上海交通大学《自动控制原理》本科笔记(高清度,可打印)

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上海交通大学现代控制课程ppt

控制理论的基本概念
自动控制：在无人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定要求进行。对象：是一个设备，它是由一些机器零件有机地组合在一起的，其作用是完成一个特定的动作。称任何被控物体（如加热炉、化学反应器或宇宙飞船）为对象。过程：称任何被控制的运行状态为过程，其具体例子如化学过程、经济学过程、生物学过程。
反馈控制：反馈控制是这样一种控制过程，它能够在存在扰动的情况下，力图减小系统的输出量与参考输入量（也称参据量）（或者任意变化的希望的状态）之间的偏差，而且其工作正是基于这一偏差基础之上的。在这里，反馈控制仅仅是对无法预计的扰动（即那些预先无法知道的扰动）而设计的，因为对于可以预计的或是已知的扰动来说，总是可以在系统加以校正的，因而对于他们的测量是完全不必要的。
现代控制理论发展的主要标志
卡尔曼：状态空间法
卡尔曼：能控性与能观性
庞特里雅金：极大值原理
现代控制理论的主要内容
线性控制系统理论有限维线性时不变系统是实际中最经常遇到的一类系统，因此多变量线性系统理论一直是多年来研究的重心。其主要内容有系统的结构问题，如能控性、能观测性、最小性等；以及关于反馈控制问题，如极点配置、解耦、鲁棒控制等问题。系统辨识简而言之，所谓系统辨识就是利用系统(设备)在试验或运行中测得的数据构造出系统的数学模型，并估计其参数的理论和方法。自适应控制自适应控制所研究的对象是具有不确定性的系统。自适应控制是一个比较复杂的问题，也是控制理论用于实际的重要问题，是目前非常活跃的研究课题，并且正朝着更高级更复杂的自学习及智能控制系统等方向发展。
经典控制理论的发展
概括地说，古典控制理论主要包括一个核心概念：传递函数。两个基本方法：频率响应及根轨迹法。原则上它们只适合用来对单输入 - 单输出控制系统进行分析、综合与设计。 17 世纪瓦特 (watt)飞锤控制器的应用，可以看成是自动控制学科发展的起点。到了19世纪后半叶，虽然自动控制技术已取得了许多重大的进展，例如到1870年，已经在闭环系统中应用完善的PID 控制，与此同时，反馈原理也开始用于笨重机械 ——伺服机械的控制，但是在控制理论方面却进展迟缓。直到上世纪20年代，常微分方程及稳定性代数检验方法仍然是控制工程师的唯一分析工具。控制理论进一步发展的关键性转机来自另一个重要的技术领域 ——通讯工程。1932年奈奎斯特(Nyquist)的《再生理论》一文，开辟了频域法的新途径。经过大约10年的时间，控制理论的微分方程法几乎完全被频域法所取代。

第三章-控制工程或自动控制-上海交通大学课件

3.2.5 一阶系统的单位加速度响应
1 2 输入r ( t ) t 2
1 2 输出c( t ) t Tt T 2 (1 e t / T ) 2
跟踪误差：e(t)=r(t)-c(t)=Tt-T2(1-e-t/T)随时间推移而增长，直至无穷。因此一阶系统不能跟踪加速度函数。
2013-8-8 20
控制系统的运动方程为一阶微分方程，称为一阶系统。如RC电路: duc ( t ) i(t) R RC uc ( t ) ur ( t ) •微分方程: dt
•传递函数: •结构图：
U c ( s) 1 1 U r ( s ) R C s 1 1 Ts
R(s) E(s) (-)
cailianchensjtueducn2012年9月2015131系统时间响应的性能指标系统时间响应的性能指标332一阶系统的时域分析一阶系统的时域分析333二阶系统的时域分析二阶系统的时域分析334高阶系统的时域分析高阶系统的时域分析335线性系统的稳定性分析线性系统的稳定性分析336线性系统的稳态误差计算线性系统的稳态误差计算2015131指控制系统在一定的输入下根据输出量的时域表达式分析系统的稳定性瞬态和稳态性能
1 tA T
)
1 T tA e T
1
tB- tA=T
2013-8-8
23
3.3 二阶系统的时域分析
3.3.1 二阶系统(second order system)的数学模型控制系统的运动方程为二阶微分方程，称为二阶系统。
d 2 c( t ) dc( t ) T2 2T c( t ) r ( t ) 2 dt dt 1 2 2 s C ( s) sC ( s ) C ( s ) R( s ) 2 n n

