控制工程复习提纲-zhm
控制工程基础总复习
控制工程基础总复习控制工程基础总复习§1-1 控制系统的基本工作原理1.自动控制在没有人的直接参与下，利用控制装置使受控对象的某些物理量准确地按预期的规律运行。
2.反馈将系统输出的全部或部分返回系统的输入端，并与输入信号共同作用于系统的过程。
3.反馈控制原理基于反馈基础之上的检测偏差用以纠正偏差。
4.控制系统的组成校正元件执行元件放大元件比较元件反馈元件控制元件控制装置受控对象§1-2自动控制系统的分类1.按有无反馈分接的影响即输出对系统控制有直通道，与输入端之间存在反馈闭环系统：系统输出端无影响道，即输出对系统控制与输入端之间无反馈通开环系统：系统输出端 2.按给定量的运动规律分间的未知函数随动系统：输入量是时知函数是事先给定的时间的已程序控制系统：输入量定值是一个与时间无关的恒恒值控制系统：输入量3.按系统的反应特性分出特性是非线性的少有一个元件的输入输非线性系统：系统中至是线性的元件的输入输出特性都线性系统：系统中所有型的系数是时间的函数时变系统：系统数学模型的系数都是常数定常系统：系统数学模或数码有一处信号是脉冲序列离散系统：系统中至少间的连续函数元件的输入输出都是时连续系统：系统中所有§1-3对控制系统的基本要求有三方面的要求：稳定性、快速性、准确性第二章物理系统的数学模型及传递函数§2-1系统的建模对于我们机械系统，主要依据达朗贝尔原理和基尔霍夫定律建立数学模型§2-2传递函数1.拉氏变换：?∞-=0)()]([dt e t f t f L st2.传递函数：线性定常系统在零初始条件下，系统输出量拉氏变换与输入量拉氏变换之比。
3.传递函数的求法利用拉氏变换的微分定理和积分定理，即：)(])([s F s dt t f d L n n n = )(1])([)(s F sdt t f L n n =? 4.传递函数的性质⑴传递函数的概念只适用于线性定常系统；⑵传递函数反映的是系统的固有特性，与输入量无关；⑶只要传递函数形式相同，就是具有类似动态特性的相似系统；⑷传递函数是一种比值，可以有量纲也可以无量纲；⑸实际控制系统的传递函数，其分母阶数大于分子阶数。
控制工程复习知识点
名师整理优秀资源特别提醒：无作弊，作弊就没学位了！！！！题型：选择题30分，填空题20分，大题50分知识点：1、自动控制的定义：p12、开环控制、闭环控制、开环控制系统、闭环控制系统的定义以及举例3、自动控制系统的基本组成：图1-224、控制系统的性能指标以及意义：p14-15.5、拉氏变换的性质与定理：p20-22，其中初值定理，终值定理必考，能进行简单的查表法拉氏变换。
形式参考习题2-3 2-56、传递函数的定义：、p33,7、方块图的化简，考点为大题，见下8、开环传递函数、闭环传递函数：p489、典型输入型号：5种p5510、时域性能指标：ts tp tr 超调量四个一阶系统闭环传递函数模型：p5911、，一阶系统单位阶跃响应曲线：图3-8??,，能够将给定的传递函数求出二阶系统的数学模型标准形式：p63 公式12、3-27n P64-66 结合图3-15 13、能够区分无阻尼、临界阻尼、欠阻尼、过阻尼四种情况。
已知二阶系统数学模型求动态性能指标，14、或者已知动态性能指标反求数学模型的参数，参考例题3-2~3-415、系统稳定的充要条件；利用劳斯判据判断系统的稳定性、不稳定根个数等，：p78减少稳态误差的方法：p9516、频率特性的求法、输入信号类型、波德图的绘制，最小相位系统。
17、大题类型：1、画出某一个自动控制系统的方框图。
可以参考p2 例1-1 例1-22、拉斯反变换：参考P23 例2-7~2-9、例2-143、用拉斯变换求解微分方程：参考P29例2-144、建立系统数学模型：参考P27例2-10 2-125、方框图的化简：参考P27例2-20~2-22 。
注：也可以选择采用梅逊公式、已知二阶系统数学模型求动态性能指标，或者已知动态性能指标反求数学模型的参数，6．名师整理优秀资源参考例题3-2~3-47、劳斯判据的应用：例3-8~3-108、绘制bode图，例题4-16~179、根据bode图的对数幅频特性求最小相位系统：例题4-18~191、2型系统的对数幅频特性渐近线斜率为_________________。
控制工程 复习资料
，试求系
解： （1）当单位阶跃信号输入时， χi(t)=1(t)，Xi(s)= ，则系
������
1
统在单位阶跃信号作用下的输出的拉氏变换为 X0(s)= G(s)Xi(s)=
2s+1 ������（������ 2 +2������+1） ������ (������ +1)
= +
1
1
2 −
1 ������ +1
1 ������s+1
， 现在用该温度计测量一容器
