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自动控制原理学习资料

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《自动控制原理》学习资料第一章 自动控制概论1、教学目的: 掌握自动控制系统组成结构和基本要素,理解自动控制的基本控制方式和对系统的性能要求,了解一些实际自动控制系统的控制原理。

2、基本要求: 掌握基本概念:自动控制、反馈、控制系统的构成。

要求初步了解如何由系统原理图形成系统的原理方块图及判别控制方式的方法。

要求初步了解本门课程的意义与作用。

一、自动控制的任务通常,在自动控制技术中,把工作的机器的设备称为被控对象,把表征这些机器设备工作状态的物理参量称为被控量,而对这些物理参量的要求值称为给定值或希望值(或参考输入)。

则控制的任务可概括为:使被控对象的被控量等于给定值。

下面通过具体例子来说明自动控制和自动控制系统的概念。

图1-1 水位自动控制系统水位自动控制系统:控制任务:维持水箱内水位恒定;控制装置:气动阀门、控制器;受控对象:水箱、供水系统;被控量:水箱内水位的高度;给定值:控制器刻度盘指针标定的预定水位高度;测量装置:浮子;比较装置:控制器刻度盘;干扰:水的流出量和流入量的变化都将破坏水位保持恒定;由此可见:自动控制即没有人直接参与的控制,其基本任务是:在无人直接参与情况下,只利用控制装置操纵被控对象,使被控制量等于给定值。

自动控制系统:指能够完成自动控制任务的设备,一般由控制装置和被控对象组成。

二、自动控制的基本方式图1-2 自动控制方框图在上图中,除被控对象外的其余部分统称为控制装置,其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。

下面根据不同的信号源来分析自动控制的几种基本控制方式:按给定值操纵的开环控制;按干扰补偿的开环控制;按偏差调节的闭环控制。

1、按给定值操纵的开环控制开环控制——系统的输出端与输入端之间不存在反馈回路,输出量对系统的控制作用没有影响。

自动控制原理复习资料

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一、单选题(共20题,40分)1、在伯德图中反映系统抗高频干扰能力的是( )(2.0)A、低频段B、中频段C、高频段D、无法反应正确答案: C2、设单位负反馈控制系统的开环传递函数G(s)=,其中K>0,a>0,则闭环控制系统的稳定性与()o(2.0)A、K值的大小有关B、a值的大小有关C、a和K值的大小有关D、a和K值的大小无关正确答案: D3、关于线性系统稳态误差,正确的说法是:( )(2.0)A、一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差B、C、增大系统开环增益K可以减小稳态误差D、增加积分环节可以消除稳态误差,而且不会影响系统稳定性正确答案: C4、传递函数定义线性定常系统在零初始状态下系统输出拉氏变换与输入拉氏变换之()。

(2.0)A、积B、比C、和D、差正确答案: B5、下列系统中属于不稳定的系统是( )。

(2.0)A、闭环极点为的系统B、闭环特征方程为的系统C、阶跃响应为的系统D、脉冲响应为的系统正确答案: D6、系统开环对数幅频特性L(ω)中频段主要参数的大小对系统的()性能无影响。

(2.0)A、动态B、稳态C、相对稳定性D、响应的快速性正确答案: D7、设控制系统的开环传递函数为,该系统为( )(2.0)A、 0型系统B、Ⅰ型系统C、Ⅱ型系统D、Ⅲ型系统正确答案: B8、确定系统根轨迹的充要条件是()。

(2.0)A、根轨迹的模方程B、根轨迹的相方程C、根轨迹增益D、根轨迹方程的阶次正确答案: C9、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴,则系统的 ( )(2.0)A、准确度越高B、准确度越低C、响应速度越快D、响应速度越慢正确答案: D10、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的( )(2.0)A、低频段B、开环增益C、高频段D、中频段正确答案: D11、Z变换中复变量z的物理含义是什么?(2.0)A、滞后一个采样周期。

B、超前一个采样周期。

C、跟复变量s一样。

D、没有什么物理含义,就是为了计算方便。

自动控制原理知识点复习资料整理

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自动控制原理知识点总结第一章1、自动控制:是指在无人直接参与的情况下,利用控制装置操纵受控对象,是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。