(完整版)《自动控制原理》全书总结

熟练掌握误差传递函数和稳态误差的计算。
在求解稳态误差时，需把握以下要点：
(1) 首先要将系统的开环传递函数变成尾1型。
(2) 只要将系统的结构图变换成单回路，系统的误差传
递函数总是如下形式，即
Es
1
We (s)
Xr
s
1 WK
s
则由终值定理得 :
e limet lims E s
t
s0
lim s s0 1
自动控制系统的时域分析
对控制性能的要求
稳定性
稳态特性
三性
（1）系统应是稳定的；暂态特性
（2）系统达到稳定时，应满足给定的稳态误差
的要求；
（3）系统在暂态过程中应满足暂态品质的要求。
1、系统的响应过程及稳定性
一阶系统的单位阶跃响应
WB
(
s)
1 Ts
1
1t
单位阶越响应： xc (t) 1 e T , (t 0)
参数根轨迹的绘制
定义：以非根轨迹增益(比如比例微分环节或惯性环节的时间常数 )为可变参数绘制的根轨迹。
Wk
(s)
10( s
s(10s
1) 1)
Wk
(s)
s(Ts
5 1)(s
1)
绘制思路：
变形
闭环传函
与常规（常义）根轨迹的开环传函具有相同形式
等效开环系统
例4.9 给定控制系统的开环传递函数为
1、已知传函绘制乃氏曲线，绘制伯特图。 2、已知伯特图求对应系统传函。 3、正确理解相位裕量和增益裕量的物理意义，
并会计算。 4、求相位穿越频率ωj,求穿越频率ωc. 5、最小相位系统的概念。
（8) 开环对数频率特性与系统性能之间的关系 i.低频段决定了系统的稳态误差。 ii. 中频段决定系统的暂态特性。 iii. 高频段决定系统的抗干扰能力。

学习笔记 -《自动控制原理》

化简得到从输入电压 Ua 到输出转速ω的传递函数��(��)
��(��)
=
ω ��
=
��2
+
(��
非线性函数在平衡点附近展开成泰勒级数，然后去掉高次幂得到线性函数。
例如函数�� = ��(��)，在平衡点(��0, y0)展开成泰勒级数为
��
=
��(��)
=
��(��0)
+
��′(��0)(��
−
��0)
性微分方程（差分方程）描述 9. 非线性系统：系统含有一个或者多个非线性元件，输入输出的静态特性为非线性特性，如
饱和限幅特性，死去特性，继电特性等。需用非线性微分方程描述 10. 连续系统：系统各信号均为时间的连续函数。可用微分方程描述 11. 离散系统：系统有一个或者多个信号是脉冲序列或者数字编码，需用差分方程描述 12. 定常系统：系统参数不随时间变化 13. 时变系统：系统参数随时间变化
m
x f
例 2.4 直流电动机系统
如下图，电机绕组电阻为 Ra，绕组电感为 La，反电动势系数为 Ke，转矩系数为 Kt，电机轴端转动惯量为 Jm，粘滞摩擦系数为 b。输入：电压 Ua，输出：电流 ia，电磁转矩 Te，转动角度θ，转动速度ω，角加速度为α
电机的电压平衡方程为：U��
��(��)

5.自动控制原理考试复习笔记--本科生总结

自动控制原理复习总结笔记一、自动控制理论的分析方法：（1）时域分析法；（2）频率法；（3）根轨迹法；（4）状态空间方法；（5）离散系统分析方法；（6）非线性分析方法二、系统的数学模型(1)解析表达：微分方程；差分方程；传递函数；脉冲传递函数；频率特性；脉冲响应函数；阶跃响应函数(2)图形表达：动态方框图（结构图）；信号流图；零极点分布；频率响应曲线；单位阶跃响应曲线时域响应分析一、对系统的三点要求：K(1)必须稳定，且有相位裕量γ和增益裕量g(2)动态品质指标好。