内水的温度， 发现需要 1min 的时间才能指示出时间水温的 98%的数值，试求此温度的时间常数 T。如果给容器加热， 是水温以 10℃/min 的速度变化，此温度计的稳态误差是多 少？ 解：1)一阶惯性环节的调整时间为 4T，输出达稳态值 的 98%，故： 4T＝1min，得到：T＝15s
������������ ������
9. P89-P91 求振荡次数的公式。 （式 3.16、3.17、3.18、3.20、 3.21）
������−������������������������������������ ������ ������
1 −������ 2 ������ 2 1−������
������0 (������ ) ������ ������ (������) ������ 2 +2������ω n s+ω 2 ������
=
ω2 ������
8. P87 例 3.1 已知系统的传递函数为G(s) = 统的单位阶跃响应和单位脉冲响应。
2s+1 ������ 2 +2������+1
dt ������ ������ 2 ������������ 2
控制工程基础期末复习重点
控制工程基础复习提纲【附上老师的一段原话】《控制工程基础》考试时间：15年1月21日（周三）上午。
请同学们按照复习提纲认真复习，把相关作业和例题搞懂。
一定要认真对待考试，务必带上带学生证和必要的文具（包括铅笔、橡皮、直尺等），计算不会很复杂，手算即可，不可以用手机。
最好不要带手机。
本周三（14日）我会在八教三楼实验室311，需要答疑的同学可以来找我，平时QQ联系亦可。
祝同学们考试顺利！万一有同学没有考过的，假期务必认真复习，把不会做的搞懂，补考也是差不多的题型。
请一定要认真对待考试，这门课不做题目，想随便混过去是不可能的啊！必须掌握基本的解题方法和步骤，并且能比较熟练地应用。
不搞懂光记例题没用的。
1. 求机械、电气系统的微分方程，并求传递函数。
如：p72 2-1。
2. 记住几种典型环节的传递函数形式，p35。
3. 方框图的简化。
如：p75 2-11。
4. 控制系统的传递函数。
如：p75 2-14。
5. 记住一阶惯性环节的单位阶跃响应曲线图，与参数T的关系。
记住二阶系统的特征方程，单位阶跃响应曲线图，与参数ξ的关系。
6. 稳态误差系数、稳态误差的计算。
如：p124 3-11, 3-12。
7. 根据劳斯判据判断系统的稳定性，并说明特征根在复平面上的分布。
如：p125 3-15。
8. 尼奎斯特图的定义和作图方法，典型环节的尼奎斯特图，稳定性判据等。
如: p183 4-10,4-14。
1) 请写出系统的幅、相频率特性和实频、虚频特性；2) 画出系统的尼奎斯特图；3) 试用尼奎斯特判据判断闭环系统的稳定性。
9. 博德图的定义和作图方法，典型环节的博德图（一阶惯性环节、一阶微分环节、二阶振荡环节的对数幅频特性渐近线在转折频率处斜率发生改变；相频特性关于转折频率斜对称），稳定性判据，幅、相穿越频率，幅、相裕量等。
如p160例4.11。
1) 请写出系统的对数幅、相频率特性；2) 画出系统的伯德图；3) 在图上标出幅值穿越频率、相位穿越频率、幅值裕量和相位裕量；4) 根据幅值裕量和相位裕量判断闭环系统的稳定性。
控制工程基础复习大纲及试题汇总精品PPT课件
输出量 被控对象
主反馈
局部反馈
反馈
补偿元件
测量元件
09.10.2020
图1－4反馈控制系统基本组成
控制工程基础讲义
第二章 控制系统的数学模型
09.10.2020
控制工程基础讲义
本章主要内容
1. 时域数学模型——微分方程 的建立与求解（掌握） 2. 频域数学模型——传递函数（掌握） 3. 控制系统的结构图-等效变换 （掌握） 4. 控制系统的信号流图与梅逊公式 （掌握） 5. 脉冲响应（了解）
控制工程基础讲义
反馈控制系统的方框图
系统方框图
为了清楚地表示控制系统的组成及各组成部分之间信号的传输关系，画出
的控制系统元件作用图称为系统方框图。共有四种图例：
（1）装置用方框表示 （2）信号用带箭号的线段表示
（3）信号引出点
（4）信号相加点（比较点）
为改善系统性能
输入量
串联 补偿元件
放大元件
执行元件
09.10.2020
控制工程基础讲义
历年试题2
【题】在下列RLC电路图中，输入量是电压u(t)，输出量是 电容C上的电压uc(t)。
• 1、 试根据电路的基本原理，建立描述电路输入量与输出 量间运动关系的微分方程。
2、利用Laplace变换，求出该电路系统的传递函数模型。
L
i(t)
输入
u(t)
C R
结构图-等效变换
• 结构图的概念和绘制方法； （掌握） • 结构图的等效变换（环节的合并和分支点、相加
点的移动）； （掌握） • 闭环系统的传递函数（给定作用和扰动作用共同
下）； （掌握） • 特征表达式（特征方程） （掌握）
09.10.2020
