2015-2016自动控制原理复习

自动控制原理考试题型

一、选择题（每题2分，共20分） 二、填空题（每空1分，共15分） 三、简答题（每题4分，共20分） 1、根据电路图，写出系统的传递函数； 2、劳斯判据判断系统的稳定性；

3、已经系统开环零点、极点分布情况，画初略根轨迹； 4、奈奎斯特曲线，判断系统的稳定性； 5、已知波特图，求传递函数； 四、计算分析题（4个大题，共45分）

1、结构图的等效变换和化简求系统的传递函数；或用梅森公式求系统的传递函数；

2、求系统的性能指标和稳态误差的计算； 3、画根轨迹，根据根轨迹说明系统的稳定性。 4、画波特图，并计算的系统的相频稳定裕度。

第一章 自动控制系统概述（填空）

名词解释：自动控制，开环控制，闭环控制 自动控制系统的分类：？ 对控制系统的基本要求：？

第二章 控制系统的数学模型（大题）

1、建立系统的微分方程，根据微分方程，可以写出传递函数。 2、传递函数的定义？

3、书P13页，例题2-1.（拉式变换和拉式反变换） 当初始条件为0时，微分的拉式变换：L[df(t)]?sF(s) dt

dnf(t) L[n]?snF(s)

dt当初始条件为0时，积分的拉式变换：L[?f(t)dt]?F(s) s(n)n L[???f(t)(dt)]?F(s) ns4、记忆五个典型环节(比例、积分、微分、惯性、震荡)的传递函数。 5、结构图的等效变换和化简，求系统的传递函数。例题2-9. 6、信号流图，梅森公式求系统的传递函数。例2-12.

给出系统结构图，可以通过结构图的等效变换来求传递函数； 根据系统的结构图，画出系统的信号流图，根据梅逊公式求系统的传递函数。

课后习题： 2-9(b)，2-10（a、b、e），2-13（a、b、d）。

第三章 控制系统的时域分析（大题）

1、记忆5个典型信号的时域表达式和拉普拉斯变换式子； 2、一阶系统的传递函数： ?(s)?1 Ts?1在单位阶跃输入信号作用下，一阶系统的超调量和峰值时间均不存在，调节时间为：

ts?3T(5%误差带)，ts?4T(2%误差带)， (T为时间常数) 例题3-1.

3、二阶系统的传递函数：

21?n ?(s)?2 (T?) 2?ns?2??ns??n?n:固有频率

在单位阶跃输入信号作用下，??0（无阻尼），系统等幅震荡； 在单位阶跃输入信号作用下，在0???1（欠阻尼）时，系统的时域输出为：

y(t)?1?e???nt1??2sin(?dt??)(t?0)

其中：?d??n1??2(阻尼震荡角频率)

??arctan1??2?

二阶系统的单位阶跃响应呈衰减正弦震荡。 4、典型二阶系统的动态性能指标： 上升时间：tr??????? ?2?d?n1??峰值时间：tp??? ?2?d?n1??1??2超调量：?%?e???/调节时间：ts? ts?例题：3-2.

3?100%

??n4(允许误差5%)

??n(允许误差2%)

5、劳斯判据，例题3-4，3-8.

6、稳态误差分析及计算，表3-2理解记忆。 给定输入信号下的稳态误差计算方法： 由给定的输入信号形式求相应的静态误差系数：

Gk(s)essr?阶跃信号：r(t)?A?1(t)(t?0) Kp?lims?0A 1?KpB Kvc K?斜坡信号/速度信号 r(t)?Bt(t?0) Kv?limsGk(s)essr?s?0抛物线/加速度信号 r(t)?Ct2(t?0) K??lims2Gk(s)essr?s?0扰动作用下稳态误差的求取：

essn?limsEn(s) 终值定理

s?012系统的稳态误差：ess?essr?essn 例题3-10.

第四章 控制系统的根轨迹分析法（大题）

1、根轨迹的定义

2、区分根轨迹增益（传递函数为零极点形式）和开环增益（传递函数为时间常数形式）：

3、根轨迹的幅值条件和相角条件。

4、根据零极点分布，概略绘制相应的根轨迹图。习题4-1. 5、根轨迹的十条基本准则。例题4-3，4-4.

第五章 控制系统的频率特性分析法（大题）

1、频率特性：在正弦输入下，线性定常系统或环节，其输出的问题分量与输入的复数比。（传递函数中的s用jw来代替）

2、系统的传递函数为?(s)，在输入信号为：r(t)?Xsin?t作用下，系统的稳态输出为：

ys(t)??(j?)Xsin[?t??(?)] 其中?(?)?arctan?(j?)?P(?)?jQ(?)

Im?(j?)

Re?(j?)P(w):实频特性； Q(w):虚频特性；

?(j?)?P2(?)?Q2(?)eQ(?)jarctanP(?)?A(?)ej?(?)

A(w):幅频特性；

?(w):相频特性；

3、记忆比例、积分、微分、惯性、一阶微分、震荡、二阶微分的频率特性：包括幅频和相频。其中：惯性、一阶微分、震荡、二阶微分区分低频段（Tw<1）和高频段(Tw>1)。

4、会画系统的极坐标图（乃奎斯特、幅相频率特性曲线）：

找四个特殊的点：起点、终点、与实轴的交点、与虚轴的交点。 5、会画波特图（对数幅相频率特性曲线），从左到右，从低频到高频。习题：5-5，5-6，5-7。

6、奈氏判据：z?P?2N'?P?2(N??N?) Z=0,系统稳定。含V个积分环节，需要先补全，从0+开始，逆时针方向补900V。习题：5-8 7、会求截止频率（剪切频率、穿越频率）。

8、会求相位裕量与增益裕量。例题5-7，习题5-14,5-16.

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