p t 、s t 、r t 、σ%(3)稳态误差小，精度高二、结构图简化——梅逊公式例1、解：方法一：利用结构图分析：()()()()[]()()[]()s X s Y s R s Y s X s R s E 11--=+-=方法二：利用梅逊公式 ∆∆=∑=nk KK P s G 1)(其中特征式 (11),,1,1+-+-=∆∑∑∑===Qf e d fedMk j kjNi i LL L LL L式中：∑iL 为所有单独回路增益之和∑jiLL 为所有两个互不接触的单独回路增益乘积之和∑fedLL L 为所有三个互不接触的单独回路增益乘积之和其中，k P 为第K 条前向通路之总增益；k ∆ 为从Δ中剔除与第K 条前向通路有接触的项；n 为从输入节点到输出节点的前向通路数目对应此例，则有：通路：211G G P ⋅= ，11=∆特征式：312131211)(1G G G G G G G G ++=---=∆则：3121111)()(G G G G P s R s Y ++∆= 例2：[2002年备考题]解：方法一：结构图化简继续化简：于是有：结果为其中)(s G =…方法二：用梅逊公式[]012342321123+----=∆H G G H G G G H G G通路：1,1321651=∆=G G G G G P1232521,H G G G P +=∆=1,334653=∆=G G G G P于是：()() (3)32211=∆∆+∆+∆=P P P s R s Y三、稳态误差（1）参考输入引起的误差传递函数：()HG G s R s E 2111)(+=；扰动引起的误差传递函数：()()HG G H G s N s E 2121+-=（2）求参考输入引起的稳态误差ssr e 时。

上海交大自动控制原理习题参考答案

框图，指出输入量、输出量、被测量和控制器。解：首先，系统要求液位有一个设定值，仪表测得液位的实际值，操作员将实际值与设定值相比较，如果实际值比设定值大，操作员就减小阀门的开度，从而使得液位下降，如果实际值比设定值小，操作员就增大阀门的开度，从而使得液位上升。其框图如下：
+
−
其中测量装置为仪表，执行装置为阀门。（应该将操作员放在比较器的位置上）（2）略
A2-7 汽车悬浮系统的简化模型如图 A2-3 所示。汽车行驶时轮子的垂直位移作为一个激励作用在汽车的悬浮系统上。图 A2-3 (b) 是简化的悬浮系统模型。系统的输入是 P 点（车轮）的位移 xi ，车体的垂直运动 xo 为系统的输出。求系统的传递函数 X o (s) / X i (s) 。
车体
上互不接触回路。回路是：
L1
=
−
KG1(s)G2 s
(s)
L2 = −G1(s)G2 (s)H 2(s)
L3 = −G1 (s)H 3 (s)
L4 = −G1 (G2 (s)H1 (s)
∆
=
1−
(L1
+
L2
+
L3
+
L4
)
=
1+
KG1 (s)G2 s
(s)
+
G1 (s)G2
(s)H
2(s)
+ G1 (s)H 3 (s) + G1 (s)G2 (s)H1 (s)
前向通路只有一条：
P1
=
KG1 (s)G2 (s) s
所以
∆1 = 1
C(s) =
KG1 (s)G2 (s)
R(s) s + KG1 (s)G2 (s) + sG1 (s)G2 (s)H 2(s) + sG1 (s)H 3 (s) + sG1 (s)G2 (s)H1 (s)

【HIT0704104】上海交大自控原理考研总结及田作华视频地址

视频我已经传到115网盘大家百度一下“115网盘” 登入名：上海交大2013 密码：123456 里面的视频就是自控的，大家去下载吧！改密码的人木人品木JJ哇！！！看到好多同学准备考研，写下考研总结吧。

--------------------------------高分总结-----------------------------------------------------------首先想说的是，你为什么考研，和以后规划结合考虑这个问题吧。

