天津大学自动控制原理教材

天津大学自动控制理论本校辅导班 讲义

自动控制理论

第一章：绪论

一．

反馈控制原理 1．负反馈概念

典型系统框图

2．闭环系统

主要问题 1.稳定2.性能

3．开环控制

二.

控制系统的基本组成

三. 控制系统的分类

1．从系统实现目标上分 伺服系统， 恒值系统 2．从输入输出变量的个数分 SISO,MISO

1

3．从信号性质 连续， 离散，混合 4．数学描述 线性， 非线性

5．从控制方式上分

1．按偏差控制 2．复合控制

3．先进的控制策略

四．控制系统的基本要求

１． 稳定 ２． 静态指标

３． 动态指标

品质、性能

2

第二章：控制系统的数学模型

§1. 控制系统的微分方程描述

１）R—L—C电路

根据电路基本原理有: ??Ri?Ldidt?u

c?ur???i?cduc dt2

?Lcducdudt2?Rccdt?uc?ur

2）质量－弹簧－阻尼系统

由牛顿定律： ?F?ma

ky?fdyd2F?ydt?mdt2

?md2ydydt2?fdt?ky?F

3

天津大学_自动化自动控制原理__校内辅导班考研_讲义

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学 号

天津城建大学

自动控制原理A课程

设计说明书

串联校正装置的设计

起止日期： 2013 年 12 月 30 日 至 2014 年 1 月 3 日

学班成

生姓名 级 绩

2013级电气12班

指导教师(签字)

控制与机械工程学院 2014年 1 月 3 日

天津城建大学 课程设计任务书

2013 —2014 学年第 1 学期

控制与机械工程 学院 电气工程及其自动化 专业 电气2013级12班 课程设计名称： 自动控制原理A课程设计 设计题目： 串联校正装置的设计

完成期限：自 2013 年12 月 30 日至 2014 年 1 月 3 日共 1 周 设计依据、要求及主要内容：

已知单位反馈系统的开环传递函数为：G(s)?K

s(s2?5s?6)要求校正后系统的速度误差系数kv?1s?1，相角裕度??(43?5)?，截止频率

?c?(0.1?0.03)rad/s，试设计串联校正装置。

基本要求：

1、对原系统进行分析，绘制原系统的单位阶跃响应曲线， 2、绘制原系统的Bode图，确定原系统的幅值裕度和相角裕度。 3、绘制原系统的Ny

【考研答案】天津大学自动控制原理考研试题标准答案

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主要学校自动控制原理考研教材

1、 华南理工大学

《自动控制原理》高国燊、余文烋编,华南理工大学出版社2005年第二版;《自动控制原理学习指导与精选题型详解》陈来好、彭康拥编,华南理工大学出版社2004年1月;《现代控制理论》(第二版)刘豹主编,机械工业出版社或《线性系统理论基础》尤昌德编,电子工业出版社

2、 华中科技大学

胡寿松主编《自动控制原理》，国防工业出版社

3、北京工业大学

孙亮,杨鹏.《自动控制原理》.北京工业大学出版社,2006.

4、电子科技大学

李友善主编《自动控制原理》，国防工业出版社

5、哈尔滨工业大学

1）801控制原理

2）807控制理论

《自动控制原理》

《自动控制原理》

6、 重庆大学 鄢景华 胡寿松 哈工大出版社 国防工业出版社

1）839自动控制原理一（控制理论与控制工程专业）

《自动控制原理》学校自编教材或梅晓榕主编《自动控制原理》科学出版社出版2004年3月1日出版

2）844自动控制原理二（电气工程、控制科学与工程专业）

《自动控制原理》涂植英主编 重庆大学出版社《自动控制原理》胡寿松主编 科学出版社(第四版)

7、华东理工大学

8、 长沙理工大学

《自动控制原理》，李益华主编，湖南大学出版社，2010年《现代控制理论》，黄辉先主编

第一章第二章

一、单项选择题

1、适合应用传递函数描述的系统是 ( ) 。 （分数：1分） A. 单输入，单输出的线性定常系统 B. 单输入，单输出的线性时变系统 C. 单输入，单输出的定常系统 D. 非线性系统

正确答案：A

2、

采用负反馈形式连接后，则 ( )。

（分数：1分）

A. 一定能使闭环系统稳定 B. 系统动态性能一定会提高

C. 一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除 D. 需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能

正确答案：D

3、若某负反馈控制系统的开环传递函数为，则该系统的闭环特征方

程为 ( ) 。 （分数：1分）

A. s(s+1)=0 B. s(s+1)+5=0 C. s(s+1)+1=0

D. 与是否为单位反馈系统有关

正确答案：B

4、关于传递函数，错误的说法是 ( ) 。 （分数：1分） A. 传递函数只适用于线性定常系统；

B. 传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响； C. 传递函数一般是为复变量s的真分式； D. 闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性

