自动控制原理：方框图的化简
《自动控制原理》张爱民课后习题标准答案
（4）空调制冷：闭环系统输入量：设定的温度输出量：实际的温度
1．2解：
开环系统：优点：结构简单，成本低廉；增益较大；对输入信号的变化响应灵敏；只要被控对象稳定，系统就能稳定工作。
缺点：控制精度低，抗扰动能力弱
闭环控制优点：控制精度高，有效抑制了被反馈包围的前向通道的扰动对系统输出量的影响；利用负反馈减小系统误差，减小被控对象参数对输出量的影响。
1.5解
不正确。引入反馈后，形成闭环控制系统，输出信号被反馈到系统输入端，与参考输入比较后形成偏差信号，控制器再按照偏差信号的大小对被控对象进行控制。在这个过程中，由于控制系统的惯性，可能引起超调，造成系统的等幅振荡或增幅振荡，使系统变得不稳定。所以引入反馈之后回带来系统稳定性的问题。
1.6
解：
对自动控制系统的基本要求是：稳定性、快速性和准确性。
闭环控制系统的特点：
（1）闭环控制系统是利用负反馈的作用来减小系统误差的
（2）闭环控制系统能够有效地抑制被反馈通道保卫的前向通道中各种扰动对系统输出量的影响。
（3）闭环控制系统可以减小被控对象的参数变化对输出量的影响。
1.4解
输入量：给定毫伏信号
被控量：炉温
被控对象：加热器（电炉）控器：电压放大器和功率放大器经比较，电气系统（a）与机械系统（b）的微分方程具有相同的形式，故两个系统为相似系统。
2.4解
传递函数
微分方程
2.5解
由电路得：
（1）
（2）
综合（1）、（2）式，消去变量u，可得其传递函数为：
进而得其微分方程为
2.6解
对系统中各个部分建立相应的微分方程如下：
自动控制原理(佳木斯大学)智慧树知到课后章节答案2023年下佳木斯大学
自动控制原理（佳木斯大学）智慧树知到课后章节答案2023年下佳木斯大学佳木斯大学绪论单元测试1.自动控制理论经历了经典控制理论、现代控制理论和近代控制理论三个发展阶段。
A:对 B:错答案:对第一章测试1.下列系统中属于开环控制的为（）。
A:家用空调器 B:自动跟踪雷达 C:普通车床 D:无人驾驶车答案:普通车床2.下列系统属于闭环控制系统的为（）。
A:普通车床 B:传统交通红绿灯控制 C:家用电冰箱 D:自动流水线答案:家用电冰箱3.下列系统属于定值控制系统的为（）。
A:自动跟踪雷达 B:家用微波炉 C:自动化流水线 D:家用空调答案:家用空调4.下列系统属于随动控制系统的为（）。
A:家用空调器 B:家用电冰箱 C:自动化流水线 D:火炮自动跟踪系统答案:火炮自动跟踪系统5.下列系统属于程序控制系统的为（）。
A:家用空调器 B:普通车床 C:火炮自动跟踪系统 D:传统交通红绿灯控制答案:传统交通红绿灯控制6.（）为按照系统给定值信号特点定义的控制系统。
A:连续控制系统 B:线性控制系统 C:离散控制系统 D:随动控制系统答案:随动控制系统7.下列不是对自动控制系统性能的基本要求的是（）。
A:快速性 B:复现性 C:稳定性 D:准确性答案:复现性8.下列不是自动控制系统基本方式的是（）。
A:前馈控制 B:开环控制 C:闭环控制 D:复合控制答案:前馈控制9.下列不是自动控制系统的基本组成环节的是（）。
A:被控变量 B:测量变送器 C:控制器 D:被控对象答案:被控变量10.自动控制系统不稳定的过度过程是（）。
A:发散振荡过程 B:衰减振荡过程 C:单调过程 D:其余选择都不是答案:发散振荡过程第二章测试1.自动控制系统的数学模型为（）。
A:微分方程、传递函数、动态结构框图、信号流图 B:热学方程 C:梅森公式 D:状态方程、差分方程答案:微分方程、传递函数、动态结构框图、信号流图2.以下关于传递函数的描述，错误的是（）。
自动控制原理方框图的化简课件
化简过程中的误差分析
误差来源分析
分析化简过程中可能产生的误差来源，如近似处理、线性化等。
误差传递与影响
评估误差对系统性能的影响，了解误差传递的方式和程度。
误差补偿与修正
根据误差分析结果，采取适当的补偿和修正措施，减小误差对系 统性能的影响。
化简后系统的性能分析
稳定性分析
通过化简后系统的传递函数或状态方程，分析系统的 稳定性。
方框图的组成元素
总结词
方框图由输入、输出、转换和反馈四个基本元素组成。
详细描述
方框图由输入、输出、转换和反馈四个基本元素组成。输入是系统接收的信号 或信息，输出是系统输出的信号或信息，转换是系统内部对输入进行处理的过 程，反馈则是系统对输出的反应或调整。
方框图的作用
• 总结词：方框图可以清晰地表示系统的结构、功能和动态特性。
04
方框图化简的注意事项
化简方法的适用性
确定化简方法的适用范围