考哪里，性价比很重要。

是搏一下还是求稳，能否承受可能的失败，都要想想。

一切都为了以后的发展的角度想，最好不要还带着各种情节在选择。

另外尽量去了解下要考的专业以前学长去向。

这些问题未必能想得清楚，但想想还是好些。

我以为想这些问题才是最最重要的。

确定之后。

先布局一下目标：分数，考得高一点准备考多少，低又考多少呢，自己期望考正常考多少。

然后把这分配到每一科目。

每一科目也做一个高中底的分配，允许哪门课低，要求哪门课一定高，都考虑下。

我采取这样的战略，英语过线，政治大众水平，数学专业课要高,争取双140。

视你自己各科的水平而采取不同分配。

这个问题解决了，后面就好分配时间了。

中长期计划：这个学期做什么？侧重哪些方面，达到什么样的目标。

暑假侧重什么，九月后做什么，安排下大概。

－－这个是按照时间来安排再考虑按照各科来安排，四门都怎么安排。

我的时间大表是：大三下，看专业课（我没学过），有时间就看看，不注重结果。

顺便背背单词，没有指标。

实际上，专业课看了几遍，依然完全没概念，但了解了哪些东西我不懂。

这就是成果。

而英语背的单词一个都没记住。

此时间段节奏是十分缓慢的，看书基本随性。

暑假：准备数学，英语，梳理专业课。

数学基础比较好，就把数学知识很细致的温习了一下（这时打算这一轮复习作为数学最基础最细致的一轮，目标，不要求做多少题，但求懂，顺便把知识结构梳理清晰）英语，继续单词，开始程序性的做阅读，在阅读中尝试记单词。

第五章1-控制工程或自动控制-上海交通大学课件

②
③
前面在推导频率特性时假设系统稳定。如果系统不
稳定，则动态过程 c(t)最终不可能趋于稳态振荡
cs(t)。但它的稳态分量总可分离出来，而且其规
律性不依赖于系统的稳定性。因此将频率特性的概
念扩展为线性定常系统正弦输入作用下，输出稳态分量和输入的复数比。
④
尽管频率响应是一种稳态响应，但系统的频率特性与传递函数一样包含了系统或元部件的全部动态结构参数，因此，系统动态过程的规律性也全寓于其中。稳定系统的频率特性可由实验方法确定。
将传递函数中s用jω代替即得频率特性表达式。
频率特性的矢量图
jv V () A() () 0 U() u G(j)
频率特性是一个复数，有三种表示：
代数式
极坐标式
G j U jV
G( j) G( j) G( j) A() ()
代数式?gj极坐标式指数式u?v?a?gj???ujv0频率特性的矢量图?????ujv??????gjgjgja??????????jgj?j??gjgjeae?????????????22agjuv?????????????cosua???????????arctanvu?????????????????sinva?????21到目前为止我们已学习过的线性系统的数学模型有以下几种
jG ( j )
指数式
G( j) G( j) e
A()e
j ( )
A G j U 2 V 2
V arctan U
U A cos
V A sin

频率响应:正弦输入信号作用下,系统输出的稳态分量（控制系统中的信号可以表示为不同频率正弦信号的合成）频率特性:系统频率响应和正弦输入信号之间的关系, 它和传递函数一样表示了系统或环节的动态特性。数学基础：控制系统的频率特性反映正弦输入下系统响应的性能。研究其的数学基础是Fourier变换。频域分析法:利用系统频率特性分析和综合控制系统的方法。

自动控制原理简明教程(第二版)ppt

• 控制单元包括：双向天窗角度开闭驱动，遮阳网驱动，防虫网驱动，通风机，喷灌滴灌定时或根据土壤水分控制，营养液自动配制和弃液，节能加温等.智能变送单元进行数据采集,具有自诊断,自标定等功能。
• 传感器包括测量环境参数的传感器(温、湿度、光照、二氧化碳、土壤水分等)以及营养液成分(pH，电导、氮、磷、钾等)，小气象传感器(风速、风向、大气温湿度和大气压等)等。
➢1948年美国麻省理工学院出版了另一本《伺服机件原理》教材，建立了现在广泛使用的频域法
➢1948年维纳(Wiener)在他的名著《控制论：关于在动物和机器中控制和通信的科学》中基于信息的观点给控制论(Cybernetics)下了一个广义的定义。而在控制工程中又称为控制理论(Control Theory)。
第一章自动控制的一般概念
1-1 自动控制的基本原理与方式 1-2 自动控制系统实例 1-3 自动控制系统的分类 1-4 对自动控制系统的基本要求
2024/5/10
6
自动控制
自动控制是指在无人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（统称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。
➢1960年在美国自动控制联合会第一届年会上首次提出 “现代控制理论”这个名词。
➢在状态空间法发展初期，具有重要意义的是庞特里亚金（Pontryagin）的极大值原理。贝尔曼（Bellman）的动态规划理论和卡尔曼（Kalman）的最佳滤波理论，有人把它们作为现代控制理论的起点，主要研究系统辨识、最优控制、最佳滤波及自适应控制等内容。
2024/5/10
8
• 自动控制是一门技术学科，从方法论的角度来研究系统的建立、分析与设计。