机械工程控制基础复习提纲
控制工程基础复习提纲第一章 绪论1. 系统的定义及特性: p5.答:系统是由相互联系、相互作用的若干部分组成有一定的目的或一定的运动规律的一个整体。
系统具有如下特性： (1)系统的性能不仅与系统的要素有关，而且还与系统的结构有关； (2)系统的内容比组成系统的各要素的内容要丰富得多、复杂得多。
2. 模型、静态模型与动态模型：p6-8.答：模型——研究、认识、描述、分析系统的一种工具。
数学模型——用数学方法描述的抽象的理论模型，用来表达系统内部各部分之间或系统与外部环境之间的关系。
模型分为：静态模型与动态模型。
静态模型反映系统在恒定载荷或缓变载荷作用下或在平衡状态下的特性（用代数公式描述）；动态模型反映系统在瞬变载荷作用下或在不平衡状态下的特性（用微分方程或差分方程描述）。
3. 反馈(p8)、内反馈与外反馈（p8）、正反馈与负反馈.答：反馈——系统的输出部分或全部地被反过来用于控制系统的输入。
内反馈：在系统或过程中存在的各种自然形成的反馈，内反馈是系统处于运动状态的内因；外反馈：在自动控制系统中，为达到某种控制目的而人为加入的反馈（依靠外部反馈控制装置）。
负反馈：输出（被控量）偏离设定值（目标值）时，反馈作用使输出偏离程度减小，并力图达到设定值，即减小偏差；正反馈：输出偏离设定值时，反馈作用使输出偏离程度加剧，即加大偏差。
4.开环控制系统与闭环控制系统p13.答：开环控制系统没有反馈回路，系统的输出对系统没有控制作用；闭环控制系统系统有反馈回路，系统的输出对系统有控制作用。
5.对控制系统的基本要求p15.答：稳定性、快速性和准确性。
稳定性就是指系统抵抗动态过程的振荡倾向和系统能够恢复平衡状态的能力。
这是系统正常工作的首要条件；快速性是指在系统稳定的前提下，当系统的输出量与给定的输入量之间产生偏差时，消除这种偏差的快速程度；准确性是指调整过程结束后，输出量与给定的输入量之间的偏差。
第二章 系统的数学模型1.线性系统的性质p29.答：线性系统满足叠加定理，非线性系统不满足叠加定理。
控制工程期末复习(四川理工)
- 1 - 川理控制工程 复习提纲考题回忆：填空：最后一次可老师讲的肯定要考的，那些空，还是很简单，不偏。
选择：我这届考的多选，就是被控变量超控变量选择，锅炉汽包液位过热蒸汽......K 变成KI 后，比例带或者增益如何改变；解答：smith 原理及原理图Gp （S)=......积分饱和概念及反正有一个系统是需要用积分外反馈的，书上有，考了很久想不起了，学弟自己翻书，在书的左下角。
大题：我这届的大题，分程；选择性；选择性；串级，串级加前馈，串级+反馈，这是一个大题里的。
大题每个题都会问气开气关的选择及原因，正反作用。
除了设计题，其余最多就是画方框图。
差不多就记得这些了，记得下载，尸兄是赚文库财富的，自动化自己的作业和学校资料都有上传。
第一 部分 单回路1. 单回路控制系统一般包含哪几个基本环节？控制系统中的被控对象是指什么？单回路控制系统有4个基本环节组成，即被控对象或者被控过程、测量变送装置、控制器、控制阀；被控对象 是指被控制的生产设备或装置。
2. 评价控制系统的性能指标主要有哪两大类？各有什么特点？p44时域控制性能指标：稳定性、准确性、快速性、偏离度。
阶跃响应的特征参数衰减比 超调量 回复时间 余差 偏差积分性能指标：偏差积分综合指标3. 偏差平方值积分（ISE ）指标作控制器参数的最佳整定与偏差绝对值积分(IAE)指标相比，哪个最大偏差大 ？为什么？ISE 指标，是用偏差的平方值来加大对大偏差的考虑程度，着重于抑制过程中的大偏差，IAE 具有较快的过渡过程和不大的超调量，是一种常用的误差性能指标。
ISE 偏差最大。
4. 反向响应过程的传函有什么特点？ 系统的开环传递函数有一个具有正实部的零点，整个过程可以分解为两个相反方n B B =21%100)()()(⋅∞∞-=y y t y p σst )()(∞-=∞y x e- 2 - 向的响应，在不同的时刻其作用的大小不同。
5. 受控变量的选择原则？检测点的选取时应注意什么？受控变量的选择原则：尽可能选取直接被控变量，少用间接被控变量； 要有代表性、独立可控、灵敏度高、工艺成本低。
控制工程复习提纲
控制工程复习提纲控制工程复习提纲第一章1.单回路控制系统一般包含哪几个基本环节？控制系统中的被控对象是指什么？2.评价控制系统的性能指标主要有哪两大类？各有什么特点？3.被控变量的选择原则？检测点的选取时应注意什么？4.操纵变量的选择原则？5.什么是广义对象？6.调节阀流量特性选择的原则？调节阀气开/关选择原则是什么？7.常用的控制规律有那些？P、PI、PID控制规律的适用场合？8.控制器参数的工程整定的方法？9.如何测取广义对象的阶跃响应？已知阶跃响应，如何求K、T、τ？10.什么叫“积分饱和”？它有什么危害？如何防止？串级系统1.复杂控制系统分哪两类？各包含哪些系统？2.什么叫串控制级系统？串级系统有什么特点（优点）？3.串级系统的“鲁棒性”是指什么？4.略述串级系统的设计原则（设计前提：副变量选择原则、主副控制器控制规律选取、主副控制器防积分饱和）。