01
不同的化简方法适用于不同类型和规模的方框图，应先判断所
处理的方框图是否适用。
理解化简方法的原理
02
掌握化简方法的原理和步骤，确保正确应用化简方法。
考虑化简后的系统性能
03
在化简方框图时，应考虑化简对系统性能的影响，如稳定性、
动态响应等。
02
通过化简方框图，可以快速识 别故障传递路径和关键环节， 提高故障诊断的效率和准确性 。
03
化简后的方框图可以作为故障 诊断的参考模型，为故障排除 提供指导和支持。
谢谢观看
• 详细描述：方框图具有多种作用。首先，它可以清晰地表示系统的结构，将复杂的系统分解为若干个简单的组成部分， 便于理解和分析。其次，通过方框图可以明确地表示出系统的功能，即各个组成部分的作用及其相互关系。此外，方框 图还可以表示系统的动态特性，例如信号的传递、处理和反馈过程，有助于揭示系统的动态行为和性能。在自动控制原 理中，方框图是分析和设计控制系统的重要工具之一。通过对方框图的分析，可以了解系统的性能、稳定性、可控性和 可观测性等方面的问题，为控制系统的设计和优化提供依据。
哈工程2009自动控制原理试卷
1、分别通过方框图等效化简及梅森增益公式求取图所示系统的传递函数C(s)/F(s).方法2：12()P G s =, 2121()()()P G s G s H s =- 122()()L G s H s =, 2123()()()L G s G s H s =- 221231()()()()()G s H s G s G s H s ∆=-+11∆=, 21∆= 212122123()()()()()()1()()()()()G s G s G s H s C s F s G s H s G s G s H s -=-+2、解：（1）系统开环传递函数为：2()(6)k G s s s =+考虑到系统为单位负反馈系统，得其璧还传递函数为：232()()1()(6)6G s k k s G s s s ks s kΦ===+++++（2）若增加一个开环零点-4，则系统的开环传递函数为：2(4)()(6)k s G s s s +'=+ 属于1800根轨迹1)起始点（开环零极点）：01=p ，20p =，36p =-，14z =-；2=-m n ；2)分支数为n=3 3）连续并对称4）渐近线：2=-m n 条31111i ji j a p z n mσ==-=-=--∑∑(21)90,12a k k πφ+==±=±5）实轴上根轨迹：在实轴上区域[-6，-4]是根轨迹。
负实零点对系统稳定性的影响：对比两图可知，加入开环零点后，系统由一个不稳定系统变成了稳定系统（k 〉0的情况下） 3、解：方法（一）（15分）1）根据系统响应单位速度信号的稳态误差%1≤ss e ，11100v ssK se -≥=。
取1100v K s -=。
则0100()(0.041)G s s s =+。
2）取20c ω=。
[代入0()c G j ω∠，则0000()180()90arctg (0.04)51c c c G j γωωω=+∠=︒-=0000()()(510)51(510)4146)40c c γωγω=-+=-=>因此满足动态性能要求，可以采用滞后校正----可省略]。
（完整版）自动控制原理试题答案
（完整版）⾃动控制原理试题答案∑??=i i i s s Q s H )()(1)(zidpngkongzhi1 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．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。
第4讲_控制系统的方框图及其化简1
x
Uo (s) （b）
I(s)
I ( s) U o ( s) sC
Uo (s) （c）
例2
绘制无源网络的方块图 I 2 ( s)
C
ur
I1
R1 R2
uC
ur i1 R1 uc u iR 2 c 1 C i2 dt i1 R1 i i1 i2
(1) ( 2) (3) ( 4)
R1
U C1 (s)
1 sC 1
R2
1 U (s) c sC 2
U r (s)
I1 (s)
I 2 (s)
(b) 运算电路图
例3 画出下列RC网络的结构图
② ①
U r (s)
-
x
C
1 R1
I1 (s)
-
x
B
1 sC 1
UC1 (s)
③
I 2 ( s)
1 R2
④
Uc (s)
非单位反馈化为单位反馈
G1 G 1 G1G2
(G1G2 ) 1 (G1G2 ) 1
G1G2 1 1 (G1G2 ) 1 G2
