自动控制理论复习胡寿松
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+E
整流器 放大器 触发器
K
电抗器 电动机 负载
nM ua
c+
ab
uf
测速发电机
d–
解： （1） a与d，b与c分别相连， 即可使系统成为负 反馈系统；
（2） 系统方框图为：
给定 u r △u 放大器 uf
触发器
整流器
测速发电机
n
电动机
负载
（3）系统的工作原理分析（略）。
例题2：图2是一电炉温度控制系统原理示意图。试分析系 统保持电炉温度恒定的工作过程，并指出系统的被控对象、 被控量以及各部件的作用，最后画出系统方块图。
4．线性控制系统的特点是可以应用 叠原加 理，而 非线性控制系统则不能。
5．线性定常系统的传递函数，是在 零初条始件下， 系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换 的比。 6．信号流图中，节点可以把所有 输入的支路信号叠 加，并把叠加后的信号传送到所有的输出支路。
7．采用负反馈连接时，如前向通道的传递函数为
23 2
1+H 1/G3
C（s）
R（s）
GG G
1
2
3
1 ? G 2G 3H 2
1+H 1/G 3
C（s）
R（s）
GG G 123
1? GG G ? GG H ? G G H
一、学习指导与要求
1．基本概念 数学模型、传递函数的定义、方框图、信号流图
2．知识点 数学模型的形式；系统微分方程、传递函数的
求取；传递函数的性质；典型环节的传递函数及 其响应（动态特性）；方框图的连接形式及其等 效变换（简化）；方框图的等效变换原则；信号 流图的绘制及利用信号流图求取系统传递函数的 方法。
热电偶 给定电压 电压放大 功放
电炉
电阻丝
调压装置 ~220V
热电偶 给定电压 电压放大 功放
电炉
电阻丝
调压装置 ~220V
解： ⑴、系统工作过程及各部件的作用（略）；
⑵、被控对象： 电炉； 被控量： 电；炉炉温
⑶、系统方框图为：
给定u r △u 放大器 uf
调压器 电阻丝 热电偶
T 电炉
第二章 自动控制系统数学模型
17．求下图所示系统方框图的输入 /输出传递函数 。
R（s） G1
G2
C（s）
G3
G4
解：
R（s） G1
1 G1G 4
G2
G3
C（s） G4
R（s） R（s）
GG 12
1? G G 12
1 GG
14
G3G 4 1 ? G3G 4
C（s）
GG G G 1234
1? G1G2 ? G2G3 ? G3G4 ? G1G2G3G4
稳定、性 、快速性 （P1准3确）性 7．一个控制系统至少包括 控制装和置
受。控（对象P2 ）
8．反馈控制系统是根据 被控量和 调节的控制系统。（ P2 ）
给的定偏值差进行
9．自动控制系统的分类：
（1）．根据自动控制系统是否形成闭合回路来分类，控制 系统可分为： 开环控制系统、闭环控制系统
（2）．根据信号的结构特点分类，控制系统可分为：
C（s） G4
R（s） G1
G4H 2
G2
G3
H ?G
1
1
C（s） G4
R（s） G1
G
G2
3
1 ? G3G4 H 2
H ?G
1
1
C（s） G4
R（s）
G1G2G3G4
1? GG G ? G G H ? G G H
123
23 1
34 2
C（s）
G(s) ?
GG GG 1234
1 ? G1G G2 3 ? G2G3 H 1 ? G3G4 H 2
三、系统分析
例题1： 图1是一电动机转速控制系统工作原理图：
（1）、请在图 1中标示出a、b、c、d 应怎样连接才 能成为负反馈系统？
（2）、试画出系统的方框图，并简要分析系统的工作 原理。
给定u r
+E
整流器 电抗器 电动机 负载
放大器 触发器 K
nM ua
c+
ab
d–
uf
测速发电机
给定u r
G(s)，反馈通道的传递函数为 H(s)，则其等效传递
函数为：
G（s）
1? G（s）H（s）
8．信号流图中，支路表示了一个信号对另一个信
号的函数关系，信号只能沿支路
箭的头方向传递。
9．从控制系统稳定性要求来看，系统一般是具有 负 反馈形式。
10．组成控制系统的基本功能单位是 环节 。
11．系统方框图的简化应遵守 信号等效的原则。
二、思考题
1．令线性定常系统传递函数的分母多项式为零， 则可得到系统的 特征方程
2．系统的传递函数
（1）与输入信号有关
（2）与输出信号有关
（3）完全由系统的结构和参数决定（4）以上都不对
3．对复杂系统的方框图，要求出系统的传递函 数可以采用
（1）终值定理 （2）初值定理 （3）梅森公式 （4）拉氏反变换
C（s）
G (s) ?
