自动控制理论总复习
自动控制原理复习资料
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。
自动控制原理总复习
3.化简结构图求传递函数 ①结构图化简的方法有：
第二章
1、串联方框的简化 2、并联方框的简化 3、反馈连接方框的简化 4、比较点的移动 5、引出点移动
结构图化简原则
❖多个方框串联原则：总传递函数等于各方框传递函数之积。 ❖多个方框并联原则：总传递函数等于各方框传递函数之代数和。
有源校 正装置
无相移校正装置 相位超前校正装置 相位滞后校正装置 相位滞后—超前校正装置
4. 常用校正装置的特性
无源校正网络：电阻电容元件电路 有源校正网络：电阻电容元件电路+线性集成运算放大器
5. 串联校正的分类
1.串联超前校正：
利用超前网络的相角超前特性进行校正
2.串联滞后校正：
利用滞后网络的高频衰减特性进行校正
3.串联超前—滞后校正
第七章
1.为了从采样信号中不失真地复现原连续信号,采样周期T与频率
分量ωm的关系是：
2
T
2m
2.闭环系统脉冲传递函数形式的证明
闭环脉冲传递函数是闭环离散系统输出信号的Z变换与输入信
号的Z变换之比，即
(z) C(z) R(z)
P.276表7-3列出了典型的闭环离散系统及其输出的Z变换函数
G(s) 2(s 2) (s 1)(s 4)
G(s) (0.5s 1) (s 1)(0.25s 1)
第二章
2.传递函数的相关内容
③ 模态与闭环特征根的关系：e pit
④ 根据给定的零初条件下的系统阶跃响应形式，求得系统的 单位脉冲响应 第一步：根据给定的零初条件下的系统阶跃响应形式，写出闭 环传递函数的表达式； 第二步：得到系统输出s域的表达式； 第三步：对系统输出进行拉式反变换。
《自动控制系统》总复习资料整理总结及练习题库
• 8．正弦函数的拉氏变换是（ ）
• A G(s) 1 B
s
G(s) 1
s2 2
•
C
G(s)
s2
2
D
G(s)
s2
s
2
• 9. 一般为使系统有较好的稳定性,希望相角 裕度γ为（ ）
• A.0～15° B.15°～30° C.30°～ 60° D.60°～90°
• 10. 终值定理的数学表达式为（
• 解析：极点为-2和-5，在负实轴上，根据根 轨迹法，为B。
• 5, 某环节的传递函数是 G(s) 5s 3 2 ，则该 环节可看成由（ ）环节串联而组成s。
• A.比例、积分、滞后 B.比例、惯性、微分 C.比例、微分、滞后 D.比例、积分、微分
• 6. 二阶系统的传递函数 尼比ζ是（ ）
A、
B、
C、
D、与是否为单位反馈系统有关
，则该系统的闭环特征方程为
23、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的：
A、低频段
B、开环增益
C、高频段
D、中频段
24.已知单位反馈系统的开环传递函数为 时，系统的稳态误差是( )
A、 0 ； B、 ∞ ； C、 10 ； D、 20
，当输入信号是
25.关于P I 控制器作用，下列观点正确的有( ) A、 可使系统开环传函的型别提高，消除或减小稳态误差； B、 积分部分主要是用来改善系统动态性能的； C、 比例系数无论正负、大小如何变化，都不会影响系统稳定性； D、 只要应用P I控制规律，系统的稳态误差就为零。
R(s)
_
G1
G4
G2
G3
H1
C(s)
R(s)
自动控制理论复习提纲(1-5章)
自动控制理论复习提纲（第1章）1.什么是自动控制？2.什么是自动控制理论？包括那三大部分？3.经典理论和现代理论的特点是什么？4.什么是自动控制系统？5.什么是反馈控制原理？6.三种基本控制方式是什么？7.按输入量的变化规律，控制系统可以分为哪几类？8.对控制系统的基本要求是什么？9.典型输入信号包括哪几种？自动控制理论复习提纲（第2章）1.什么是数学模型？2.经典理论常用数学模型包括哪几种？3.什么是控制系统的运动模态？有什么决定？4.什么是传递函数？5.传递函数的三种表达式形式分别是什么？6.动态结构图的四种基本组成单元是什么？7.结构图的基本连接方式包括哪三种？8.结构图的化简规则有哪些？9.信号流图的组成单元包括哪两种？10.什么是梅逊公式？学会应用梅逊公式求闭环传递函数。