五、等效移动规则
1、引出点的移动
1）前移 X1
G(S)
X2
X2
X1
G(S) G(S)
X2
X2
在移动支路中串入所越过的传递函数方框 2）后移 X1 X2 X1 1/G(S) X1 G(S) X2 X1
x3 x1 x2 注意：相邻引出点和比较点之 间不能互换! 相邻综合点之间可以随意调换位置 x4 x3 x3 x1 x1 Y x2 x4 Y x1 x2
x3
Y
Y
x2
[注意]： 相临的信号比较点位置可以互换；见下例 C (s ) R1 (s) R1 (s) R2 (s) R3 ( s)
浅谈《自动控制原理》中动态结构图的化简
浅谈《自动控制原理》中动态结构图的化简作者：张健来源：《新课程·教育学术》2010年第04期摘要:学习《自动控制原理》,死搬硬套公式,往往容易局限思维,而且一旦记忆出现偏差,错误就会增多;如果深入理解原理,摸出其中规律,就会灵活多样地解决问题,本文提出了化简动态结构图的一点规律和解题技巧。
关键词:自动控制动态结构图支路干路动态结构图是系统数学模型的一种形式,用它来表示控制系统,不仅能简明地表示出系统中各变量之间的数学关系及信号的传递过程,也能根据等效变换的原则,将复杂的动态结构图化简,求出系统的传递函数,以便分析系统。
对于用等效变换方法化简动态结构图,本人在长期的教学实践过程中,总结出一点方法和技巧,在这里和大家交流。
一、动态结构图化简的入手点动态结构图由混合点、方框图、信号线和引出点组成,对于初学者或者当动态结构图较为复杂时,在化简时往往会感到无从下手。
其实只要把握住最基本的原则,再复杂的问题也会迎刃而解。
基本的原则是相邻的混合点或引出点可以交换或合并,而相邻的混合点和引出点一般不做交换。
举例言之图(1)。
根据上述原则,可知①和②、②和③、③和④、④和⑤、⑤和⑥均不可以交换或合并,而仅有②和⑥为相邻混合点,可以交换或合并,而此题的入手点也正在于此。
因此,掌握了基本原则,便会很快根据基本原则找到解题入手点。
找到入手点,便可以对动态结构图进行化简。
等效变换的基本化简方法一般教科书均分为四种:1.混合点和引出点的交换或合并。
2.串联和并联的等效变换。
3.反馈连接的等效变换。
4.综合点和引出点的移动。
前三种化简方法比较简单,易于理解和掌握。
对于第四种方法,本人提出综合点和引出点移动的干路和支路化简方法。
二、混合点和引出点移动的干路和支路法1.在变换前首先分清干路和支路所谓支路就是根据信号流向指向混合点的路径或者由引出点引出的路径。
所谓干路就是根据信号流向由综合点引出的路径或指向引出点的路径。
自动控制原理第二章方框图
R1C2s
(R1C1s 1)(R2C2s 1) R1C2s
(R1C1s 1)(R2C2s 1)
解法二：
ui (s)
-
1 I1(s) - 1 u(s)
R1
I (s) C1s
-
1
1 uo (s)
R2 I2(s) C2s
ui (s) 1
R1
ui (s) 1
R1
-
1
-
C1s
1 R1
-
1
-
C1s
1 R1
1
自动控制原理第二章方框图自动控制方框图闭环控制系统方框图串级控制系统方框图前馈控制系统方框图控制系统方框图单回路控制系统方框图过程控制系统的方框图自动调节系统方框图控制方框图
传递函数的表达形式
有理分式形式：G(s)
b0 s m a0 s n
b1s m1 a1s n1
bm1s an1s
bm an
H3
相加点移动 G3 G1
G3 G1
向同无类用移功动
G2
错！
G2
H1
G(s) G1G2 G2G3 1 G1G2 H1
G2
G1 H1
总的结构图如下：
ui (s)
-
1 I1(s) - 1 u(s)
R1
I (s) C1s
-
1
1 uo (s)
R2 I2(s) C2s
ui (s)
-
C2s
1 I1(s) - 1 u(s)
X 2 (s)
X (s) G(s) Y (s)
X 2 (s)
X1(s)
相加点和分支点在一般情况下，不能互换。
X 3 (s)
X (s)
(完整版)自动控制原理基本知识测试题
自动控制原理基本知识测试题第一章自动控制的一般观点一、填空题1. （）、（）和（）是对自动控制系统性能的基本要求。
2. 线性控制系统的特色是能够使用（）原理，而非线性控制系统则不可以。
3. 依据系统给定值信号特色，控制系统可分为（）控制系统、（）控制系统和（）控制系统。
4. 自动控制的基本方式有（）控制、（）控制和（）控制。
5. 一个简单自动控制系统主要由（）、（）、（）和（）四个基本环节构成。
6. 自动控制系统过分过程有（）过程、（）过程、（）过程和（）过程。