5.如何确定控制器的正、反作用？6.串级系统投运？（必须确保无扰动切换，并用先副后主的原则）前馈控制1.什么叫前馈控制？其特点是什么？2.为什么前馈控制又称“扰动/补偿控制”？3.在讨论前馈控制时，所谓“不变性原理”是指什么？4.前馈与反馈控制有哪些本质差异（从控制的结构、控制的质量、稳定性诸方面来分析）？5.前馈控制适用在什么场合？比值控制1.比值控制的目的是什么？2.各类比值控制的优缺点及适用场合是什么？3.比值控制的实现方案及计算（包括仪表量程选取）？4.比值控制的投运？均匀控制1.什么叫均匀控制？均匀控制的目的和特点是什么？2.均匀控制与一般的定值控制有何不同？3.均匀控制器的参数整定方法及原则？分程和阀位控制1.什么叫分程控制？目的？实现（包括阀形式和区间选择及调整）？2.阀位控制器的结构形式及参数整定？- 1 -3.分程和阀位控制的区别？选择性控制1.什么叫超驰控制？2.生产上为什么要设置起软保护作用的超驰控制系统？3.选择性控制中为什么要考虑防积分饱和？“限幅法”是怎样起防积分饱和的？4.采用“外反馈法”实现防积分饱和的原理是什么？它在超驰控制系统中的应用有什么特点？5.应按什么原则去整定超驰控制中二个控制器（正常工作的控制器和超驰控制器）的参数？6.超驰控制的实现？大纯滞后控制1.什么样的过程称为大纯滞后过程？2.画出Smith预估控制的原理图，说明其工作原理？关联和解耦1.什么叫相对增益？知道几个特殊相对增益值的含义。
控制工程基础总复习
控制工程基础总复习1. 前言控制工程是现代工程领域中的一个重要学科，它主要研究如何设计、分析和实现控制系统，以使得被控对象按照既定的要求运行。
本文将对控制工程的基础知识进行总复习，包括控制系统的基本要素、常见的控制器类型以及常用的控制策略等内容。
2. 控制系统基本要素控制系统通常由四个基本要素组成，分别是被控对象、控制器、传感器和执行器。
2.1 被控对象被控对象是控制系统中需要控制的目标对象，它可以是物理实体，也可以是一个数学模型。
被控对象会对控制输入产生相应的输出响应。
2.2 控制器控制器是控制系统中的核心组成部分，它接收被控对象的输出信号和期望的控制信号，根据预定的控制策略生成控制指令，并将其发送给执行器。
2.3 传感器传感器用于检测被控对象的输出信号，并将其转换成电信号或数字信号。
传感器的准确性和响应速度对于控制系统的性能起着重要的影响。
2.4 执行器执行器接收来自控制器的控制指令，并将其转化为动作，改变被控对象的状态。
执行器可以是电动机、阀门等。
控制器根据其工作原理和结构可以分为多种类型，例如比例控制器、积分控制器和微分控制器。
3.1 比例控制器比例控制器通过根据被控对象的输出信号和期望的控制信号的偏差来生成一个与偏差成正比的控制指令。
比例控制器的特点是简单、易于实现，但在一些情况下可能导致系统的稳定性差。
3.2 积分控制器积分控制器不仅考虑偏差，还考虑偏差随时间的累积。
积分控制器可以消除系统稳态误差，提高系统的稳定性。
然而，积分控制器对于快速变化的被控对象可能会引起过调的问题。
微分控制器根据被控对象的输出信号和期望的控制信号的变化率来生成控制指令。
微分控制器可以改善系统的动态响应和稳定性，但对于被控对象输出信号的噪声和干扰敏感。
3.4 PID控制器PID控制器是一种综合了比例、积分和微分控制器的控制器。
PID 控制器通过调整比例、积分和微分系数来达到最优的控制效果。
PID 控制器是控制工程中最常用和最经典的控制器之一。
自动控制原理复习提纲
二阶系统性能的改善
1. 比例 微分控制 比例—微分控制
闭环系统具有零点，可以使上升时间提前，阻尼增大，超调减小。 闭环系统具有零点，可以使上升时间提前，阻尼增大，超调减小。
(1) 引入比例—微分控制，使系统阻尼比增加，从而抑制振荡，使超调减弱， 引入比例 微分控制，使系统阻尼比增加，从而抑制振荡，使超调减弱， 微分控制 改善系统平稳性； 改善系统平稳性； 零点的出现，将会加快系统响应速度，使上升时间缩短，峰值提前， (2) 零点的出现，将会加快系统响应速度，使上升时间缩短，峰值提前，又 削弱了“阻尼”作用。因此适当选择微分时间常数，使系统具有过阻尼， 削弱了“阻尼”作用。因此适当选择微分时间常数，使系统具有过阻尼，则 响应将在不出现超调的条件下，显著提高快速性； 响应将在不出现超调的条件下，显著提高快速性； 不影响系统误差， (3) 不影响系统误差，自然频率不变。
系统时间响应的性能指标
控制系统的时域性能指标: 控制系统的时域性能指标