11.典型结构的几个闭环传递函数：Фr(s), Фn(s)，Фer(s)，Фen(s)自动控制理论复习提纲（第3章）1.什么是时域分析法？2.时域性能指标的定义。
3.二阶系统的数学模型：结构图、开环传递函数、闭环传递函数、五种阻尼状态及其响应特征。
4.欠阻尼二阶系统的单位阶跃响应：特征根表达式、响应表达式、性能指标关系式。
5.二阶系统的两种性能改善措施：结构、传函、特点。
6.什么是主导极点和偶极子？7.高阶系统的降阶方法。
8.什么是控制系统的稳定性？9.控制系统稳定的充分必要条件是什么？10.劳斯判据：充分必要条件、劳斯表的构造方法、两种特殊情况的处理方法。
11.劳斯判据的四种应用：判稳、求取不稳定根的个数、确定待定参会素的稳定范围、判断系统的相对稳定程度。
12.什么是误差和稳态误差？稳态误差的定义式。
13.稳态误差的一般计算式和简化计算式。
14.减小或消除稳态误差的三种措施是什么？自动控制理论复习提纲（第4章）1.什么是根轨迹？2.三种根轨迹方程分别是什么？3.8条根轨迹法则分别是什么？4.学会绘制四阶以下（含）系统根轨迹。
《自动控制原理》复习提纲
《自动控制原理》复习提纲自动控制原理复习提纲第一章：自动控制系统基础1.1自动控制的基本概念1.2自动控制系统的组成1.3自动控制系统的性能指标1.4自动控制系统的数学建模第二章：系统传递函数与频率响应2.1一阶惯性系统传递函数及特性2.2二阶惯性系统传递函数及特性2.3高阶惯性系统传递函数及特性2.4惯性环节与纯时延环节的传递函数2.5开环传递函数与闭环传递函数2.6频率响应曲线及其特性第三章：传递函数的绘制和分析3.1 Bode图的绘制3.2 Bode图的分析方法3.3 Nyquist图的绘制和分析3.4极坐标图的应用3.5稳定性分析方法第四章：闭环控制系统及稳定性分析4.1闭环控制系统4.2稳定性的概念和判据4.3 Nyquist稳定性判据4.4 Bode稳定性判据4.5系统的稳态误差分析第五章：比例、积分和微分控制器5.1比例控制器的原理和特性5.2积分控制器的原理和特性5.3微分控制器的原理和特性5.4比例积分(P)控制系统5.5比例积分微分(PID)控制系统第六章：根轨迹法6.1根轨迹的概念和基本性质6.2根轨迹的绘制方法6.3根轨迹法的稳定性判据6.4根轨迹设计法则6.5根轨迹法的应用案例第七章：频域设计方法7.1频域设计基本思想7.2平衡点反馈控制法7.3频域设计法的应用案例7.4系统频率响应的优化设计7.5频域方法的灵敏度设计第八章：状态空间分析和设计8.1状态空间模型的建立8.2状态空间的矩阵表示8.3状态空间系统的特性8.4状态空间系统的稳定性分析8.5状态空间设计方法和案例第九章：模糊控制系统9.1模糊控制的基本概念9.2模糊控制系统的结构9.3模糊控制器设计方法9.4模糊控制系统的应用案例第十章：遗传算法与控制系统优化10.1遗传算法的基本原理10.2遗传算法在控制系统优化中的应用10.3遗传算法设计方法和案例第十一章：神经网络及其应用11.1神经网络的基本概念和结构11.2神经网络训练算法11.3神经网络在控制系统中的应用11.4神经网络控制系统设计和优化方法第十二章：自适应控制系统12.1自适应控制的基本概念12.2自适应控制系统的结构12.3自适应控制器设计方法12.4自适应控制系统的应用案例第十三章：系统辨识与模型预测控制13.1系统辨识的基本概念13.2建模方法及其应用13.3模型预测控制的原理13.4模型预测控制系统设计和优化方法第十四章：多变量控制系统14.1多变量控制系统的基本概念14.2多变量系统建模方法14.3多变量系统稳定性分析14.4多变量系统控制器设计14.5多变量系统优化控制方法以上是《自动控制原理》的复习提纲，内容覆盖了自动控制系统的基本概念、传递函数与频率响应、传递函数的绘制和分析、闭环控制系统及稳定性分析、比例、积分和微分控制器、根轨迹法、频域设计方法、状态空间分析和设计、模糊控制系统、遗传算法与控制系统优化、神经网络及其应用、自适应控制系统、系统辨识与模型预测控制、多变量控制系统等知识点。
自动控制原理总复习
闭环控制
将系统的输出信号引回输入端，与输入信号相
比较，利 用所得的偏差信号进行控制，达到减小 偏差、消除偏差的目的。____ 构成闭环控制系统 的核心
闭环(反馈)控制系统的特点：
(1) 系统内部存在反馈，信号流动构成闭回路 (2) 偏差起调节作用