二、单项选择题1. 以下系统中属于开环控制的为（）。
A. 自动追踪雷达B. 无人驾驶车C. 一般车床D. 家用空调器2. 以下系统属于闭环控制系统的为（）。
A. 自动流水线B. 传统交通红绿灯控制C. 一般车床D. 家用电冰箱3. 以下系统属于定值控制系统的为（）。
A. 自动化流水线B. 自动追踪雷达C. 家用电冰箱D. 家用微波炉4. 以下系统属于随动控制系统的为（）。
A. 自动化流水线B. 火炮自动追踪系统C. 家用空调器D. 家用电冰箱5. 以下系统属于程序控制系统的为（）。
A. 家用空调器B. 传统交通红绿灯控制C. 一般车床D. 火炮自动追踪系统6. （）为依据系统给定值信号特色定义的控制系统。
A. 连续控制系统B. 失散控制系统C. 随动控制系统D. 线性控制系统7. 以下不是对自动控制系统性能的基本要求的是（）。
A. 稳固性B. 复现性C. 迅速性D. 正确性8. 以下不是自动控制系统基本方式的是（）。
A. 开环控制B. 闭环控制C. 前馈控制D. 复合控制9. 以下不是自动控制系统的基本构成环节的是（）。
A. 被控对象B. 被控变量C. 控制器D. 丈量变送器10. 自动控制系统不稳固的过分过程是（）。
A. 发散振荡过程B. 衰减振荡过程C. 单一过程D. 以上都不是三、简答题1.什么是自动控制？什么是自动控制系统？2.自动控制系统的任务是什么？3.自动控制的基本方式有那些？4.什么是开环控制系统？什么是闭环控制系统？各自的优弊端是什么？5.简述负反应控制系统的基来源理及基本构成。
自动控制原理复习题(选择和填空)
第一章 自动控制的一般概念1.如果被调量随着给定量的变化而变化，这种控制系统叫（ ）A. 恒值调节系统B. 随动系统C. 连续控制系统D.数字控制系统2.主要用于产生输入信号的元件称为（ ）A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件3.与开环控制系统相比较，闭环控制系统通常对（ ）进行直接或间接地测量，通过反馈环节去影响控制信号。
A.输出量B.输入量C.扰动量D.设定量4. 直接对控制对象进行操作的元件称为（ ）A.给定元件B.放大元件C.比较元件D.执行元件5. 对于代表两个或两个以上输入信号进行（ ）的元件又称比较器。
A.微分B.相乘C.加减D.相除6. 开环控制系统的的特征是没有（ ）A.执行环节B.给定环节C.反馈环节D.放大环节7. 主要用来产生偏差的元件称为（ ）A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件8. 某系统的传递函数是()s e s s G τ-+=121，则该可看成由（ ）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10. 在信号流图中，在支路上标明的是（ ）A.输入B.引出点C.比较点D.传递函数11.采用负反馈形式连接后，则 ( )A.一定能使闭环系统稳定；B.系统动态性能一定会提高；C.一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除；D.需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。
第二章 自动控制的数学模型1. 已知)45(32)(22++++=s s s s s s F ，其原函数的终值=∞→t t f )(（ ） A.0 B.∞ C.0.75 D.32．正弦函数sin ωt 的拉氏变换是（ ）3．传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？（ ）A.输入信号B.初始条件C.系统的结构参数D.输入信号和初始条件4．对复杂的信号流图直接求出系统的传递函数可以采用( )A.终值定理B.初值定理C.梅森公式D.方框图变换5．采用系统的输入.输出微分方程对系统进行数学描述是（ ）A.系统各变量的动态描述B.系统的外部描述C.系统的内部描述D.系统的内部和外部描述6．拉氏变换将时间函数变换成（ ）A ．正弦函数B ．单位阶跃函数C ．单位脉冲函数D ．复变函数7．线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下（ ）A ．系统输出信号与输入信号之比B ．系统输入信号与输出信号之比C ．系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比D ．