2、被控制量:在控制系统中.按规定的任务需要加以控制的物理量。

3、控制量:作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星.也称控制输入。

4、扰动量:干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量,也称扰动输入或干扰掐入。

5、反馈:通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端,与输入信号相比较。

反送到输入端的信号称为反馈信号。

6、负反馈:反馈信号与输人信号相减,其差为偏差信号。

7、负反馈控制原理:检测偏差用以消除偏差。

将系统的输出信号引回插入端,与输入信号相减,形成偏差信号。

然后根据偏差信号产生相应的控制作用,力图消除或减少偏差的过程。

8、自动控制系统的两种常用控制方式是开环控制和闭环控制。

9、开环控制:控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系特点:开环控制实施起来简单,但抗扰动能力较差,控制精度也不高。

10、闭环控制: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,既有被控量对被控过程的影响。

主要特点:抗扰动能力强,控制精度高,但存在能否正常工作,即稳定与否的问题。

11、控制系统的性能指标主要表现在:(1)、稳定性:系统的工作基础。

(2)、快速性:动态过程时间要短,振荡要轻。

(3)、准确性:稳态精度要高,误差要小。

12、实现自动控制的主要原则有:主反馈原则、补偿原则、复合控制原则。

第二章1、控制系统的数学模型有:微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性。

2、传递函数:在零初始条件下,线性定常系统输出量的拉普拉斯变换域系统输入量的拉普拉斯变换之比3、求传递函数通常有两种方法:对系统的微分方程取拉氏变换,或化简系统的动态方框图。

对于由电阻、电感、电容元件组成的电气网络,一般采用运算阻抗的方法求传递函数。

4、结构图的变换与化简化简方框图是求传递函数的常用方法。

《自动控制原理》开卷考试期末复习题

《自动控制原理》开卷考试期末复习题

自动控制原理复习资料一、选择题1、如果系统输入的信号大多具有突变性质时,应选用( A )作为实验信号。

A.阶跃函数 B.斜坡函数C.抛物线函数 D.脉冲函数2、上升时间是指响应曲线从稳态值10%上升到( C )所需要的时间。

A.50% B.60%C.90% D.100%3、等加速度函数指的是( C )。

A.阶跃函数 B.斜坡函数C.抛物线函数 D.脉冲函数4、( D )是单位阶跃信号对时间的一阶导数。

A.开环传递函数的极点B.开环传递函数的零点C.闭环传递函数的极点D.闭环传递函数的零点5、对于高阶系统,系统的( D )决定了系统瞬态响应曲线的形状。

A.零点 B.极点C.零点或极点 D.零点和极点6、非线性元件的描述函数类似于线性元件的( D )。

A.幅值特性 B.幅频特性C.斜率特性 D.频率特性7、与负反馈系统的根轨迹方程相比,正反馈根轨迹的幅值条件( B ),辐角条件()。

A.相同,相同 B.相同,不同C.不同,相同 D.不同,不同8、定值控制系统也叫( A )。

A.恒值控制系统 B.随动控制系统C.复合控制系统 D.伺服控制系统9、( B )反映系统响应的快速性。

A.峰值时间 B.调节时间C.延滞时间 D.上升时间10、对于二阶系统,调节时间只取决于特征根的( A )。

A.实部 B.虚部C.实部和虚部 D.不能确定11、相平面图的对称性可以从( C )来判断。

A.相轨迹 B.相轨迹的频率C.相轨迹的斜率 D.相轨迹的幅值12、信号流图中不含有( B )A.节点 B.方框C.支路 D.增益13、某系统开环传递函数为10()(1)G ss s=+,则当输入为2()43r t t=+时,系统的稳态误差为(D)。

A.10 B.0.1C.2.5 D.∞14、根轨迹的分支数等于特征方程的阶次,即( C )。

A.开环零点数mB.开环极点数nC.开环零点数m和开环极点数n中的较大者D.开环零点数m和开环极点数n中的较小者15、典型环节中,( A )的幅频特性和相频特性都是常量。

自动控制原理复习资料

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第二章 控制系统的数学模型1、传递函数(线性系统在零初始状态,脉冲输入下的响应)2、计算系统的传递函数1)列写常微分方程,得到输入r(t)与c(t)的常微分方程,再使用拉普拉斯变换为频域形式(记得系统初始状态为零),求取)()(s R s C 。