第一章 概述
控制系 统的组 成和结 构
控制系 统的三 个基本 要求
结构图
输入信号 输出信号 比较点，引出点 环节 环节传递函数
时域分析方法
一阶系统动态响应特点
典型二阶系统动态响应
输入 误差系数 误差
u (t )
k p limG ( s )
s 0
1 1 kp 1 kv 1 ka
稳态偏差分析
t t2 2
kv lim sG ( s )
s 0
ka lim s 2 G ( s )
1 s 1 s
s 积分 变量 变量的积分 滞后 记忆
4
惯性环节 G( s) 1 1 , y( s) x( s ) Ts 1 Ts 1
s 积分 滞后 记忆
常见的典型环节
5
n 2 1 振荡环节 G ( s ) 2 2 2 2 s 2n s n T s 2 Ts 1
频率域校正
并联校正 PID校正 超前校正
串联校正
Gc ( s ) aTs 1 ,a 1 Ts 1
滞后校正
Gc ( s )
bTs 1 ,0 b 1 Ts 1
校正装置
校正过程
串联超前校正（4）
(2) 串联超前校正 实质 — 利用超前网络相角超前特性提高系统的相角裕度
s 0
稳定性分析
自动控制原理总复习资料(完美)
总复习第一章的概念1、典型的反馈控制系统基本组成框图：2、自动控制系统基本控制方式：(1)、反馈控制方式；(2)、开环控制方式；(3)、复合控制方式。
3、基本要求的提法：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、掌握运用拉氏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、熟练运用梅逊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，试分别求系统的传递函数:)()(,)()(1211s R s C s R s C ，)()(,)()(2122S R S C s R s C 。
43213211243211111)()(,1)()()(G G G G G G G s R s C G G G G s G s R s C --=-=例2 某一个控制系统动态结构图如下，试分别求系统的传递函数：)()(,)()(,)()(,)()(s N S E s R s E s N s C s R s C 。
例例4、一个控制系统动态结构图如下，试求系统的传递函数。
X r5214323211)()(W W W W W W S X S X r c ++=例5 如图RLC 电路，试列写网络传递函数 U c (s)/U r (s).解: 零初始条件下取拉氏变换：例6某一个控制系统的单位阶跃响应为：t te et C --+-=221)(，试求系统的传递函数、微分方程和脉冲响应。
解：传递函数： )1)(2(23)(+++=s s s s G ，微分方程：)(2)(3)(2)(3)(22t r dt t dr t c dt t dc dtt c d +=++ 脉冲响应：t te et c 24)(--+-=例7一个控制系统的单位脉冲响应为t te et C ---=24)(，试求系统的传递函数、微分方程、单位阶跃响应。
自动控制原理重点内容复习总结
N 1 G2 H1 G1G2 H 2
N
-H2 G1
G2
-H1 1
1Y
Y G1G2 R G1G2H2 N 1 G2 H1 G1G2 H2
例2 描述系统的微分方程组如下，已知初始条件全部为零。
画出系统的方块图，并求解Y(s)/R(s)。
x1 x 2
R H1 x 2 G2 x1 x1
线性系统的性质：可叠加性和均匀性（齐次性）。 本学期研究的主要是线性定常系统。
4、建立系统的数学模型的两种方法： （1）机理分析法：（2）实验辨识法：
二、传递函数
控制原理复习总结 第二章 控制系统的数学模型
定义：初始条件为零 的线性定常系统: 输出的拉普拉斯
变换与输入的拉普拉斯变换之比。
基本性质：
R( s)
表2 给定信号输入下的给定稳态误差esr
0 型系统 1 型系统 2 型系统
阶跃输入r(t)=1
1 K 1 Kp=K
0
Kp=∞
0
Kp=∞
斜坡输入r(t)=t 抛物线输入r(t)=1/2t2
∞
Kv=0
∞
1 K
Kv=K
∞
0
Kv=∞
1 K