系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比8．方框图化简时，并联连接方框总的输出量为各方框输出量的（ ）A ．乘积B ．代数和C ．加权平均D ．平均值9. 某典型环节的传递函数是()151+=s s G ，则该环节是（ ）A.比例环节B.积分环节C.惯性环节D.微分环节10. 已知系统的微分方程为()()()()t x t x t x t xi 2263000=++ ，则系统的传递函数是（） ω+s A 1.22.ωω+s B 22.ω+s s C 221.ω+s DA.26322++s s B.26312++s s C.36222++s s D.36212++s s11. 引出点前移越过一个方块图单元时，应在引出线支路上（ ）A.并联越过的方块图单元B.并联越过的方块图单元的倒数C.串联越过的方块图单元D.串联越过的方块图单元的倒数12. 某典型环节的传递函数是()Tss G 1=，则该环节是（ ） A.比例环节 B.惯性环节 C.积分环节 D.微分环节13. 已知系统的单位脉冲响应函数是()21.0t t y =，则系统的传递函数是（ ） A. 32.0s B.s 1.0 C.21.0s D.22.0s14. 梅逊公式主要用来（ ）A.判断稳定性B.计算输入误差C.求系统的传递函数D.求系统的根轨迹15. 传递函数只取决于系统或元件的（ ） ，而与系统输入量的形式和大小无关，也不反映系统内部的任何信息。
自动控制原理
自动控制原理交卷时间2020-06-04 09:59:28一、单选题（每题4分，共20道小题，总分值80分）1.方框图化简时，并联连接方框总的输出量为各方框输出量的（）（4分）A乘积B代数和C加权平均D平均值正确答案B您的答案是未作答回答错误展开2.根轨迹上的点应满足的幅角条件为（）（4分）A-1B1C±(2k+1)π/2 (k=0,1,2,…)D±(2k+1)π(k=0,1,2,…)正确答案D您的答案是未作答回答错误展开3.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（）（4分）A比例环节B微分环节C积分环节D惯性环节正确答案B您的答案是未作答回答错误展开4.为了保证系统稳定，则闭环极点都必须在（）上。
（4分）As左半平面Bs右半平面Cs上半平面Ds下半平面正确答案A您的答案是未作答回答错误展开5.单位反馈系统稳态速度误差的正确含义是（）（4分）A在r(t)=R×1(t)时，输出速度与输入速度的稳态误差B在r(t)=R×1(t)时，输出位置与输入位置的稳态误差C在r(t)=V×1(t)时，输出位置与输入位置的稳态误差D在r(t)=V×1(t)时，输出速度与输入速度的稳态误差正确答案C您的答案是未作答回答错误展开6.为消除干扰作用下的稳态误差，可以在主反馈回到干扰作用点之前（）（4分）A增加积分环节B减少积分环节C增加放大环节D减少放大环节正确答案A您的答案是未作答回答错误展开7.已知系统为最小相位系统，则一阶惯性环节的幅频变化范围为（）（4分）A045°B0-45°C090°D0-90°正确答案D您的答案是未作答回答错误展开8.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（）（4分）A减小增益B超前校正C滞后校正D滞后-超前正确答案A您的答案是未作答回答错误展开9.直接对控制对象进行操作的元件称为（）（4分）A给定元件B放大元件C比较元件D执行元件正确答案D您的答案是未作答回答错误展开10.已知其系统的型别为v，输入为r(t)=tn（n为正整数），则系统稳态误差为零的条件是（）（4分）Av≥nBv＞nCv≤nDv＜n正确答案B您的答案是未作答回答错误展开11.输入已知，确定系统，使输出尽可能符合给定的最佳要求，称为（）（4分）A滤波与预测B最优控制C最优设计D系统分析正确答案C您的答案是未作答回答错误展开12.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（）（4分）A非最小相位系统B最小相位系统C不稳定系统D振荡系统正确答案B您的答案是未作答回答错误展开13.工程上习惯于把过度过程调整为（）过程。
自动控制原理基本知识测试题
ξ ）和（自然振荡角频率 n ）。
0 、 0＜ ＜ 1、 1 和 ＞ 1 称为（ 无 ）阻尼、（ 欠 ）阻尼、
（ 临界 ）阻尼和（ 过 ）阻尼。工程上习惯于把过渡过程调整为（ 10. 超调量仅由（ ξ 值 ）决定，其值越小，超调量（ 越大 ）。
欠 ）阻尼过程。
11. 调节时间由（ ξ ）和（