1）五种典型输入信号 2）动态性能指标： 上升时间 峰值时间 调节时间 超调量 延迟时间 3） 稳态性能指标 稳态误差
一阶系统的时域分析
单位阶跃响应
c(t ) = 1 − e
−
t T
由于c(t)的终值为1，因而系统阶跃输入时的稳态误差为零。
σ
线性系统的稳定性分析
稳定是一个控制系统能否在实际中投入使用的首要条件。 稳定是一个控制系统能否在实际中投入使用的首要条件。 稳定性：如果在扰动作用下系统偏离了原来的平衡状态， 稳定性：如果在扰动作用下系统偏离了原来的平衡状态，当 扰动消失后，系统能够以足够的准确度恢复到原来的平衡状态， 扰动消失后，系统能够以足够的准确度恢复到原来的平衡状态， 则系统是稳定的；否则，系统不稳定。 则系统是稳定的；否则，系统不稳定。 系统稳定的充要条件： 系统稳定的充要条件：系统所有闭环特征根均具有负的实部 或所有闭环特征根均位于左半s平面） （或所有闭环特征根均位于左半s平面） ♣ 注意：稳定性与零点无关 注意： ♣ 根据充要条件，如果能将系统所有极点求出，即可立即判 根据充要条件，如果能将系统所有极点求出， 断稳定性。 断稳定性。
控制工程基础复习提纲.doc
一、填空题(部分可能模糊的已给出参考答案):1.对时域函数进行拉氏变换：l(f)= _____________ 、t-__________ 、e~al = ______________ 、sinef2.自动控制系统对输入信号的响应，一般都包含两个分量，即一个是瞬态响应分量，另一个是稳态响应分量。
3.在闭环控制系统中，通过检测元件将输出量转变成与给定信号进行比较的信号，这个信号称为反馈。
4.若前向通道甬传递函数为G(s),反馈通道的传递函数为H(s),则闭环传递函数为__________________5.函数f (t)二3幺"的拉氏变换式是_____________ 。
6.Bode图中对数相频特性图上的一180°线对应于奈奎斯特图中的_________ o7.闭环系统稳定的充要条件是所有的闭环极点均位于s平面的右半平面半平面。
8.已知传递函数为G⑸亠则其对数幅频特性L (co)在零分贝点处的频率数值为CO=4KS9.在系统开环对数频率特性曲线上，低频段部分主要由积分环节和比例决是。
10.惯性环节的传递函数丄，它的幅频特性的数学式是，它的相频特性的数学式是7\ + 1 ----------------------____ 一arctan Teo _______ 。
11.鬲乘I数的定义是对于线性定常系统，在初始条件为零的条件下,系统输出量的拉氏变换与绳入量的拉氏变换之比。
12.I舜态响应是系统受到外加作用激励后，从初始状态到最终或稳定状态的响应过程。
13.判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为负实根或负实部的复数根，即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面是系统稳定的充要条件。
14.I型系统G(s)二K在单位阶跃输入下，稳态误差为_g_，在单位加速度输入下,稳态误差为二s(s + 2)(参考教材P89)15.频率响应是系统对正弦输入稳态响应,频率特性包括幅频和相频两种特性。
控制工程基础-总复习
控制工程基础总复习（5）
34 PID对系统的稳定性有何影响 35 几种改进型PID控制的原理、特点 36 PID是否适用于所有被控对象？在应用PID控制时 应考虑哪些因素？ 37西南交通大学精品课程
http://202.115.67.5/C393/Course/Index.htm
比较点移动示意图
8/19/2013 沈阳工业大学 机械工程学院 15
R(s)
G(s)
C(s) C(s)
R(s)
G(s)
分支点（引出点）后移
分支点（引出点）前移
R(s)
R(s) G(s) G(s) C(s) C(s)
G(s) R(s)
C(s) R(s)
R( s) R( s)G( s) 1 R( s ) G( s)
线性系统的稳定性取决于系统自身的固有特征
（结构、参数），与系统的输入信号无关。
8/19/2013 沈阳工业大学 机械工程学院 24
稳态误差计算
对稳定系统而言，
ess lim e(t ) lim sE ( s)
t s0
与输入信号的形式和开环传递函数的结构有关。
8/19/2013 沈阳工业大学 机械工程学院
f K (t ) K x1 (t ) x2 (t ) K
t t
x (t) v (t) fm(t) m 参考点
v1 (t ) v2 (t ) dt
x1(t) v1(t) fK(t) K
x2(t) v2(t) fK(t)
K v(t )dt Kx
8/19/2013 沈阳工业大学 机械工程学院
控制工程考试复习点
k p ，kv k1，ka 0
A B 2C
ess
1 kp
kv