Ka=0 Ka=0 Ka=K
Kp — 稳态位置偏差系数 Kv — 稳态速度偏差系数 Ka — 稳态加速度偏差系数
Y R
1 s2
1
H1 s
G2 s
G1 s
G2 H1
1 G2s G1S s(s H1 G2H1s)
控制原理复习总结
第三章 控制系统的时域分析方法
主要内容：
1、一阶惯性系统的单位阶跃响应，T、K的物理意义。 2*、标准二阶系统的单位阶跃响应，ζ和ωn、ωd 的物理意义。 3、高阶闭环主导极点的概念 4* 、控制系统单位阶跃响应过程的质量指标，ts，tp，σ，n 5 * 、劳斯稳定判据 6 * 、控制系统稳态误差 7、常规PID调节器的控制规律(调节器的形式和作用的定性分析)
夏德钤自动控制理论(第4版)知识点总结笔记课后答案
第1章引论1.1复习笔记自动控制，就是采用控制装置使被控对象自动地按照给定的规律运行，使被控对象的一个或数个物理量能够在一定的精度范围内按照给定的规律变化。
一、开环控制和闭环控制自动控制系统有两种最基本的形式：开环控制和闭环控制。
1.开环控制（1）开环控制的框图开环控制的示意框图如图1-1所示图1-1 开环控制示意框图（2）开环控制的特点在控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控制作用，即系统的输出量对控制量没有影响。
2.闭环控制（1）闭环控制的框图闭环控制的示意框图如图1-2所示图1-2 闭环控制示意框图（2）闭环控制的特点在控制器与被控对象之间，不仅存在着正向作用，而且存在着反馈作用，即系统的输出量对控制量有直接影响。
二、自动控制系统的类型根据不同的分类方法，自动控制系统的类型有如下分类：1.随动系统与自动调整系统（1）随动系统：输入量总在频繁地或缓慢地变化，要求系统的输出量能够以一定的准确度跟随输入量而变化。
（2）自动调整系统：输入保持为常量，或整定后相对保持常量，而系统的任务是尽量排除扰动的影响，以一定准确度将输出量保持在希望的数值上。
2.线性系统和非线性系统（1）线性系统：组成系统的元器件的特性均为线性（或基本为线性），能用线性常微分方程描述其输入与输出关系的系统。
（2）非线性系统：组成系统的元器件中，只要有一个元器件的特性不能用线性方程描述，该系统即为非线性系统。
3.连续系统与离散系统（1）连续系统：各部分的输入和输出信号都是连续函数的模拟量。
（2）离散系统：某一处或数处的信号以脉冲列或数码的形式传递的系统。
4.单输入单输出系统与多输入多输出系统（1）单输入单输出系统：其输入量和输出量各为一个，系统结构较为简单。
（2）多输入多输出系统：其输入量和输出量多于一个，系统结构较为复杂，回路多。
5.确定系统与不确定系统（1）确定系统：系统的结构和参数是确定的、已知的，系统的输入信号（包括参考输入及扰动）也是确定的，可用解析式或图表确切表示。
东南大学《自动控制原理》复习总结
过阻尼系统（ ζ
1）：单位阶跃响应 c(t)
1
T2
1
1
e
t T1
T1
1
1
e
t T2
,t
0 ，T1
1 ωn(ζ ζ2
1)
，
T1
T2
T2
ωn(ζ
1 ζ2
1)
，调节时间
ts 最长，无超调；
临界阻尼系统（ ζ 1）：单位阶跃响应 c(t) 1 ωnteωnt eωnt ,t 0 ，调节时间 ts 较短，无超
出量能自动地跟踪给定量。减小了跟踪误差，提高了控制精度，此时系统抗干扰能力强，可 以抑制内外扰动。
开环控制系统
闭环控制系统
1-3 自动控制与自动控制系统 设计基本要求：在确保稳定性的前提下，要求系统的动态性能和稳态性能好，即快速、平稳、
准确，即响应动作要快，动态过程平稳，跟踪值要准确。 设计原则：保证系统的输出在给定性能要求的基础上跟踪输入信号，并且有一定的抗干扰能
微分环节：传递函数 G(s) s ；
一阶微分环节： G(s) Ts 1 ； 二阶微分环节： G(s) T 2s2 2ζTs 1 (T > 0 , 0 < ζ < 1)；
一阶惯性环节： G(s) 1 ； Ts 1
二阶振荡环节： G(s)
s2
ωn2 2ζωns
ωn2
(ωn >
0
,
所有闭环的极点均具有负实部位于 s 左半平面（不包括虚轴）的系统为稳定系统（劳斯判据）。
3-6 控制系统的稳态误差分析
若系统的开环传递函数 Go(s)
Ko sυ
Gn(s) ，则系统的开环增益