2)一些最基本的拉普拉斯变换公式as A Ae s A At s A At sA A s R s dtt r d s Y s dtt y d atnnnn+⇔⇔⇔⇔⇔⇔-,21,,),()(),()(322 3)进行反拉普拉斯变换时,即将系统的频域表达式转换成为时域表达式,一般采用部分分式分解的方法,求其中的系数时用到了留数法,见p63例2-35。

4)系统的开环传递函数与闭环传递函数的异同,注意开环传递函数和单位负反馈系统闭环传递函数之间的数学关系。

对单位负反馈系统,即H(s)=1,开环和闭环传递函数关系)()(1)(,)(11)(s s s G s G s ΦΦ-=+=Φ。

3、结构图化简和梅逊增益公式 1)理解一些基本概念比较点,引出点,前向通路,回路2)结构图化简的基本原则:保持前向通路传递函数不变,保持回路传递函数不变3)化简规则包括:引出点的前(后)移动,比较点的前(后)移动,并联相加,串联相减,回路等效(见下图)。

4)根据信号流图使用梅逊增益公式计算传递函数步骤:(a )找出所有回路,并列写回路传递函数i L ;(b)找出所有前向通路,并列写前向通路的传递函数k P ;(c )判断是否存在互不接触的独立回路,并根据公式 (11)-⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-=∆∑∑=≠ni n j i j i i L L L 计算分母∆,其中第i 个和第j 个回路互不接触;(d )利用相同的原理计算(a )中与第k 条前向通路不接触的回路的k ∆;(e )根据梅逊增益公式∆∆∑=mk kkP 1计算系统输入到输出的传递函数)()(s R s C 。

第二章 典型习题答案课本的以下典型例题,要认真看一下,最好能试做一下。

《自动控制原理》章节试题及答案(大学期末复习资料)

《自动控制原理》章节试题及答案(大学期末复习资料)

第一章 自动控制的一般概念习题及答案1-1 根据题1-15图所示的电动机速度控制系统工作原理图,完成:(1) 将a ,b 与c ,d 用线连接成负反馈状态;(2) 画出系统方框图。

解 (1)负反馈连接方式为:d a ↔,c b ↔;(2)系统方框图如图解1-1 所示。

1-2 题1-16图是仓库大门自动控制系统原理示意图。

试说明系统自动控制大门开、闭的工作原理,并画出系统方框图。

图1-16 仓库大门自动开闭控制系统解 当合上开门开关时,电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压,偏差电压经放大器放大后,驱动伺服电动机带动绞盘转动,将大门向上提起。

与此同时,和大门连在一起的电刷也向上移动,直到桥式测量电路达到平衡,电动机停止转动,大门达到开启位置。

反之,当合上关门开关时,电动机带动绞盘使大门关闭,从而可以实现大门远距离开闭自动控制。

系统方框图如图解1-2所示。

1-3 图1-17为工业炉温自动控制系统的工作原理图。

分析系统的工作原理,指出被控对象、被控量和给定量,画出系统方框图。

图1-17 炉温自动控制系统原理图解 加热炉采用电加热方式运行,加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比,c u 增高,炉温就上升,c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制,该触点由可逆转的直流电动机驱动。

炉子的实际温度用热电偶测量,输出电压f u 。

f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较,得出偏差电压e u ,经电压放大器、功率放大器放大成a u 后,作为控制电动机的电枢电压。

在正常情况下,炉温等于某个期望值T °C ,热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。

此时,0=-=f r e u u u ,故01==a u u ,可逆电动机不转动,调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上,使c u 保持一定的数值。

这时,炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量,形成稳定的热平衡状态,温度保持恒定。

自动控制原理复习1资料

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(1)一、填空(每空1分,共18分)1.自动控制系统的数学模型有 微分方程 、 传递函数 、 频率特性 、 结构图 共4种。

2.连续控制系统稳定的充分必要条件是 闭环极点位于S 平面左侧 。

离散控制系统稳定的充分必要条件是 系统的特性方程的根都在Z 平面上以原点为圆心的单位圆内。

3.某统控制系统的微分方程为:dtt dc )(+0.5C(t)=2r(t)。

则该系统的闭环传递函数 Φ(s)= ;该系统超调σ%= ;调节时间t s (Δ=2%)= 。

4.某单位反馈系统G(s)=)402.0)(21.0()5(1002+++s s s s ,则该系统是 4 阶二 型系统;其开环放大系数K= 62.5 。

5.已知自动控制系统L(ω)曲线为:则该系统开环传递函数G(s)= ;ωC = 。

6.相位滞后校正装置又称为 调节器,其校正作用是 。

7.采样器的作用是 ,某离散控制系统)()1()1()(10210TT e Z Z e Z G -----=(单位反馈T=0.1)当输入r(t)=t 时.该系统稳态误差为 。