ka
4 6 23 1 2.5 0
xi (t)
10(s 1) x0 (t)
s2 (s 4)
(b)
(2)系统(b)的开环传递函数的时间常数表达式为：
Gk
(s)
2.5(s 1) s2 (0.25s 1)
系 统(b)为II 型 系 统 ， 其 开 环 增 益 为k2 2.5
解：
G(s)H
(s)
100.5s
1
1 s
1 2s
1
s
2
100 10s 100
1. 系统组成
系统开环包括了五个典型环节，分别为：
比例环节、积分环节、惯性环节、一阶微分环节、振荡环节
G(s)H
(s)
100.5s
1
1 s
1 2s 1
s2
100 10s
100
（1） 比 例 环 节 ：kv 10
（2）一阶微分环节：G2 (s) 0.5s 1，转折频率：2 2
快速性 平稳性
Mp
1
0 tr tp
允许误差=0.05或0.02
ts
t
5．稳态误差
（1）稳态误差的概念
输出实际值与期望值之差。稳态误差 是ess系统误差信号 e的(t) 稳态值，即： ess lime(t)
t
稳态误差取决于G(s)H(s)—系统的结构与参数及输入信号X i (s)
（2）稳态误差的计算
在Bode图上，只有幅值裕量和相位裕量都大于 零，系统闭环稳定。
三、控制系统的综合校正
（一）校正的概念及校正的实质 所谓校正，就是改变系统的动态特性，使系统满足特定的
控制工程技术(南昌大学)复习提纲
南昌大学控制工程技术复习提纲第一章绪论一、本章内容要点1．“机械工程控制论”简称“机械控制工程”，是一门技术科学，是研究“控制论”在机械工程中应用的科学。
2．“控制论”的中心思想：系统都有一个共同的特点，即通过信息的传递、加工处理并利用反馈来进行控制。
3．机械工程控中制论的研究对象是一机械工程技术为对象的控制论问题，具体地说，是研究机械工程领域中广义的动力学问题即系统及其输入、输出三者之间的动态关系。
4．系统中信息的传递、反馈及反馈控制的概念信息传递：信息在系统中以某种关系动态地传递，也称转换。
反馈：把系统的输出信号，不断直接地或经过中间变换后全部或部分地返回到输入端，在输入系统中去称为反馈。
反馈控制：用反馈信号对系统进行控制就是反馈控制。
5．系统及控制系统的分类系统是一些部件的组合，进而完成一定的任务。
控制系统：系统的可变输出，可按照要求由参考输入或控制输入进行调节。
按反馈情况，控制系统可分为：（1）开环控制系统：当系统的输出量对系统没有控制作用，即系统没有反馈回路时，称开环控制系统。
（2）闭环控制系统：当系统的输出量对系统有控制作用时，即系统存在反馈回路时，称闭环控制系统。
自测题一、选择题1．与开环控制相比较闭环控制的特征是系统有[ ] A．执行元件B．放大元件C．控制器D．反馈元件2．开环控制的特征是系统无[ ] A．执行元件B．给定元件C．反馈元件D．放大元件3．开环系统与闭环系统最本质的区别是【】A．开环系统的输出对系统无控制作用，闭环系统的输出对系统有控制作用B．开环系统的输入对系统无控制作用，闭环系统的输入对系统有控制作用C．开环系统不一定有反馈回路，闭环系统有反馈回路D．开环系统不一定有反馈回路，闭环系统也不一定有反馈回路4、机械工程控制论的研究对象是（）A．机床主传动系统的控制论问题B．高精度加工机床的控制论问题C．自动机床进给系统的控制论问题D．机械工程技术中的控制论问题5、一般的反馈一定存在于（）A．开环控制系统中B．线性定常系统中C．闭环控制系统中D．线性时变系统中6、机械工程控制论是研究控制论在（）中应用的科学。
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控制工程复习提纲-zhm制作人：曾慧敏第一～四章：1.什么是开/闭环控制？各自有何优缺点？P72.单回路控制系统组成（或包含哪几个基本环节）？控制系统中的被控对象是指什么？P83.控制系统若按设定值来分类，分几类？P94.评价控制系统的性能指标主要有哪两大类？各有什么特点？P12-145.对象数学建模的方法有哪三类？6.如何测取广义对象的阶跃响应？已知对象的阶跃响应，如何求K、T、τ？P337.常用的控制规律有那些？P、PI、PID控制规律的适用场合？8.什么叫“积分饱和”？它有什么危害？如何防止？9.被控变量的选择原则？检测点的选取时应注意什么？10.操纵变量的选择原则？11.什么是广义对象？12.调节阀气开/关选择原则是什么？13.调节阀的理想流量特性有哪几种？流量特性选择的原则？已知对象与测量环节增益的变化规律能确定合理的流量特性。
14.控制器正反作用选择的原则？控制器参数的工程整定的方法？15.什么是控制系统的投运？投运步骤？串级系统：1.什么叫串控制级系统？串级系统有什么特点（优点）？2.串级系统的“鲁棒性”是指什么？3.略述串级系统的设计原则（设计前提：副变量选择原则、主副控制器控制规律选取、主副控制器防积分饱和）。