Ko
lim sυ
自动控制原理中及复习试题材料答案解析
自动控制原理中及复习试题材料答案解析(总9页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--《自动控制原理》综合复习资料一、简答题1、常见的建立数学模型的方法有哪几种各有什么特点解：分析法（机理建模法）、实验法（系统辨识）和综合法。
机理分析法：机理明确，应用面广，但需要对象特性清晰实验测试法：不需要对象特性清晰，只要有输入输出数据即可，但适用面受限综合法：以上两种方法的结合通常是机理分析确定结构，实验测试法确定参数，发挥了各自的优点，克服了相应的缺点2、常用改善二阶系统得措施有哪些，并对其简介？比例—微分控制；测速反馈控制；解：比例—微分控制：系统同时受误差信号和误差微分信号的双重控制，可改善系统性能而不影响稳态误差；测速反馈控制：将速度信号反馈到系统输入端，并与误差信号比较，可增大系统阻尼，改善系统动态性能3、自动控制原理中，对线性控制系统进行分析的方法有哪些解：时域分析法、根轨迹法、频率特性法4、减小稳态误差的措施主要有解：增大系统开环增益或扰动作用点前系统的前向通道增益；在系统的前向通道或主反馈通道设置串联校正环节；采用串级控制抑制内回路扰动5、系统的性能指标有哪些？解：控制系统在典型输入信号作用下性能指标由动态性能指标和稳态性能指标组成；系统动态性能指标有：延迟时间；上升时间；峰值时间；调节时间；超调量；系统的稳态性能指标：稳态误差6、判断线性定常系统稳定的方法有哪几种？解：劳斯判据；赫尔维茨判据；根轨迹法；频率稳定判据；柰氏判据二、计算题1、RC 无源网络电路图如下图所示，试列写该系统的微分方程，并求传递函数Uc(s)/Ui(s)。
解：列写电路方程：⎪⎩⎪⎨⎧+==+=+=2222111C C C C R C CC i u R i u i i i i u u u 其中，⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨==t uC C C R tuC C d d C i R u i d 222111111化简得：()()i tui t ui c t uc t uc u d dC R R C d d C R C R u d d C R C R R C d d C R C R +++=++++2211222211222111222211由拉氏变换得：1)(1)()()()(22211122211221122211+++++++==s C R C R C R s C R C R s C R C R s C R C R s U s U s G i C2、试简化下图所示系统方框图求其传递函数解：由Mason 公式得闭环传函∆∆=Φ∑=nk kk P s 1)(由方框图得，系统只有一条前向通道，即1=n ， +-+-=∆∑∑∑3211l l l12211H G G G l+-=∑，032===∑∑ l l所以得12211H G G G -+=∆11G P =，121H G =∆所以系统传递函数1221121111)(H G G G H G G P s -+=∆∆=Φ 3、已知二阶系统方框图如图所示如要求：(1）由单位斜坡函数输入所引起的稳态误差为；(2) 系统的暂态调节时间3=s t 秒（%5±误差带）；试求二阶系统闭环传函。
自动控制原理总复习资料解答题
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பைடு நூலகம்的主要是闭环负反馈控制系统。
1。3对自动控制系统的基本要求
1什么是自动控制：所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置（控制器)，使机器、设备或生产过程（被控对象）的某个工作状态或参数（被控变量)自动地按照预定规律运行。
2自动控制系统是指由控制装置与被控对象结合起来的，能够对被控对象的一些物理量进行自动控制的一个有机整体
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。
∞
K
0
Ⅱ型
∞
∞
K
输入
类型
0型
∞
∞
Ⅰ型
0
∞
Ⅱ型
0
0
第四章：知识点
1、根轨迹中，开环传递函数G（s)H(s)的标准形式是