正确答案：B

5、

非单位负反馈系统，

自动控制原理课程设计

本课程设计的目的着重于自动控制基本原理与设计方法的综合实际应用。主要内容包括：古典自动控制理论（PID）设计、现代控制理论状态观测器的设计、自动控制MATLAB仿真。通过本课程设计的实践，掌握自动控制理论工程设计的基本方法和工具。

1 内容

某生产过程设备如图1所示，由液容为C1和C2的两个液箱组成，图中Q为稳态液体流量(m3/s)，?Qi为液箱A输入水流量对稳态值的微小变化(m3/s)，

?Q1为液箱A到液箱B流量对稳态值的微小变化(m3/s)，?Q2为液箱B输出水流量对稳态值的微小变化(m3/s)，h1为液箱A的液位稳态值(m)，?h1为液箱A液面高度对其稳态值的微小变化(m)，h2为液箱B的液位稳态值(m)，?h2为液箱B液面高度对其稳态值的微小变化(m)，R1,R2分别为A，B两液槽的出水管液阻

(m/(m3/s))。设u为调节阀开度(m2)。

已知液箱A液位不可直接测量但可观，液箱B液位可直接测量。

Qi+△Qih10+△h1AQ10+△Q1h20+△h2BQ20+△Q2

图1 某生产过程示意图

要求

1. 建立上述系统的数学模型；

2. 对模型特性进行分析，时域指标计算，绘出bode,乃示图，阶跃反应曲线 3

自动控制理论复习资料

自控期考试卷

一、计算题

1、已知二阶控制系统，其闭环传递函数为??s??25，求其自然振荡角频率?n和阻尼比?，并求

s2?6s?25上升时间tr、峰值时间tp、回复时间ts，超调量Mp(%)。（6分）

2wn解： 二阶控制系统的标准形式为??s??2(1分) 2s?2wn?s?wn对比??s?????0.625?2wn??6得：，解得：（1分） ??2w?5s2?6s?25?n?wn?25所以自然振荡角频率为5 rad/s,阻尼比为0.6.

?1??2??arctg????上升时间tr?wn1??2峰值时间tp?回复时间ts???1?0.62???arctg???0.6???51?0.622?????0.5495(s)（1分）

?wn1??2??51?0.6?0.785(s)（1分）

3344??1(s),??0.05；ts???1.333(s),??0.02（1分） ?wn0.6?5?wn0.6?5???ctg?超调量Mp(%)?e?100%?e???ctg0.3??100%?9.43%（1分）

2、简化下列自动控制系统结构方框图，并写出简化后的传递函数。（10分）

解：

- 1 -

因此，其传递函数为： G(s

1. 发电机并列操作

把一台待投入系统的空载发电机经过必要的调节，在满足并列运行的条件下经开关操作与系统并列，这样的操作过程称为并列操作。

2. 并列运行

将两台或多台发电机经变压器连接在同一母线上

3. 同期装置

在电力系统运行过程中执行并网时使用的指示、监视、控制装置。用以对发电机电压进行调节使其符合同期的条件，以将发电机并入电网。

4. 脉动电压

Ud=Ug-Us＝2Usin(wd*t/2)与时间具有正弦整数函数关系的

整步电压，反应发电机和系统间电压矢量的相位差，是断路器两端电压的幅值包络线。

5. 滑差频率

并列断路器两侧发电机电压频率与系统电压频率之差，用fd表示。

6. 脉动周期

并列断路器两侧发电机电压与系统电压之间相角差变化360°所用的时间。

7. 恒定越前时间

在Ug和Us两个相量重合之前恒定时间发出合闸信号，这个时间称为恒定越前时间。

8. 恒定越前相角

在Ug和Us两个相量重合之前恒定角度发出合闸信号，这个相角称为恒定越前相角。

11.励磁顶值电压

励磁顶值电压,在规定条件下励磁系统能提供的最大直流输出电压。

14. 励磁电压响应比

由励磁系统电压响应曲线确定的励磁系统输出电压增长率与额定励磁电压的比值

15. 无刷励

自动控制原理复习资料

1．（15分） 某最小相角系统的开环对数幅频特性如图3所示。要求

（1）写出系统开环传递函数；

（2）利用相角裕度判断系统的稳定性；

（3）将对数幅频特性向右平移十倍频程，截止频率和相角裕度会发生什么

L(ω)dB-2020ω00.1ωc10-40变化?

-60

解：(1)由系统开环对数频率特性曲线可知，系统存在两个交接频率0.1和20，故

K G(s)H(s)?11s(s?1)(s?1)0.120K且20lgK=20,或20lg?0,得K=10。

1010所以，G(s)H(s)? （5分）

11s(s?1)(s?1)0.120(2)系统开环频特性为：

L(0.1)?L(?c)w=0.1时，L（w）=40(dB),??40,可解得?c＝1。

lg0.1?lg?c系统开环相频特性为：

?(?c)??90?arctg10?arctg0.05??177.15故系统稳定。

r?180??(?c)?2.85?0也可画出相应的相频特性图，说明r>0,系统稳定。 （6分） （3）对数幅频特性向右平移十倍频程，可得系统新的开环传递函数：

100，