GG GG 1234
1? G G ? G G ? G G ? G G G G
12
23
34
123 4
18．求下图所示系统方框图的输入 /输出传递函数 。
R（s） G1
H2
G2
G3
C（s）
H1
s）
G1
G2
G3
H 1/G3
R（s）
G1
GG 23
1? G G H
反馈控制系统、前馈控制系统和前馈-反馈复合控制 系统 （3）．根据给定值信号的特点分类，控制系统可分为：
恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统 （4）．根据控制系统元件的特性分类，控制系统可分为：
线性控制系统、非线性控制系统 （5）．根据控制信号的形式分类，控制系统可分为
连续控制系统、离散控制系统
自动控制理论
总复习
2009 ·11
第一章 概 论
一、学习指导与要求
1．基本概念 自动控制、自动控制系统、反馈控制系统及
原理、控制器、受控对象、扰动、控制装置、参 考输入、反馈等。
2．知识点 自动控制系统的组成、自动控制的基本控制方
式、自动控制系统分类、对自动控制系统性能要 求、控制系统工作原理分析等。
二、思考题
1．自动控制定义（ P1 ）
2．什么是反馈控制系统 /闭环控制系统？（ P2 ）
3．自动控制系统基本控制方式有哪些 ?（P5 ）
4．开环控制系统和闭环控制系统各有什么优缺点？ （P5 ） 5．对自动控制系统性能基本要求是什么？最主要 的要求又是什么？（ P13-14 ） 6．自动控制系统的基本要求是
12．解释“数学模型”，并列举三种数学模型形 式 13。．方框图的基本连接方式有哪几种 ? 14．传递函数。
15．写出五个典型环节的名称及其相应的传递函 数表达式。
16．求下图所示系统方框图的输入 /输出传递函数 。
R（s）
G1
G2
H2
G3
G4
C（s）
H1
解：
R（s） G1
G2 H1
G4H2 G3
整流器 放大器 触发器
K
电抗器 电动机 负载
nM ua
c+
ab
uf
测速发电机
d–
解： （1） a与d，b与c分别相连， 即可使系统成为负 反馈系统；
（2） 系统方框图为：
给定 u r △u 放大器 uf
触发器
整流器
测速发电机
n
电动机
负载
（3）系统的工作原理分析（略）。
例题2：图2是一电炉温度控制系统原理示意图。试分析系 统保持电炉温度恒定的工作过程，并指出系统的被控对象、 被控量以及各部件的作用，最后画出系统方块图。
4．线性控制系统的特点是可以应用 叠原加 理，而 非线性控制系统则不能。
5．线性定常系统的传递函数，是在 零初条始件下， 系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换 的比。 6．信号流图中，节点可以把所有 输入的支路信号叠 加，并把叠加后的信号传送到所有的输出支路。
7．采用负反馈连接时，如前向通道的传递函数为
23 2
1+H 1/G3
C（s）
R（s）
GG G
1
2
3
1 ? G 2G 3H 2
1+H 1/G 3
C（s）
R（s）
GG G 123
1? GG G ? GG H ? G G H
一、学习指导与要求
1．基本概念 数学模型、传递函数的定义、方框图、信号流图
2．知识点 数学模型的形式；系统微分方程、传递函数的
求取；传递函数的性质；典型环节的传递函数及 其响应（动态特性）；方框图的连接形式及其等 效变换（简化）；方框图的等效变换原则；信号 流图的绘制及利用信号流图求取系统传递函数的 方法。
热电偶 给定电压 电压放大 功放
电炉
电阻丝
调压装置 ~220V
热电偶 给定电压 电压放大 功放
电炉
电阻丝
调压装置 ~220V
解： ⑴、系统工作过程及各部件的作用（略）；
⑵、被控对象： 电炉； 被控量： 电；炉炉温
⑶、系统方框图为：
给定u r △u 放大器 uf
调压器 电阻丝 热电偶
T 电炉
第二章 自动控制系统数学模型
17．求下图所示系统方框图的输入 /输出传递函数 。
R（s） G1
G2
C（s）
G3
G4
解：
R（s） G1
1 G1G 4
G2
G3
C（s） G4
R（s） R（s）
GG 12
1? G G 12
1 GG
14
G3G 4 1 ? G3G 4
C（s）
GG G G 1234
1? G1G2 ? G2G3 ? G3G4 ? G1G2G3G4
稳定、性 、快速性 （P1准3确）性 7．一个控制系统至少包括 控制装和置
受。控（对象P2 ）
8．反馈控制系统是根据 被控量和 调节的控制系统。（ P2 ）
给的定偏值差进行
9．自动控制系统的分类：
（1）．根据自动控制系统是否形成闭合回路来分类，控制 系统可分为： 开环控制系统、闭环控制系统
（2）．根据信号的结构特点分类，控制系统可分为：
C（s） G4
R（s） G1
G4H 2
G2
G3
H ?G
1
1
C（s） G4
R（s） G1
G
G2
3
1 ? G3G4 H 2
H ?G
1
1
C（s） G4
R（s）
G1G2G3G4
1? GG G ? G G H ? G G H
123
23 1
34 2
C（s）
G(s) ?