n ）决定，其值越大，调节时间（
第一章 自动控制的一般概念
一、填空题
1. （ 稳定性 ）、（快速性 ）和（ 快速性 ）是对自动控制系统性能的基本要求。
2. 线性控制系统的特点是可以使用（
叠加 ）原理，而非线性制系统可分为（
定值 ）控制系统、 （ 随动 ）控制系统和（ 程序 ）控制系统。
动态关系 ）的数学表达式。
2. 常用的数学模型有（ 微分方程 ）、（ 传递函数 ）以及状态空间表达式等。
3. （ 结构图 ）和（ 信号流图 ），是在数学表达式基础演化而来的数学模型的图示形式。
4. 线性定常系统的传递函数定义：在（零初始）条件下，系统的（输出）量的拉氏变换与（输入）量拉氏变换之比。
5. 系统的传递函数完全由系统的（
D. 系统数学模型的建立方法有解析法和实验法两类
2. 以下关于传递函数的描述，错误的是（
B）
A. 传递函数是复变量 s 的有理真分式函数
B. 传递函数取决于系统和元件的结构和参数，并与外作用及初始条件有关
C. 传递函数是一种动态数学模型
D. 一定的传递函数有一定的零极点分布图与之相对应
1
3. 以下关于传递函数局限性的描述，错误的是（
B ）。
A. 被控对象 B. 被控变量 C. 控制器 D. 测量变送器
10. 自动控制系统不稳定的过度过程是（
自动控制原理 第8章习题解答(非线性系统分析)
对于图
(a) 所示情形，G (
jω )
与
−
1 N
无交点，非线性系统不会产生自持振荡，
该非线性系统也是稳定的；
对于图 (b) 所示情形，G ( jω ) 与 − 1 有两个交点，其中交点 A 是稳定交点，
N
该非线性系统会产生自持振荡。
2 时， N(A)取极值。
2
−1
= − π ≈ −0.39
N ( A) A= 2
8
2
( ) （4）计算自振参数
− 1 =G N ( A)
jωg
A1 = 12.72 ，A2 = 0.503
即：系统将产生自振，振荡角频率为 ωg = 1 rad s ，振幅为 A = 12.72
12
【解】（1）将系统方框图化为标准结构
分析可得， ∆1 = 0.5
11
得系统等效方框图为：
（2）绘出线性部分的 G ( jω)曲线
与负实轴的交点处，ωg = 1
G( jω) =
10
=5
ω ⋅ ( 1+ ω 2 )2 ω =ωg
−0.39
（3）绘出非线性部分的
−
1 N
曲线
计算可得，当 A =
2e0 =
解得：
∆1
=
∆ k
+α
4
习题8.4 设有非线性控制系统，其中非线性特性为斜率 k = 1的饱
和特性。当不考虑饱和特性时，闭环系统稳定。试分析该非线性控制系统 是否有产生自持振荡的可能性。 【解】不考虑饱和因素时，稳定的线性系统的开环频率响应形式有多种，例如：
AB
考虑饱和因素，斜率为 k = 1的饱和特性的 − 1 曲线分布在负实轴上
自动控制原理(2-2)2.5 框图及其化简方法
2.5 框图及其化简方法
• 引言
• 结构图的组成
• 系统结构图的建立
• 闭环系统的结构图
• 结构图的简化和变换规则
引 言
根据不同的功能，可将系统划分为若干环节或者 叫子系统，每个子系统的功能都可以用一个单向 性的函数方块来表示。 方块中填写表示这个子系统的传递函数，输入量 加到方块上，那么输出量就是传递结果。
按照上述方程的顺序，从输出量开始绘制系统的
结构图，其绘制结果如图2－7(c)所示（注意这是一个 还没有经过简化的系统结构图）。 注意：一个系统可以具有不同的结构图，但由结 构图得到的输出和输入信号的关系都是相同的。
三、闭环系统的结构图
R( s)
+ -
E ( s)
C (s)
G( s)
B( s ) H ( s)
图2－9 扰动作用下的闭环系统结构图
如果有扰动存在，根据线性系统满足叠加性原理的 性质，可以先对每一个输入量单独地进行处理，然后
将每个输入量单独作用时相应的输出量进行叠加，就
二、系统结构图的建立
–
建立控制系统各部件的微分方程（注意相邻 元件之间的负载效应影响）；
–
对各微分方程在零初始条件下进行拉氏变换，
并作出各元件的方块图； 按照系统中各变量的传递顺序，依次将各元 件的框图连接起来，便得到系统结构图。
–
例2-8 在图2-7(a)中，电压u1(t)、u2(t)分别为输入量和 输出量，绘制系统的结构图。
根据系统中信息的传递方向，将各个子系统的函数 方块用信号线顺次连接起来，就构成了系统的结构 图，又称系统的方块图。 系统的结构图实际上是系统原理图与数学方程的 结合，因此可以作为系统数学模型的一种图示。
自动控制原理复习资料
（3）若遵循前一个环节的输出为下一个环节的输入， 则容易画图。