2、根轨迹方程是
．
相角条件：绘制根轨迹的充要条件
幅值条件:
3、根轨迹法的绘制规则。
4、能用根轨迹法分析系统的主要性能，掌握闭环主导极点与动态性能指标之间的关系.能定性分析闭环主导极点以外的零、极点对动态性能的影响。
自动控制原理期末考试复习资料
《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（）。
自动控制理论复习重点
《自动控制理论》复习重点1. 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 ，若两个系统串联，则等效传递函数为G(s).2. 根轨迹概念。
3. 传递函数概念。
4.对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面。
5.在经典控制理论中，判断线性控制系统稳定性的方法。
6.控制系统的数学模型取决于？ 7. 数学模型的概念，在古典控制理论中系统数学模型有哪些？8. 最小相位系统是指？9. 超前校正主要是用于改善哪些性能？10. 若减少二阶欠阻尼系统超调量，可采取的措施？11. 根轨迹的概念？绘制根轨迹的相角条件、幅值条件是？。
12. 相角裕度是指？幅值裕度是指？13. 频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值穿越频率c ω对应时域性能指标？14. 若某系统的根轨迹有两个起点位于原点，则说明该系统？15. 开环频域性能指标中的相角裕度γ对应时域性能指标？第二章重点：1、传递函数的求解方法。
（参考课后练习题）2、梅逊公式化简写出下图所示系统的传递函数()()C s R s 。
（题目仅供参考，要求掌握梅逊公式化简方法。
）第三章重点：劳斯稳定判据：（切记劳斯判据方法，参见课本例题即可。
）第四章重点：（主要复习第4章的根轨迹的画法，题目仅供参考） 已知单位负反馈系统的开环传递函数为已知单位负反馈系统的开环传递函数为)15.0)(1()(++=s s s K s G（1） （2） （3）（1） 试绘制K 由0→+∞变化的闭环根轨迹图；（2）求出系统稳定时K 的取值范围。
第五章重点：乃氏判据：（切记乃氏判据方法：要求极坐标图P201和伯德图P205第六章重点：线性系统的串联校正。
（参考课本上第6章的例题6-2、6-3,切记考试带上函数计算器进行计算，首先得熟悉函数计算器的计算方法。
）。
自动控制理论课程总复习
二阶系统
二阶系统是指具有两个时间常数的系统，其动态响应由二阶微分方程描述。二阶系统的瞬态响应具有 振荡性，其稳态响应同样取决于系统的增益。
高阶系统分析
高阶系统
高阶系统是指具有多个时间常数的系统，其动态响应由高阶微分方程描述。高阶系统的 瞬态响应可能具有复杂的振荡和衰减特性，其稳态响应取决于系统的所有时间常数和增
仿真实验与结果分析
进行仿真实验，并对实验结果进行分析和优 化。
实时仿真技术
利用实时仿真技术，模拟实际系统的运行情 况，为控制系统设计和优化提供支持。
0制系统实例
1 2 3
自动化生产线控制
通过自动控制系统，实现对生产线上的设备、物 料、工艺参数等进行实时监测和控制，提高生产 效率和产品质量。
稳定性分析方法
时域分析法
通过分析系统在时域内的响应来判定系统的 稳定性，通常需要求解系统的微分方程或差 分方程。
频域分析法
通过分析系统在频域内的频率响应来判定系统的稳 定性，通常需要求解系统的传递函数或频率响应函 数。
根轨迹法
通过绘制系统的根轨迹图来判定系统的稳定 性，根轨迹图是系统特征根随控制参数变化 的轨迹。
用于控制卫星的姿态和轨道，使其能够正常工作并实现预定任务。
航天器推进系统控制
用于控制航天器的推进系统，实现精确的轨道和姿态调整。
智能交通控制系统实例
01
交通信号灯控制
通过自动控制系统实现对交通信 号灯的智能控制，优化交通流量 和减少拥堵。
02
智能停车系统
利用自动控制系统实现停车场的 智能化管理，包括车位检测、停 车位预约、停车费收取等功能。
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。
自动控制理论复习要点
频率响应与正弦输入信号之间的关系称为频率特性. 可以证明:一个系统的频率特性与其传递函数之间有 着确切的对应关系.