二. 1.求图示控制系统的传递函数.求:)()(S R S C (10分)R(s)2.求图示系统输出C (Z )的表达式。

(4分)三、 计算1、 已知t Te tf 11)(--=求F (s )(4分)2、 已知)5(1)(2+=s s s F 。

求原函数f (t )(6分)3.已知系统如图示,求使系统稳定时a 的取值范围。

(10分)R (s )四.反馈校正系统如图所示(12分)求:(1)K f=0时,系统的ξ,ωn和在单位斜坡输入下的稳态误差e ss.(2)若使系统ξ=0.707,k f应取何值?单位斜坡输入下e ss.=?五.已知某系统L(ω)曲线,(12分)(1)写出系统开环传递函数G(s)(2)求其相位裕度γ(3)欲使该系统成为三阶最佳系统.求其K=?,γmax=?(1) (2) (3)六、已知控制系统开环频率特性曲线如图示。

自动控制原理 复习题及答案.概要

自动控制原理  复习题及答案.概要

自动控制原理1一、 单项选择题(每小题1分,共20分)1. 系统和输入已知,求输出并对动态特性进行研究,称为( )A.系统综合B.系统辨识C.系统分析D.系统设计2. 惯性环节和积分环节的频率特性在( )上相等。

A.幅频特性的斜率B.最小幅值C.相位变化率D.穿越频率3. 通过测量输出量,产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为( )A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件4. ω从0变化到+∞时,延迟环节频率特性极坐标图为( )A.圆B.半圆C.椭圆D.双曲线5. 当忽略电动机的电枢电感后,以电动机的转速为输出变量,电枢电压为输入变量时,电动机可看作一个( )A.比例环节B.微分环节C.积分环节D.惯性环节6. 若系统的开环传 递函数为2)(5 10+s s ,则它的开环增益为( ) A.1 B.2 C.5 D.107. 二阶系统的传递函数52 5)(2++=s s s G ,则该系统是( ) A.临界阻尼系统 B.欠阻尼系统 C.过阻尼系统 D.零阻尼系统8. 若保持二阶系统的ζ不变,提高ωn ,则可以( )A.提高上升时间和峰值时间B.减少上升时间和峰值时间C.提高上升时间和调整时间D.减少上升时间和超调量9. 一阶微分环节Ts s G +=1)(,当频率T1=ω时,则相频特性)(ωj G ∠为( ) A.45° B.-45° C.90° D.-90°10.最小相位系统的开环增益越大,其( )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11.设系统的特征方程为()0516178234=++++=s s s s s D ,则此系统 ( )A.稳定B.临界稳定C.不稳定D.稳定性不确定。

12.某单位反馈系统的开环传递函数为:())5)(1(++=s s s k s G ,当k =( )时,闭环系统临界稳定。

A.10B.20C.30D.4013.设系统的特征方程为()025103234=++++=s s s s s D ,则此系统中包含正实部特征的个数有( )A.0B.1C.2D.314.单位反馈系统开环传递函数为()s s s s G ++=652,当输入为单位阶跃时,则其位置误差为( )A.2B.0.2C.0.5D.0.0515.若已知某串联校正装置的传递函数为1101)(++=s s s G c ,则它是一种( ) A.反馈校正 B.相位超前校正C.相位滞后—超前校正D.相位滞后校正16.稳态误差e ss 与误差信号E (s )的函数关系为( )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 ∞→= 17.在对控制系统稳态精度无明确要求时,为提高系统的稳定性,最方便的是( )A.减小增益B.超前校正C.滞后校正D.滞后-超前18.相位超前校正装置的奈氏曲线为()A.圆B.上半圆C.下半圆D.45°弧线K,则实轴上的根轨迹为()19.开环传递函数为G(s)H(s)=ss)3(3A.(-3,∞)B.(0,∞)C.(-∞,-3)D.(-3,0)20.在直流电动机调速系统中,霍尔传感器是用作()反馈的传感器。

(完整word版)自动控制原理复习提纲(整理版)

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(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。