例题 系统的微分方程为：
x1 (t ) r (t ) c (t ) dx2 (t ) T1 K1 x1 (t ) x2 (t ) dt x3 (t ) x2 (t ) K 3c (t ) dc (t ) T2 c (t ) K 2 x3 (t ) dt
R1 ( s)
R1(S)
R1(S)
+ -
G1(S) G3(S)
C1(S)
+
G1(S)
C1(S)
G4(S)
G3(S) G2(S) -1 G4(S)
R2(S)
G2(S)
C2(S)
+
C1 ( s) G1 ( s) G( s) R1 (s) 1 G1 ( s)G2 ( s)G3 ( s)G4 ( s)
注意
负反馈取＋ 正反馈取－
2-7. 求闭环传递函数。
R1(S)
+ -
G1(S) G3(S) G4(S)
C1(S)
R2(S)
G2(S)
C2(S)
+
方法要点： 一个输入作用，另一个输入为0； 关注一个输出时，与另外一个输出没有关系； 化简时碰到比较器处的“负号”时，一定要用-1代替。
（1）求 C1 (s) ，令R2(s)=0
ui
1 SC1
C1
R2
C2
1 SC2
I (s)
R1 +
U i ( s)
uo
U o ( s)
1 R1 C1s U i (s) I (s) 2 1 U ( s ) C C R R s (C2 R2 C1R1 )s 1 o 1 2 1 2 R1 G( s ) C1s U i ( s) C2 R1s 1 U o ( s) ( R2 ) I ( s) sC2
自动控制原理第5讲(结构图化简)
a24 a25
x2 x3 x2
x2 x4 x3 x2
x3 x4 x3
x3 x4 x5 x3
x2 x5 x3 x2
x2 x4 x5 x3 x2
L1 a23a32
L2 a24a43a32
L3 a34a43
x4 x4
……
Mixed node
a53
a32
input node (source)
1 G1H1 G2G7 H 2 G6G4G5 H 2 G2G3G4G5 H 2 G4G5G7 H1H 2
P1 G1G2G3G4G5 1 1
P1 G1G6G4G5 2 1
P3 G1G2G7 3 1 G4H1
C(S) P(S) P11 P22 P33
R(S)
G1G2G3G4G5 G1G6G4G5 G1G2G7 (1 G4H1)
G4
H3
H2
1 G4
G1
G2
G3 a G4 b
H3 H1
比较点移动 G3 G1
G3 G1
G2
错 ！
G2
H1
向同类移动
G2 G1 H1
G4
作用分解
G1
G2
G3
H1
G4
G1
G2
H3 G3
H1
H3
H1
H3
例 用方块图的等效法则，求如图所示
系统的传递函数C(s)/R(s)
解：这是一个具有交叉反馈的多回路系统，如果不对它作适当的变换，就难 以应用串联、并联和反馈连接的等效变换公式进行化简。本题的求解方法是 把图中的点A先前移至B点，化简后，再后移至C点，然后从内环到外环逐步 化简，其简化过程如下图。
G4
自动控制原理机考题库及答案
自动控制原理机考题库及答案1.以下说法正确的是（）C.时间响应和频率特性都能揭示系统的动态特性答案C2.线性左常二阶系统的闭环增益越大，（）D.对系统的动态性能没有影响答案D3.确世根轨迹大致走向，用以下哪个条件一般就够了（）D.幅值条件+幅角条件答案D4.下列判别系统稳泄性的方法中，哪一个是在频域里判别系统稳立性的判拯（）C.奈奎斯特判据答案C5.进行串联滞后校正后，校正前的穿越频率与校正后的穿越频率的关系相比，通常是（）B.>答案B6.系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（）C.系统分析答案C7.II型系统对数幅频特性的低频段渐近线斜率为（）B.-40 （dB/dec）答案B8.以下关于系统结构图的描述，错误的是（）B.同一系统的结构图形式是唯一的答案B9.在系统校正时，为降低其稳态误差优先选用（）校正。
A.滞后答案A10.二阶振荡环节乃奎斯特图中与虚轴交点的频率为（）11.系统稳定的充分必要条件是其特征方程式的所有根均在根平而的（）B.左半部分答案B12.相位超前校正装宜的奈氏曲线为（）B.上半圆答案B13.开环控制系统的的特征是没有（）C.反馈环节答案C14.在用实验法求取系统的幅频特性时，一般是通过改变输入信号的（）来求得输出信号的幅值。