第六章2控制工程或自动控制上海交通大学课件

14
若选择结构参数，使
G2(j)Gc(j) 1
G(jω)可近似为
G (j) G 1 (j)G 2 (j)G 3 (j) G 1 (j)G 3 (j)
G 2 (j)G c(j)
G c(j)
G2(jω)部分的特性几乎被反馈校正环节的特性取代.
15
典型反馈校正：速度-相角超前网络反馈校正
G3(s)((T T2"ss 1 1))(0(.s1 s 1)1)
校正后系统
440(0.1s1) G 2(s)G 3(s)s(0.00s2 1)5(s1)
2l0o4g4 0 0 .1c "0, (c ")2
c "4(4 ra/sd )
3 (c " ) 9 0 a 0 0 . 1 r c " c at c " r g a c 0 . 0 r tg c c " 0 7 t o 2 g 5 2 o 5 0
单纯的速度反馈校正存在降低系统增益的问题
改进的方法：速度反馈+超前校正网络提高系统响应速度，不会降低系统增益
例6.6
R(s)
E (s)
k1
C (s)
s(T1 s 1)
K1 440 (s1) T1 0.025 (s)
T2s T2s 1
K
' t
s
要求校正后系统：50o,c40(rad/s)
要求系统具有一定的噪声抑制能力，试确定测速反馈系数
8
6.3.2 比例负反馈校正
如果局部反馈回路为一比例环节，称为比例反馈校正。
9
闭环传递函数
GB(s)1GG00((ss))Kh
1
1
T2s22Ts1Kh T2

自动控制原理复习提纲(版)PDF.pdf

简述闭环零、极点分布与阶跃相应的
关系。P155（背）
①要求系统稳定，则必须使所有的闭
环极点 si 均位于 s 平面的左半部。
②要求系统的快速性好，应使阶跃响应式中每个分量衰减得快，则闭环极点应远离虚轴。要求系统平稳性好，则复数极点最好设置在 s 平面中与负
实轴成 45。夹角线附近。
③要求动态过程尽快消失，要求系数
6
21. 什么是主导极
点，什么是偶极子
p155（背）
主导极点：离虚轴最近且附近没有闭环零点的一些闭环极点（复数极点或实数极点）对系统的动态过程性能影响最大，起着主要的决定的作用的。偶极子：将一对靠得很近的闭环零、极点称为偶极子 22.什么是最小相位系统与非最小相位系统 p162（背）最小相位系统：系统的所有开环极点和零点都位于 s 平面的左半部非最小相位系统：s 平面的右半部具有开环极点或零点的系统第五章： 23. 频率特性的定义：（背）线性定常系统，在正弦信号作用下，输出的稳态分量与输入的复数比。称为系统的频率特性（即为幅相频率特性，简称幅相特性）。 24.奈氏曲线奈奎斯特图是对于一个连续时间的线性非时变系统，将其频率响应的增益及相位以极座标的方式绘出，常在控制系统或信号处理中使用，可以用来判断一个有回授的系统是否稳定。奈奎斯特图上每一点都是对应一特定频率下的频率响应，该点相对于原点的角度表示相位，而和原点之间的距离表示增益，因此
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

