控制系统中的信号有哪些?指出图示闭环控制系统中信号a-e 分属什么信号?(参考分析例题:教材书第5页)2、衡量一个自动控制系统的性能指标有哪些?下图为某自动控制系统启动时的动态曲线,估算出它们的动态指标。

(参考分析例题:教材书第95页,实验二、实验三)(1)00.40.811.2y (t )t 122122===n n ωωζ:曲线:曲线12(2)(3)(4)3、自动控制系统实物装置的定性分析。

(1)指出系统的被控量、给定量、扰动量、反馈量、偏差量;(2)分析其工作原理;(3)从给定量或扰动量变化开始,结合各环节功能与参数变化趋势,分析系统如何自动调节。

(1)(2)(3)(4)(参考分析例题:教材书第10页,例1-5)四、计算与作图1、数学模型的建立与分析(考核内容:数学模型的建立、实验电路的构建、系统框图作图、伯德图的绘制)2、建立下图电路的数学模型、系统框图、伯德图(R 0=100K Ω、R 1=1M Ω、R 2=200K Ω、C 1=2uF 、C 2=0.25uF )3、系统的传递函数)11.0(10)(+=s s s G ,试分析系统由哪些环节组成并画出系统的Bode 图。

4、系统误差分析,已知某负反馈系统的输入r(t)=2+4t ,计算系统的稳态误差。

(参考:教材书第151-153页,本系统输入信号可分解为一个阶跃信号与一个斜坡信号的叠加,分别计算两个信号的误差,再相加即为总误差。

注意本系统为非单位负反馈)5、系统结构如图,其中510)(1+=ssG,1)s(35)(2+=ssG,H(s)=2,又设r(t) = 2t,d(t) = 0.5•1(t),求系统的稳态误差。

(参考:分别计算给定误差与扰动误差,再相加即为总误差。

本系统为非单位负反馈)五、系统分析题1、已知最小相位系统的开环对数幅频特性()Lω和串联校正装置的对数幅频特性()cLω如下图所示,原系统的幅值穿越频率为24.3/crad sω=:1、写出原系统的开环传递函数()G s,并求其相角裕度γ,并判断其稳定性;2、写出校正装置的传递函数()cG s;3、写出校正后的开环传递函数()()cG s G s,画出校正后系统的开环对数幅频特性()GCLω。

0.01 0.1 1 10 1000.322024.340-20dB/dec-20dB/dec-40dB/dec-60dB/decωL0L c2、3、某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线0()L ω如图所示:1、写出该系统的开环传递函数)(0s G ;2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性。

3、求系统的相角裕度γ。

4、若系统的稳定裕度不够大,可以采用什么措施提高系统的稳定裕度?《自动控制原理》复习参考资料部分题目参考答案二、选择题:1-5,CBACA;6-10,CBBCC;11-15,BDCDB;16-20,BDCAB四、计算题:1、[解]系统框图如下图所示:(1)图中为比例系数可调的比例积分(PI)调节器,其传递函数。

由图可见,此运放反馈回路取样电压不是,而是经3.3K电位器与300电阻分压后的。

反馈电压的减小,相当反馈电阻增大为倍,因此其增益为其时间常数s(2)为比例环节。

(3)为比例微分环节,式中,(4)为惯性环节,式中,(5)为积分环节,式中(6)由于均为反相输入端输入,中均应带一负号,由于书中约定,为简化起见,一般将此负号省略,最终极性有实际状况确定。

此处由五个(奇数)环节,所以极性应变号,因此,此为负反馈。

其反馈系数由分压电路可知。

2、系统由比例环节、积分环节、惯性环节串联,形成单位负反馈,单独计算各环节计算过程略,系统框图略,伯德图参考如下3、解:系统有一比例环节:2010log 2010==K (1.5分)积分环节:s 1(1分) 惯性环节:11.01+s 转折频率为1/T=10 (1.5分)ω -450-90-1350-1800四、系统分析题第1题解:1、从开环波特图可知,原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节。

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