自动控制复习资料

《自动控制原理》复习重点

1、典型输入信号

单位阶跃函数。单位斜坡函数。单位加速度函数。单位脉冲。正弦函数。 2、连续系统的数学模型

传递函数，结构图，信号流图，频率特性，微分方程 3、典型环节

比例环节，积分环节，微分环节，惯性环节，一阶微分环节，二阶振荡环节，时滞环节 4、对控制系统的基本要求 稳定性，快速性，准确性

5、常用的自动调节器（P、PI、PID）

比例控制器，比例积分控制器，比例积分微分控制器 6、常用的无源校正网络 串联超前，滞后

7、微分方程如何变换为传递函数？差分方程如何变换为脉冲传递函数？ 拉普拉斯 z变换 8、离散控制系统包括哪两种？ 采样控制系统，数字控制系统

9、典型的非线性特性（死区、饱和、继电、间隙、带死区的饱和） 10、工程上分析和设计非线性控制系统的两种方法 相平面法，描述函数法

11、闭环极点位置与系统稳定性及动态性能的关系 位于左s平面则稳定

12、一阶系统阶跃响应曲线

13、二阶系统阻尼比与阶跃响应曲线的关系

ξ>1 过阻尼，单调上升，响应慢 ξ=1临界阻尼，单调上升，响应快 0<ξ<1欠阻尼，衰减

14、根轨迹的分支数、起点、终点

分支数是开环极点的个数，起点是开环极点，终点是开环零点 15、主导极点

当此极点距离虚轴的距离是其它极点距离的1/6时

16、闭环系统中哪些参数变化能受到抑制？哪些不能？ 17、频率特性定义及与传递函数的关系

系统稳态输出信号的幅值和输入信号的幅值之比为频率特性，系统稳态输出信号的相角和输入信号的相角之比为相频特性，把传递函数G（s）中的s换成jω即可得到系统的频率特性 18、MATLAB中画伯德图的命令是什么？SISOTOOL是干什么用的？ Bode 实现控制系统补偿器的设计 19、自动控制定义 在没有人为的干预下，利用物理装置对生产设备进行控制，使控制的物理量保持平衡或按一定的规律变化

20、反馈精度与系统精度的关系 反馈精度越高，系统精度越高 21、系统的型别、阶数

22、稳态误差与系统型号及放大系数的关系 23、奈奎斯特曲线的起点、终点

24、奈奎斯特判据

25、伯德图的画法（坐标刻度、起始低频段、如何转折？），以I型为例。 26、伯德图低频段、中频段、高频段与系统性能的关系 中频段决定响应快慢，裕量角越大响应越快。

低频段稳态误差，k越小，型号越小，稳态误差越小。 高频段是抗噪比

27、在伯德图上如何判断系统稳定与否？稳定裕度有多大？ 相差的角度

28、反馈校正的优点

29、超前校正优缺点，滞后校正优缺点，分别在什么情况下采用比较适合？

滞后场合：1.在系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求较高的情况下，可考虑采用

2.保持原有的已满足要求的动态性能不变，而用已提高系统的开环增益，减小系统的稳态误差

30、复合校正好处

不影响闭环系统的特征方程，即系统的稳定性是不变的。不但可以保持系统稳定，极大的减小乃至消除稳态误差，而且可以控制几乎所有的可测扰动。 31、什么叫负反馈？什么叫正反馈？

把输出量送回输入端，并与输入量相比较的过程称为反馈，若反馈的输出量与输入量相减，是产生的偏差越来越小称之为负反馈，反之称之为正反馈 32、设温度计需要一分钟指示出稳态响应的98%，并且假定温度计为一阶系统，求时间常数。如果将温度计放在烘箱里，烘箱内温度依照5℃/分的速度线性变化，求温度计的稳态误差有多大？

解：一阶系统响应时间为4T，则

4T=1分，时间常数T=0.25分=15秒。

将一阶系统表示为单位反馈形式，前向通道传递函数为K/s，则闭环传递函数为

K1。 ?1s?Ks?1K 可见T=1/K,K=1/T=4分-1。

开环系统为1型，所以在速度输入信号作用下的稳态误差为： essv?r05??1.25℃ K4

33、某热处理炉的数学模型是一阶系统，温控器采用PID调节，温度测量用温度传感器，其输出电压与温度成正比，试：

（1）画出该温度控制系统方框图并指明哪个是控制对象、控制器、反馈装置、输入量、被控量；

（2）说明其控制原理；

（3）在动态结构图各方框内填入相应的传递函数，然后求出系统开环传递函数和闭环传递函数。

解（1）系统方框图如下 给定温度 控制对象——热处理炉 控制器——温控器 反馈装置——温度传感器 输入量——给定温度 被控量——实际炉温

（2）给定温度输入温控器与温度传感器反馈回来的实际炉温信号进行比较，其差值控制温控器的动作，温控器输出控制信号去控制热处理炉的升温或降温，从而使炉子温度保持恒定或跟随给定温度的变化要求。这是一个闭环自动控制系统。

（3）热处理炉传递函数为控器传递函数为

K，温度传感器反馈系数为?，温Ts?1温控器 热处理炉 炉温 温度传感器 Kp(?1s?1)(?2s?1)，则系统动态结构图如下：

Tis

Θi (s) + - Kp(?1s?1)(?2s?1) TisK Ts?1ΘO (s) ? 开环传递函数为

Kp(?1s?1)(?2s?1)KKpK?(?1s?1)(?2s?1)GO(s)=G(s)H(s)= ?=

TisTis(Ts?1)Ts?1闭环传递函数为

KpK(?1s?1)(?2s?1)KpK(?1s?1)(?2s?1)s(Ts?1)Ti?(s)G(s)?(s)?o???KpK?(?1s?1)(?2s?1)Tis(Ts?1)?KpK?(?1s?1)(?2s?1)?i(s)1?G(s)H(s)1?Tis(Ts?1)(?1s?1)(?2s?1)1?Ti?TiT(??1?2)s2?(??1??2)s?1KpK?KpK?

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