自动控制原理备课笔记

自动控制原理备课笔记一、课程引入的小趣事。

同学们，咱们开始讲自动控制原理这门超有趣的课啦。

我先给大家讲个小趣事哈。

你们知道吗？在很久很久以前，还没有这么先进的自动控制系统的时候呢，人们控制东西那可费劲啦。

比如说，以前有个超级大的风车，要想让它根据风向转得刚刚好，就得有人一直在那盯着，风一往这边吹，就得赶紧跑过去调整一下帆的方向。

这就像咱们骑自行车，要是没有自动的平衡系统，你就得一直小心翼翼地控制着，可累啦。

自动控制原理呢，就像是给这些东西装上了一个超级聪明的小脑袋。

就像咱们现在家里的空调，你设定一个温度，它就能自己根据屋里的温度情况，一会儿吹冷风，一会儿停一停，把温度控制得刚刚好。

这背后可都是自动控制原理在起作用哦。

二、基本概念的趣味讲解。

那咱们来说说自动控制原理里的一些基本概念吧。

有个概念叫“被控对象”，这就像是一个调皮的小娃娃。

比如说咱们家里的热水壶，它就是被控对象。

我们想要它把水烧开到100度，它可不会自己一下子就听话地烧到100度哦。

它可能会慢悠悠地加热，有时候火大一点，有时候火小一点，就像小娃娃有时候听话，有时候调皮。

还有“控制器”呢，这就是那个管着小娃娃（被控对象）的家长啦。

对于热水壶这个例子来说，那个调节火力大小的装置就像是控制器。

它要根据水温的情况，来决定是让火大一点还是小一点，就像家长根据小娃娃的表现来决定是表扬还是批评呢。

“反馈”这个概念也很重要哦。

这就像是小娃娃做完一件事之后给家长的一个回应。

水温升高了一些，这个信息反馈给控制器，控制器就知道要调整火力了。

就像小娃娃说“我有点累啦”，家长就知道要让小娃娃休息一下啦。

三、控制系统的类型。

咱们再来说说控制系统的类型吧。

有开环控制系统和闭环控制系统。

开环控制系统就像是一个很固执的人，它只按照自己的想法去做事，不管结果怎么样。

比如说，有个自动售货机，你按了一个按钮，它就按照设定好的程序给你出东西，它不管这个东西是不是真的出来了，也不管有没有什么意外情况。

上海交大自动控制原理习题参考答案

m k
b xo
P xi
(a)
(b)
图 A2-3 题 A2-7 汽车悬浮系统模型
解：由牛顿定理可得
k ( xi
−
xo )
+
b
d (xi − dt
xo
)
=
m
d 2 xo dt
X o = k + bs X i ms2 + bs + k
A2-9 试求图 A2-5 所示电路的传递函数 Eo (s) / Ei (s) 。解：由电路学定律可得
B1-3 图 B1-2 是补偿直流电机负载扰动的恒速调节系统。
加法器
反相器
电
位
器
−
uf
−
−
功率放大
电压放大
n
直流电机 R
ia
负载
图 B1-2 补偿电机负载扰动的恒速调节系统
(1) 试分析系统补偿直流电机负载扰动的工作原理（当由于电机负载增大使转速降低，系统如何使转速恢复）； (2) 为达到补偿目的，电压放大的输出极性应当是怎样的？为什么？解： (1) 当电机负载增大时转速降低、反电势减小、电枢电流增大、反馈电压增大且与给定电压的极性相同,导致作用在电枢两端的电压增大 ,转速上升,直到转速恢复。 (2) 应该与给定电压的极性相同。原因参见（1）。
P1
=
5 s(T1s +1)
, ∆1
=1
P2
=
8 s(T2s +1)
, ∆2
=1
P3
=
−
s2 (T1s
40 + 1)(T2 s
+ 1)
, ∆3
=1
P4
=

王建辉《自动控制原理》配套题库【名校考研真题+模拟试题】【圣才出品】

第一部分名校考研真题说明：本部分从指定王建辉主编的《自动控制原理》为考研参考书目的名校历年考研真题中挑选最具代表性的部分，并对其进行了详细的解答。

所选考研真题既注重对基础知识的掌握，让学员具有扎实的专业基础；又对一些重难点部分（包括教材中未涉及到的知识点）进行详细阐释，以使学员不遗漏任何一个重要知识点。

第1章自动控制系统的基本概念1．如图1-1所示的机电系统中，为输入电压；y（t）为输出位置，分别为电磁线圈的电阻与电感；m为衔铁的质量；k为弹簧的弹性系数；b为阻尼器的阻尼系数；放大器的增益为。