G ( j ) G ( s) s j
基本环节的频率特性
1．比例
G( s) k ,
G( j ) k
，
k
，
0
Im
k
Re
dB 20lgk
K>1
2．积分
1 G (s) s
5. 实轴上的根轨迹： 实轴上根轨迹区段的右侧，开环零极点数目之和为奇数。
6、 分离点和会合点
几条根轨迹在S平面上相遇后又分开的点称为根轨迹 的分离点。特别的把离开实轴的那一点叫分离点，回到 实轴的点叫会合点。
m 1 1 其坐标d可由方程 求得， i 1 d pi i 1 d zi n
1 G( s) 2 2 T s 2Ts 1
1
2T arctan 1 T
2
(1 2T 2 ) 2 (2T ) 2
2
显然幅相特性都与
有关。
Im 1 1 ω= T Re
1 T
ω
-40db dec
ζ
减小
2 2 可以证明：峰值频率 r T 1 2 n 1 2 <0.707时 1 Mr 峰值 2 1 2
时域分析法
(Time-domain Analysis )
以拉氏变换为数学工具，根据微分方程，直接解 出控制系统的时间响应，然后依据响应的表达式的描述 曲线来分析控制系统的性能，如稳定性、快速性、稳定
精度等。
一阶系统分析
１．单位阶跃响应
h(t ) 1 e
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1 = bT 10
采用滞后校正有可能出现时间常数T大到不能 实现的结果，此时不宜采用滞后校正。
ωc''
2012年1月6日星期五9时2分33秒
29
串联滞后-超前校正的设计步骤如下： 串联滞后 超前校正的设计步骤如下： 超前校正的设计步骤如下
1.根据稳态性能要求，确定开环增益K； 2.绘制未校正系统的对数幅频特性，求出未校正 系统的截止频率 、相位裕度及幅值裕度等； 3.在未校正系统对数幅频特性上，选择斜率 从-20dB/dec 变为-40dB/dec的转折频率作为校 正网络超前部分的转折频率 ωb
（ 给定元件、 比较元件、 放大元件、 执行元件、 校正元件）
输入量
串 联 补偿元件
输出量
放大元件
执行元件
被控对象
局部反馈
反 馈 补偿元件
主反馈
测量元件
反馈控制系统基本组成框图
2012年1月ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ日星期五9时2分33秒
6
• 自动控制的基本控制方式
反馈控制方式（闭环）； 开环控制方式（按给定、按扰动）； 复合控制方式（抗扰动性能等）。
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22
本章要求:
稳定判据； 开环Bode图； 频域指标。
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•系统校正
希望特性； 校正方法； 校正效果（稳定性、动态性能、稳态性 能、抗干扰性）
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用频率法对系统进行串联超前校正的一般 步骤： 步骤：
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10
第三章 线性系统的时域分析法
系统的输出 =稳态分量+暂态分量
稳态分量：决定稳态性能； 暂态分量：决定动态性能、稳定性
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•动态性能（二阶系统的动态性能、单位阶跃响应）
二阶系统参数与阶跃响应的关系（ ζ 、 ωn )； 二阶系统性能指标 (tp、ts、 σ% ）； 系统性能的改善方法（串联PD环节、测速反馈 ）及作用；
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•
本章基本要求
能针对无零点的典型欠阻尼二阶系统参数计算 其动态性能； 能利用误差系数求系统的稳态误差（包括多种 综合输入信号、输入和扰动同时作用等情况）； 能熟练应用稳定性判据（劳思判据） 能分析各种改善系统性能措施的作用
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• 系统的稳定性
系统稳定的充要条件 劳思判据（注意劳思判据的两种特殊情况） 劳思判据的应用 判断系统的稳定性； 系统条件稳定的参数取值范围； 可判断系统在S右半平面的极点数； 可求系统共轭的虚根
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•系统的稳态性能
稳态误差的计算； 减小系统稳态误差的方法
考虑滞后网络会在新的截止频率处产生一定的相 ′ 角滞后量 ϕ (ωc′) ，因此下式成立
c
′ ′ γ " = γ (ωc′) + ϕ (ωc′)
c
′ ϕ (ωc′) 一般取-6~~-14度
c
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5.确定滞后网络的参数b和T，
′ − L' (ωc′) = 20 lg b
第四章 线性系统的根轨迹法
注意开环传函的形式（k与k*的关系）
• •
画根轨迹的出发点
相角条件； 模值条件；
画根轨迹的法则（八大法则） •需要精确计算：分离点、渐进线、与虚轴的交点
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•根轨迹与闭环系统性能的关系
系统的稳定性判断； 系统的动态性能的分析（根轨迹在实轴 、虚轴、复平面上及离虚轴的距离等）；
• 基本概念
自动控制及自动控制系统 ； 反馈（正反馈、负反馈）； 反馈控制系统（闭环、输入量、输出量、 控制器）； 扰动等。
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4
•反馈控制系统的基本组成