自动控制原理复习资料

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∑∆∆=i i i s s Q s H )()(1)(第一章:1 闭环系统(或反馈系统)的特征:采用负反馈,系统的被控变量对控制作用有直接影响,即被控变量对自己有控制作用 。

2 典型闭环系统的功能框图。

自动控制 在没有人直接参与的情况下,通过控制器使被控对象或过程按照预定的规律运行。

自动控制系统 由控制器和被控对象组成,能够实现自动控制任务的系统。

被控制量 在控制系统中.按规定的任务需要加以控制的物理量。

控制量 作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星.也称控制输入。

扰动量 干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量,也称扰动输入或干扰掐入。

反馈 通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端,与输入信号相比较。

反送到输入端的信号称为反馈信号。

负反馈 反馈信号与输人信号相减,其差为偏差信号。

负反馈控制原理 检测偏差用以消除偏差。

将系统的输出信号引回插入端,与输入信号相减,形成偏差信号。

然后根据偏差信号产生相应的控制作用,力图消除或减少偏差的过程。

开环控制系统 系统的输入和输出之间不存在反馈回路,输出量对系统的控制作用没有影响,这样的系统称为开环控制系统。

开环控制又分为无扰动补偿和有扰动补偿两种。

闭环控制系统 凡是系统输出端与输入端存在反馈回路,即输出量对控制作用有直接影响的系统,叫作闭环控制系统。

自动控制原理课程中所讨论的主要是闭环负反馈控制系统。

复合控制系统 复合控制系统是一种将开环控制和闭环控制结合在一起的控制系统。

它在闭环控制的基础上,用开环方式提供一个控制输入信号或扰动输入信号的顺馈通道,用以提高系统的精度。

自动控制系统组成 闭环负反馈控制系统的典型结构如图1.2所示。

组成一个自动控制系统通常包括以下基本元件1.给定元件 给出与被控制量希望位相对应的控制输入信号(给定信号),这个控制输入信号的量纲要与主反馈信号的量纲相同。

给定元件通常不在闭环回路中。

2.测量元件 测量元件也叫传感器,用于测量被控制量,产生与被控制量有一定函数关系的信号。

自动控制原理期末考试复习资料

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《自动控制原理》课程综合复习资料一、单选题1.关于自动控制系统的组成,下列说法正确的是()。

A.自动控制系统包括比较环节、控制器、执行器、被控对象和传感器五部分。

B.自动控制系统包括控制器、被控对象和传感器三部分。

C.自动控制系统包括控制器、执行器、被控对象和传感器四部分。

D.自动控制系统包括控制系统的输入、控制器、执行器、被控对象和传感器和控制系统输出等。

答案:C2.关于传递函数,下面说法正确的是()。

A.传递函数与微分方程的相互转化可以不用满足零初始条件。

B.传递函数能反映系统的物理结构。

C.系统传递函数分母的阶次n与分子的阶次m满足关系m>n。

D.传递函数只适合单输入单输出系统,不适合多输入多输出系统。

答案:D3.对复杂的结构图或信号流通图,系统的传递函数可以采用()直接求出。

A.终值定理B.初值定理C.方框图变换D.梅森增益公式答案:D4.一阶系统的单位阶跃响应曲线中,误差带选2%时,调节时间为()。

A.TB.2TC.3TD.4T答案:D5.一阶微分环节属于()类型的校正环节。

A.超前校正B.滞后校正C.先超前后滞后D.先滞后后超前 答案:A6.图中有几条回路()。

A.2条B.3条C.4条D.5条 答案:B7.信号流图特征式的计算公式为()。

A. B.C. D.答案:D8.图中有几条前向通道()。

A.2条B.3条C.4条D.5条 答案:C9.已知系统的闭环特征方程为32310330+++=s s s ,则系统实部为正的特征根个数有()。

A.0个1a b c d e f a bc defΔL L L L L L =---+∑∑∑1+a b c d e f abc defΔL L L L L L =++∑∑∑1+a b c d e f abcdefΔL L L L L L =-++∑∑∑1a b c d e f abc defΔL L L L L L =-+-+∑∑∑B.1个C.2个D.3个 答案:C10.已知系统的开环传递函数为()(1)(2)=++KG s s s s ,则闭环系统稳定的参数取值范围是()。

《自动控制原理》复习参考资料

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《自动控制原理》复习参考资料一、基本知识11、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。