GG GG 1234
1 ? G1G G2 3 ? G2G3 H 1 ? G3G4 H 2
三、系统分析
例题1： 图1是一电动机转速控制系统工作原理图：
（1）、请在图 1中标示出a、b、c、d 应怎样连接才 能成为负反馈系统？
（2）、试画出系统的方框图，并简要分析系统的工作 原理。
给定u r
+E
整流器 电抗器 电动机 负载
放大器 触发器 K
nM ua
c+
ab
d–
uf
测速发电机
给定u r
G(s)，反馈通道的传递函数为 H(s)，则其等效传递
函数为：
G（s）
1? G（s）H（s）
8．信号流图中，支路表示了一个信号对另一个信
号的函数关系，信号只能沿支路
箭的头方向传递。
9．从控制系统稳定性要求来看，系统一般是具有 负 反馈形式。
10．组成控制系统的基本功能单位是 环节 。
11．系统方框图的简化应遵守 信号等效的原则。
二、思考题
1．令线性定常系统传递函数的分母多项式为零， 则可得到系统的 特征方程
2．系统的传递函数
（1）与输入信号有关
（2）与输出信号有关
（3）完全由系统的结构和参数决定（4）以上都不对
3．对复杂系统的方框图，要求出系统的传递函 数可以采用
（1）终值定理 （2）初值定理 （3）梅森公式 （4）拉氏反变换
C（s）
G (s) ?
GG GG 1234
1? G G ? G G ? G G ? G G G G
12
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18．求下图所示系统方框图的输入 /输出传递函数 。
R（s） G1
H2
G2
G3
C（s）
H1
s）
G1
G2
G3
H 1/G3
R（s）
G1
GG 23
1? G G H
反馈控制系统、前馈控制系统和前馈-反馈复合控制 系统 （3）．根据给定值信号的特点分类，控制系统可分为：
恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统 （4）．根据控制系统元件的特性分类，控制系统可分为：
线性控制系统、非线性控制系统 （5）．根据控制信号的形式分类，控制系统可分为
连续控制系统、离散控制系统
自动控制理论
总复习
2009 ·11
第一章 概 论
一、学习指导与要求
1．基本概念 自动控制、自动控制系统、反馈控制系统及
原理、控制器、受控对象、扰动、控制装置、参 考输入、反馈等。
2．知识点 自动控制系统的组成、自动控制的基本控制方
式、自动控制系统分类、对自动控制系统性能要 求、控制系统工作原理分析等。
二、思考题
1．自动控制定义（ P1 ）
2．什么是反馈控制系统 /闭环控制系统？（ P2 ）
3．自动控制系统基本控制方式有哪些 ?（P5 ）
4．开环控制系统和闭环控制系统各有什么优缺点？ （P5 ） 5．对自动控制系统性能基本要求是什么？最主要 的要求又是什么？（ P13-14 ） 6．自动控制系统的基本要求是
12．解释“数学模型”，并列举三种数学模型形 式 13。．方框图的基本连接方式有哪几种 ? 14．传递函数。
15．写出五个典型环节的名称及其相应的传递函 数表达式。
16．求下图所示系统方框图的输入 /输出传递函数 。
R（s）
G1
G2
H2
G3
G4
C（s）
H1
解：
R（s） G1
G2 H1
G4H2 G3