给定元件； 比较元件； 放大元件； 执行元件； 校正元件。
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•
反馈控制系统的方框
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•Nyquist稳定判据
Z=P-R （正、负穿越等计算） 幅相曲线图、Bode图； 稳定裕度的物理含义
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•
Bode图与闭环系统性能的关系
低频段：反映稳态性能； 中频段：反映系统稳定性与动态性能； 高频段：抗干扰性能。
（求系统传递函数） 结构图化简（结构图简化---等效变换）； 注意比较点、引出点变化时的化简方法 信号流图---Mason公式
1 n P = ∑ pk ∆ k ∆ k =1
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•
本章基本要求
•能利用结构图化简或信号流图（Mason公式）求系统
的传递函数
•习题中的相应部分多练习。
自 动 控 制 原理
总复习
2006年11月12 日
2012年1月6日星期五9时2分33秒 1
本学期所学的两大基本内容
• 系统分析
已知系统结构、参数，对系统进行分析（时域分 析法； 复域：根轨迹法；频域：频率特性分析与应 用） 稳定性； 稳态性能； 动态性能。
• 系统设计
已知系统性能要求，求系统结构、参数 系统性能改善（稳态、动态）； 系统校正
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考试顺利！
2012年1月6日星期五9时2分33秒 2
自动控制原理的基本内容
§1 自动控制的基本概念 §2 控制系统的数学模型 §3 线性系统的时域分析法 §4 线性系统的根轨迹法 §5 线性系统的频域分析法（含频率法校正基础） §6 线性离散系统 §7 非线性系统
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3
第一章 自动控制的基本概念
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• 改变根轨迹的方法及效果
增加开环零点, 增加开环极点
• 本章基本要求
能熟练绘制系统根轨迹； 能根据根轨迹定性分析系统的特性（如系统 稳定性、阻尼比、动态性能等；
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第五章 线性系统的频域分析法
•
频域特性
典型环节的频率特性 幅相曲线图、Bode图； Bode 开环系统的Nyquist图（起点、终点、与实 轴的交点、趋势） 开环系统的Bode图（最小相位系统 最小相位系统） 最小相位系统 传递函数→Bode图、 Bode图←传递函数
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' 4.根据响应速度要求，选择系统的截止频率 ωc'
要保证已校正系统：
' ' − 20 lg a + L′(ωc' ) + 20 lg Tbωc' = 0 求出a值
5.根据相角裕度要求，估算校正网络滞后部分的转折 频率 ω a 6.校验已校正系统开环系统的各项性能指标。
• 本章基本要求
能根据系统原理图画方框图，并能分析其 基本工作原理（如对控制方式进行分析）。
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第二章 控制系统的数学模型
• 基本数学模型
时域：微分方程 ； 复域：传递函数（开环传函、闭环传函） 频域：频率特性
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•控制系统的结构图及信号流图
1. 根据稳态误差的要求，确定开环增益K。 2. 根据所确定的开环增益K，画出未校正系统的波 德图，计算未校正系统的截止频率、相角裕度、幅 值裕度。 3. 选择不同的截止频率，计算或查出对应的相角 裕度；
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γ " 要求，选择截止 4. 根据校正系统的相角裕度 频率 ωc′ ′
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减小或消除稳态误差的措施
1. 增大系统开环增益或扰动作用点之前系统的前向 通道增益 2. 在系统的前向通道或主反馈通道设置串联积分环 节。响应扰动作用的系统，扰动作用点之前系统 的前向通道的积分环节个数与主反馈通道的积分 环节个数之和决定系统响应扰动作用的型别，与 扰动作用点之后前向通道的积分环节个数无关； 3. 采用串级控制抑制内回路扰动 4. 采用复合控制方法
1. 根据稳态误差的要求，确定开环增益K。 2. 根据所确定的开环增益K，画出未校正系统的 波德图，计算未校正系统的相角裕度 γ ′ 3. 根据截止频率的 ωc′ 要求，计算超前网络参数 a和T； 关键是选择最大超前角频率等于要求的系 ′ 统截止频率，即 ω m = ω c′ ，求出a 和T；
′ − L' (ωc′) = Lc (ωm ) = 10 lg a
T = 1
ωm a
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4. 验证已校系统的相角裕度
γ ′′
′′ = ϕ m + γ (ωc" ) γ
′ 若相角裕度不满足指标要求，需要重新选取 ωc′ 值，使其增大，重复以上步骤。
2012年1月6日星期五9时2分33秒
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用频率法对系统进行串联滞后校正的一般步 用频率法对系统进行串联滞后校正的一般步 滞后 骤：