自动控制原理总复习资料(完美)

自动控制原理总复习资料(完美)

自动控制原理总复习资料(完美)总复第一章的概念典型的反馈控制系统基本组成框图如下:输出量串连补偿放大执行元被控对元件元件件象--反馈补偿元件测量元件自动控制系统有三种基本控制方式:反馈控制方式、开环控制方式和复合控制方式。

基本要求可以归结为稳定性(长期稳定性)、准确性(精度)和快速性(相对稳定性)。

第二章要求:1.掌握运用拉普拉斯变换解微分方程的方法。

2.牢固掌握传递函数的概念、定义和性质。

3.明确传递函数与微分方程之间的关系。

4.能熟练地进行结构图等效变换。

5.明确结构图与信号流图之间的关系。

6.熟练运用梅森公式求系统的传递函数。

例1:某一个控制系统动态结构图如下,求系统的传递函数。

C1(s)C2(s)C(s)C1(s)G1(s)G2(s)G3(s)R1(s)R2(s)R1(s)R2(s)传递函数为:C(s) = G1(s)C1(s) / [1 -G1(s)G2(s)G3(s)R1(s)R2(s)]例2:某一个控制系统动态结构图如下,求系统的传递函数。

C(s)C(s)E(s)E(s)R(s)N(s)R(s)N(s)C(s)G1(s)G2(s)-G2(s)传递函数为:C(s) = G1(s)C(s) / [1 + G1(s)G2(s)H(s)N(s)]例3:i1(t)R1 i2(t)R2R(s)+u1(t) c1(t)C1 C2 r(t)I1(s)+U1(s)112+I2(s)将上图汇总得到:R1I1(s)U1(s)C1s r(t)-u(t) = i(t) R U1(s)u(t) = [i(t) - i(t)]dt Cu(t) - c(t) = i(t)Rc(t) = i(t)dtCI2(s)R2KaC(s)1C2s(b)C(s) R(s)+R1C1sR2C2s1Ui(s)1/R11/C1sIC(s)1/R21/C2s10rad/s,试求系统的传递函数、特征方程、极点位置以及阻尼比和固有频率的物理意义。

自动控制原理参考文献.doc

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自动控制原理填空题复习(答案仅供参考)

自动控制原理填空题复习(答案仅供参考)

自动1. 对于一个自动控制的性能要求可以概括为三个方面: 稳定性 、 快速性 、 准确性 。

2. 反馈控制系统的工作原理是按 偏差 进行控制,控制作用使 偏差 消除或减小,保证系统的输出量按给定输入的要求变化。

3. 系统的传递函数只与系统 本身 有关,而与系统的输入无关。

4. 自动控制系统按控制方式分,基本控制方式有:开环控制系统 、 闭环控制系统 、混合控制系统 三种。

5. 传递函数G(S)的拉氏反变换是系统的单位 阶跃 响应。

6. 线性连续系统的数学模型有 电机转速自动控制系统。

7. ★系统开环频率特性的低频段,主要是由 惯性 环节和 一阶微分 环节来确定。

8. 稳定系统的开环幅相频率特性靠近(-1,j0)点的程度表征了系统的相对稳定性,它距离(-1,j0)点越 远 ,闭环系统相对稳定性就越高。

9. 频域的相对稳定性常用 相角裕度 和 幅值裕度 表示,工程上常用这里两个量来估算系统的时域性能指标。

10. 某单位反馈系统的开环传递函数2()(5)G S s s =+,则其开环频率特性是2-2.0tan -)(1πωωϕ-= ,开环幅频特性是424252)(A ωωω+=,开环对数频率特性曲线的转折频率为 。

11. 单位负反馈系统开环传递函数为2()(5)G S s s =+,在输入信号r(t)=sint 作用下,,系统的稳态输出c ss (t)= , 系统的稳态误差e ss (t)= .12. 开环系统的频率特性与闭环系统的时间响应有关。

开环系统的低频段表征闭环系统的 稳定性 ;开环系统的中频段表征闭环系统的 动态性能 ;开环系统的高频段表征闭环系统的 抗干扰能力 。

自动控制原理填空题复习(二)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、复合控制有两种基本形式:即按 参考输入 的前馈复合控制和按 扰动 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 G 1(s)+G 2(s) (用G 1(s)与G 2(s) 表示)。

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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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