4.如何确定控制器的正、反作用？5.串级系统投运？（必须确保无扰动切换，并用先副后主的原则）比值控制1.比值控制的目的是什么？2.主、从动量选择？3.比值控制的类型、各类比值控制系统的优缺点及适用场合是什么？4.比值控制的实现方案？K、I(P)、Is(Ps)等的计算（包括仪表量程选取）？5.比值控制的投运？均匀控制1.什么叫均匀控制？均匀控制的目的和特点是什么？2.均匀控制与一般的定值控制有何不同？3.均匀控制器的参数整定方法及原则？前馈控制1.什么叫前馈控制？其特点是什么？采用前馈控制系统的条件有哪些？控制工程复习提纲- 1 -2.为什么前馈控制又称“扰动/补偿控制”？3.在讨论前馈控制时，所谓“不变性原理”是指什么？4.前馈与反馈控制有哪些本质差异（从控制的结构、控制的质量、稳定性诸方面来分析）？5.前馈控制适用在什么场合？选择性控制1.什么叫超驰控制/取代控制/保护控制？2.生产上为什么要设置起软保护作用的超驰控制系统？3.选择性控制中为什么要考虑防积分饱和？“限幅法”是怎样起防积分饱和的？4.采用“外反馈法”实现防积分饱和的原理是什么？它在超驰控制系统中的应用有什么特点？5.选择器类型的选择？6.应按什么原则去整定超驰控制中二个控制器（正常工作的控制器和超驰控制器）的参数？分程和阀位控制1.什么叫分程控制？目的（即：应用场合）？实现（包括阀形式和区间选择及调整）？2.分程控制一般是通过阀门定位器实现的。
如何确定各调节阀的工作区间？3.双重/阀位控制系统的结构形式、特点？主、副操纵变量的选择？4.分程和阀位控制的区别？大纯滞后控制1.什么样的过程称为大纯滞后过程？2.画出Smith预估控制的原理图，说明其工作原理？关联和解耦1.什么叫相对增益？知道几个特殊相对增益值的含义。
2.相对增益阵的求取?相对增益阵性质?3.什么叫正相关？4.如何选择变量配对来减少系统的耦合程度？5.关联对系统稳定性的影响如何？6.怎样用前馈法和矩阵法实现解耦控制？流体输送设备1.流体输送设备的控制有哪几个特点？2.如何确定出离心泵的工作点？对于离心泵的各种控制方案，分析其的优缺点？3.在离心泵的流量控制方案中，控制阀能否安装在入口管线上？为什么？4.什么叫喘振？压缩机为什么要设置防喘振控制？5.防喘振控制有哪几种控制方案，各个控制方案的特点？为什么防喘振控制必须注意控制器的防积分饱和？传热设备1.传热设备有哪些动态特点？对控制规律作如何考虑？2.传热设备几种控制方案的优缺点？控制工程复习提纲- 2 -3.在加热炉控制中，比较各种控制方案的特点。
4.在加热炉应设置哪些安全联锁系统？5.一般将大型锅炉的控制问题划分成哪三个控制系统（不包括联锁）？6.锅炉汽包水位控制系统有哪几类？7.什么是虚假水位？采用差压变送器时是否会呈现假水位？为什么？在控制方案中应采取什么办法减少假水位的影响？控制方案中的系数怎样设置？8.锅炉燃烧控制系统有哪些，其特点？9.过热蒸汽系统的控制方案有？例如：填空：1．控制对象的干扰通道的动态特性对过渡过程的影响是:干扰通道的时间常数愈大,对被控变量的影响越缓慢;干扰通道容量滞后愈多,则调节质愈好;干扰通道的纯滞后对调节质量无影响。
2．选择控制方案时，总是力图使调节通道的放大倍数（增益）应大于干扰通道的放大倍数（增益）。
3．控制对象的调节通道的动态特性对过渡过程的影响是:调节通道时间常数愈大,则响应越慢,工作频率_低;但调节通道时间常数过小,易产生振荡问题;调节通道的纯滞后使过渡过程质量下降。
4．某调节系统采用比例积分作用调节器，先用纯比例调整到合适的调节输出，再加入积分作用的后，应_适当降低放大倍数（或增大比例度）,才能使稳定性不变。
5．简单均匀控制系统与液位定值控制系统的区别是控制器的控制规律选择和参数整定上6．串级调节系统,一般情况下主回路选择PI或PID调节规律调节器,副回路选用P调节规律调节器；如果副回路采用差压法测流量，应采用什么装置开方器补偿。
7．防积分饱和的措施有哪三种：限幅法、积分切除法和积分外反馈法。
简单题：1．什么叫串级控制系统?画出一般串级控制系统的典型方块图。
答：串级控制系统是由其结构上的特征而得名的。
它是由主、副两个控制器串接工作的。
主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出去操纵控制阀，以实现对变量的定值控制。
方框图略2．串级控制系统有哪些特点?主要使用在哪些场合?答串级控制系统的主要特点为：(1)在系统结构上，它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统；(2)系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量(3)由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前控制的作用，因而减少了干扰对主变量的影响；(4)系统对负荷改变时有一定的自适应能力。