假设电磁线圈对衔铁m产生的作用力为；电磁线圈的反电动势为。

画出系统的原理方框图，并简要说明其工作原理。

[西安交通大学研]图1-1解：系统的原理方框图如图1-2所示。

工作原理：该系统为一按偏差调节的负反馈控制系统。

当衔铁输出位置高于或低于给定值时，不为0，此时偏差信号经放大器至电磁线圈，产生正向或负向电磁作用力，调整衔铁的位置，使之与给定值相同后并保持无偏差状态。

图1-22．图1-3所示为一个液位控制系统的原理图，试画出该控制系统的原理方框图，简要说明其工作原理，并指出该控制系统的输入量，输出量及扰动量。

[西安交通大学研]图1-3解：系统的原理方框图如图1-4所示。

工作原理：该系统为一按偏差调节的反馈控制系统。

当液位高度与给定液位产生偏差时，偏差信号由控制器使直流电机正转或反转，从而调大或关小阀门，使液位高度与给定液位保持一致。

系统输入量为给定液位；系统输出量为液位高度（水箱）；系统干扰量为水箱出口阀门开度。

图1-43．水箱系统及其方框图如图1-5所示。

出水流量由水箱的实际水位h决定。

当水位达到一定高度，使等于进水流量时，水位就保持平衡。

试分析（要求简单地说明理由）：（1）出水流量对水箱水位构成何种作用?（2）系统是否可以称为闭环控制系统?[上海交通大学研]图1-5解：出水流量对水箱水位是一种扰动（干扰）作用，出水流量大，水箱水位低，出水流量小水箱水位高。

《自动控制原理》学习指南

《⾃动控制原理》学习指南《⾃动控制原理》学习指南前⾔本书是上海交通⼤学国家精品课程《⾃动控制原理》主讲教材《⼯程控制基础》的学习指导性的学习、教学⽤书。

《⼯程控制基础》是国家“⼗⼀五”规划教材，教育部⾃动化教学指导委员会推荐教材。

2006年出版以来，受到⼴⼤读者的厚爱。

2007年再版，并于2008年被评为国家级精品教材。

本书以国家精品教材为主线，参考教育部教指委对《⾃动控制原理》课程相关的知识领域、知识单元、知识点的要求，本着“加强基础、削枝强⼲、注重应⽤、逐步更新”的原则，⼒图通过教材的要点提⽰，为⼴⼤读者学习此课程提供必须掌握的基础理论和基本⽅法。

编者2012.11于上海⽬录第1章导论 (1)1.1 ⾃动控制系统的基本原理和组成 (1)1.2控制系统的分类 (2)1.3本书的主要内容及研究⼿段 (2)第2章数学模型 (5)2.1 传递函数定义 (6)2.2传递函数性质 (7)2.3 ⽅块图 (8)2.4 信号流程图 (9)第3章⾃动控制系统的时域分析 (12)3.1 控制系统的稳定性分析 (12)3.2 控制系统的稳态特性——稳态误差分析 (13)3.3 控制系统的动态特性——动态响应分析 (14)第4章根轨迹法 (17)4.1根轨迹的幅值条件和相⾓条件 (17)4.2绘制根轨迹的基本规则 (18)第5章线性系统的频域分析—频率响应法 (20)5.1频率特性 (20)5.2 频率特性图 (21)5.3 频域中的稳定性判据 (22)5.4 系统动态性能的频域分析与频域指标 (22)5.5基于开环频率特性的系统动态性能分析 (23)5.6基于闭环频率特性的系统动态性能分析 (24)5.7基于伯德图的系统稳态性能分析 (24)第6章线性控制系统的设计 (26)6.1 常见的⼏种校正装置连接⽅式 (26)6.2 不同域中系统动态性能指标的相互关系 (27)6.3 串联超前校正 (27)6.4 串联滞后校正 (30)6.5 串联滞后－超前校正 (34)6.6局部反馈校正 (35)6.7PID控制 (36)6.8前馈补偿 (38)第1章导论要点提⽰⼯业⾃动化是⼯业现代化的基础。

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