控制工程基础040126

《控制工程基础》综合复习资料

一、简答题

1、 试通过方块图说明反馈控制系统的基本组成。

2、 简述奈奎斯特稳定判据的基本内容。

3.什么是校正？常用的校正方式有哪些？

4、简单说明误差和偏差的概念及其相互关系。

5、叙述乃奎斯特曲线图的绘制方法？

6、自动控制系统应满足的基本要求有哪些？

7、图示说明控制系统的相对稳定性和性能指标？

二、简答题

1、对控制系统的基本要求？

2、反馈控制系统的基本组成。

3、简单说明误差和偏差的概念及其相互关系。

4、相位裕量r 、幅值裕量Kg 。

5、极坐标图？

6、系统稳定性的定义? G(s) H(s)

Xo(s) +

± E(s) B(s)

Xi(s)

7、系统稳定的充要条件？

三、概念题

1、自动控制?

2、反馈?

3、传递函数?

4、惯性环节表达式？

5、拉氏变换的微分定理？

6、二阶振荡环节表达式？

7、拉氏变换的初值定理？

四、分析计算题

1. 已知系统的闭环特征方程021520234=++++K s s s s ，试确定保证系统稳定的K 的取

值范围。

2. 设单位反馈系统开环传递函数)102.0)(12.0(10)(++=

s s s s G 。试求系统的幅值裕量和相位裕量，并判断系统闭环的稳定性。

3. 写出图所示系统的微分方程和传递函数，并写出系统的时域性能指标。

4、求 510

502332680+++=

s s s s F .)( 函数的原函数。

参考答案：

一、简答题

1. 试通过方块图说明反馈控制系统的基本组成。

反馈控制系统的基本组成包括：

输入函数Xi(s)，反馈函数B(S)，E(s)偏差函数，H(s)：反馈通道函数，

G(s)：前向通道函数，Xo(s)：输出函数。

2、简述奈奎斯特稳定判据的基本内容。1）角增量判据：

开环传函特征多项式D (s )有个p 零点位于复平面的右半面，有q 个零点在原点上，其余n-p-q 个零点位于左半平面。将s ＝jw 带入，当w 从0到∞变化时，辅助方程f(jw)的角增量为 2

q p π*+π ，则闭环稳定。 2）图形判据：若G(s)H(s)为系统的开环传函，开环稳定，闭环稳定的充要条件是当w 从－∞到＋∞开环奈氏曲线不包围(-1，j0)点。

若G(s)H(s)为系统的开环传函，开环不稳定，存在p 个右根，闭环稳定的充要条件是当w 从－∞到＋∞开环奈氏曲线逆时针包围(-1，j0)点p 圈。

3. 什么是校正？常用的校正方式有哪些？

校正: 通过引入辅助装置改善系统的控制性能。

常用的校正方式有：串联校正、反馈校正、顺馈校正、PID 校正、误差补偿等。

4、简单说明误差和偏差的概念及其相互关系。

误差信号: 控制系统希望的输出信号与实际的输出信号之差。

偏差信号: 控制系统输入信号与主反馈信号之差。

对单位反馈系统而言，误差与偏差是一致的。

对非单位反馈系统而言，误差与偏差存在如下关系。

5、叙述乃奎斯特曲线图的绘制方法？

1）、写出幅频特性和相频特性的表达式；

(s))

(1)(ε⋅=s H s E

2）、分别求出频率为0和无穷大时候表达式；

3）、求出乃氏图与实轴和虚轴的焦点；

4）、必要时画出乃氏图中间几点；

5）、勾画出大致曲线；

6、自动控制系统应满足的基本要求有哪些？

稳定性：动态过程的振荡倾向和系统能够恢复平衡状态的能力。稳定性的要求是系统工作的首要条件。

快速性：当系统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：在调整过程结束后输出量与给定的输入量之间的偏差，亦称为静态精度。

7、图示说明控制系统的相对稳定性和性能指标？

幅值穿越频率1)(0c =ωωc j G ，

相位穿越频率π-=ωΦω)(g g j ，

二、简答题

1、对控制系统的基本要求？

稳定性要求动态过程的振荡倾向和系统能够恢复平衡状态的能力;快速性是当系统输出量与

给定的输入量之间产生偏差时，消除这种偏差的快速程度；准确性是在调整过程结束后输出量与给定的输入量之间的偏差。

2、反馈控制系统的基本组成。

反馈控制系统的基本组成包括：输入函数Xi(s)，反馈函数B(S)，E(s)偏差函数，H(s)：反馈通道函数，G(s)：前向通道函数，Xo(s)：输出函数。

3、简单说明误差和偏差的概念及其相互关系。 误差信号: 控制系统希望的输出信号与实际的输出信号之差。偏差信号: 控制系统输入信号与主反馈信号之差。

对单位反馈系统而言，误差与偏差是一致的。

4、相位裕量r 、幅值裕量Kg ：设wc 为剪切频率(与单位园相交,L(w)=0)，相频特性与- 180线的相位差就是相位裕量。当w 为相位交界频率w π 时(与实轴相交， Φ (w π )=－180°)，开环幅频特性|G(jw)|的倒数称为幅值裕量。

5、极坐标图：

频率响应G(jw)是输入频率w 的复变函数，当w 从0→ ∞ 时，G(jw)作为一个矢量，其端点在复平面内相对应的轨迹

6、系统稳定性的定义：处于稳定状态的系统，受到扰动作用后，将偏离原来的平衡状态；当扰动消除后，如果系统能够逐渐恢复原状态，则系统是稳定的，否则，系统不稳定。

7、系统稳定的充要条件：系统特征方程的根全部具有负实部, 即闭环传递函数的极点全部在s 平面的左半面。

三、概念题

1、自动控制：指在无人直接参与的情况下，使生产过程和被控对象的某些物理量准确地按照预期的规律变化

2、反馈：指由检测装置把输出信号全部或部分返回输入端，使之与输入量进行比较的过程。

3、传递函数：在零初始条件下(即输入、输出及其各阶导数的初始值为0)，其输出象函数为Xo(s)，输入象函数为Xi(s)，则系统的传递函数为输出象函数除以输入象函数。

4、惯性环节表达式？

5、拉氏变换的微分定理？

解： 6、二阶振荡环节表达式？ 1

1+==Ts s X s X s G i o )()()()()(])([

0f s sF dt

t df L -=2

22

2n

n n s s s G ω+ξω+ω=)(