串级控制系统主要应用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。
3．串级控制系统中主、剧变量应如何选择?控制工程复习提纲- 3 -答主变量的选择原则与简单控制系统中被控变量的选择原则是一样的。
副变量的选择原则是：．(1)主、副变量间应有一定的内在联系，副变量的变化应在很大程度上能影响主变量的变化；(2)通过对副变量的选择，使所构成的副回路能包含系统的主要干扰；(3)在可能的情况下，应使副回路包含更多的主要干扰，但副变量又不能离主变量太近；(4)副变量的选择应考虑到主、副对象时间常数的匹配，以防“共振”的发生4．为什么说串级控制系统中的主回路是定值控制系统，而副回路是随动控制系统?答串级控制系统的目的是为了更好地稳定主变量，使之等于给定值，而主变量就是主回路的输出，所以说主回路是定值控制系统。
副回路的输出是副变量，副回路的给定值是主控制器的输出，所以在串级控制系统中，副变量不是要求不变的，而是要求随主控制器的输出变化而变化，因此是一个随动控制系统。
5．怎样选择串级控制系统中主、副控制器的控制规律?答串级控制系统的目的是为了高精度地稳定主变量，对主变量要求较高，一般不允许有余差，所以主控制器一般选择比例积分控制规律，当对象滞后较大时，也可引入适当的微分作用。
串级控制系统中对副变量的要求不严。
在控制过程中，副变量是不断跟随主控制器的输出变化而变化的，所以副控制器一般采用比例控制规律就行了，必要时引入适当的积分作用，而微分作用一般是不需要的。
6．如何选择串级控制系统中主、副控制器的正、反作用?答：副控制器的正反作用选择：与副对象特性、控制阀的气开、气关型式有关，其选择方法与简单控制系统中控制器正、反作用的选择方法相同，是按照使副回路成为—个负反馈系统的原则来确定的。
主控制器正反作用只取决于主对象，而与执行器的气开、气关型式及副控制器的作用方向完全无关。
7．均匀控制系统的目的和特点是什么?答：均匀控制系统的目的是为了解决前后工序的供求矛盾，’使两个变量之间能够互相兼顾和协调操作。
均匀控制系统的特点是其控制结果不像其他控制系统那样，不是为了使被控变量保持不变，而是使两个互相联系的变量都在允许的范围内缓慢地变化。
8．简述均匀控制系统的控制方案。
答：以液位与流量的均匀控制为例，其控制方案有简单均匀控制与串级均匀控制两种。
从结构上来讲，简单均匀控制与一般的液位控制系统一样，串级均匀控制与一般的液位一流量串级控制系统一样。
其区别在于均匀控制与一般的控制系统目的不一样。
之所以能够使两个变量间的关系得到协调，是通过控制器参数整定来实现的。
均匀控制系统中的控制器一般都采用纯比例作用，且比例度很大，必控制工程复习提纲- 4 -要时才引入少量的积分作用。
9．什么叫比值控制系统?答实现两个或两个以上的参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。
通常为流量比值控制系统，用来保持两种物料的流量保持一定的比值关系。
10．试简述双闭环比值控制系统及其使用场合。
答：双闭环比值控制系统有两个闭合回路，分别对主、副流量进行定值控制。
同时，当主流量发生变化时，通过比值控制器来改变副流量控制器的给定值，使副流量能随主流量的大小变化而变化，始终保持一定的比值关系。
双闭环比值控制系统主要适用于主流量干扰频繁、工艺上不允许负荷有较大波动或工艺上经常需要提降负荷的场合。
11．什么是前馈控制系统?它有什么特点?答：按扰动变化大小进行控制的系统称为前馈控制系统。
前馈控制系统的主要特点有：(1)前馈控制是基于不变性原理工作的，比反馈控制及时、有效；(2)前馈控制是属于“开环”控制系统；(3)前馈控制使用的是视对象特性而定的“专用”控制器，又称前馈补偿装置；(4)一种前馈作用只能克服一种干扰。
12．前馈控制的主要形式有哪几种?答前馈控制的主要形式有单纯的前馈控制(又称简单前馈)和前馈一反馈控制两种。
根据对干扰补偿形式的特点，又分静态前馈控制和动态前馈控制。
13．前馈控制主要应用在什么场合?答：前馈控制主要用于下列场合：(1)干扰幅值大而频繁，对被控变量影响剧烈，单纯反馈控制达不到要求时；(2)主要干扰是可测不可控的变量；(3)对象的控制通道滞后大，反馈控制不及时，控制质量差时，可采用前馈一反馈控制系统，以提高控制质量。
14．什么是生产过程的软保护措施?与硬保护措施相比，软保护措施有什么优点? 答：所谓生产的软保护措施，就是当生产短期内处于不正常情况时，无须像硬保护措施那样硬性使设备停车，而是通过一个特定设计的自动选择性控制系统，以适当改变控制方式来达到自动保护生产的目的。