B.频率答案B15.s从0变化到+8时，延迟环节频率特性极坐标图为（）A.圆答案A16.主要用于产生输入信号的元件称为（）B.给泄元件答案B17.采用负反馈形式连接后，则（）D.需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能答案D18.系统已给出，确泄输入，使输岀尽可能符合给泄的最佳要求，称为（）D.最优控制答案D19.系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（）C.系统分析答案C20.若二阶系统的调整时间长，则说明（）B.系统响应慢二、判断题1.单位负反馈系统的开环系统的中频段决左了系统的动静态性能。
（）答案错2.复合控制有两种基本形式：即按输入前馈补偿的复合控制和按误差的前馈复合控制。
自动控制原理
自动控制原理知识要点与习题解析第2章 控制系统的数学模型数学模型有多种表现形式：传递函数、方框图、信号流图等。
；； )()()()(t e t c t n t r )()()()()()(s s s s s H s G en n e ΦΦΦΦ； P32 (自动控制原理p23)2-17P33解：(e)4232121123211)(G H G G H G G H G G G G s ++-+=Φ；P37 (p73)2-21 试绘制与题2-21图中系统方框图对应的信号流图，并用梅森增益公式求传递函数C (s )/R (s ) 和误差传递函数E (s )/R (s )注：P21(2) 依据系统方框图绘制信号流图首先确定信号流图中应画出的信号节点，再根据方框图表明的信号流向，用支路及相应的传输连接信号节点。
步骤如下，(a)系统的输入为源点，输出为阱点；(b)在方框图的主前向通路上选取信号节点，即相加点后的信号和有分支点的信号，两信号是同一个题2-21图 系统方框图 题2-1 7图 控制系统方框图 题2-17解图 控制系统简化方框图信号时只作为一个节点；(c)其它通路上，仅反馈结构求和点后的信号选作节点； (d)最后，依据信号关系，用支路连接这些节点。
解：图(a)信号流图如题2-21解图(a)所示。
计算C (s )/R (s )和E (s )/R (s )过程中，关于回路和特征式的计算是完全相同，可统一计算。
回路111H G L -=，232H G L -=，213213H H G G G L -=；特征式 21312132123111H H G G H H G G G H G H G ++++=∆。
计算C (s )/R (s )：前向通路 3211G G G P =，342G G P =； 特征子式 11=∆，1121H G +=∆；2131223111134321)1(1)1()()(H H G G G H G H G H G G G G G G s R s C ++++++=； 计算E (s )/R (s )：前向通路 11=P ；21342H H G G P -=； 特征子式 2311H G +=∆，12=∆；213122311213423)1(11)()(H H G G G H G H G H H G G H G s R s E ++++-+=；P38 (p73)2-22 试用梅森增益公式求题2-22图中各系统信号流图的传递函数)(/)(s R s C 。
《自动控制原理》张爱民课后习题答案
输出量：机器人的位置 输出量：经调节后的体温
（3）微波炉做饭：开环系统：输入量：设定的加热时间
输出量：实际加热的时间
（4）空调制冷：闭环系统
输入量：设定的温度
输出量：实际的温度
1．2 解：
开环系统： 优点：结构简单，成本低廉；增益较大；对输入信号的变化响应灵敏；只要被
控对象稳定，系统就能稳定工作。
缺点：控制精度低，抗扰动能力弱
( f1k 2
f 2k1) dxi dt
k1 k2 xi
经比较，电气系统（ 相似系统。 2.4 解
a）与机械系统（ b）的微分方程具有相同的形式，故两个系统为
传递函数 U o Ui
1
c2 s
1
1
sL
c1s
c2 s
c1 c1 c2 c1c2 Ls2
微分方程 ( c1 c2 )uo
c1c2 L
d 2 uo dt 2
c1ui
2.5 解
由电路得：
ui
u
1 R1
R2
CS
1 R1
CS
（1）
u
uo
R3
R4
（ 2）
综合（ 1）、（ 2）式，消去变量 u，可得其传递函数为：
G ( s) uo ui
R1 R 2R C4 S R R2 4 R1R3
进而得其微分方程为
R2 R 4C dui R R2 u4 i uo R3 dt R 1R 3
uo
_
_
作拉氏变换得： 则初始方块图如下：
ui (t ) u(t ) i(t )R1
i i1 i 2
c1
d [ u(t
) dt
uo ( t )]