自動控制原理概念

1、1. 在零初始條件下，線性定常系統(tǒng)輸出量的拉普拉斯變換與輸入量的拉普拉斯變換值比， 定義為線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。 傳遞函數(shù)表達了系統(tǒng)內(nèi)在特性，只與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)有關(guān)，而與輸入量或輸入函數(shù)的形式無關(guān)。2. 一個一般控制系統(tǒng)由若干個典型環(huán)節(jié)構(gòu)成，常用的典型環(huán)節(jié)有比例環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)、振蕩環(huán)節(jié)和延遲環(huán)節(jié)等。3. 構(gòu)成方框圖的基本符號有四種，即信號線、比較點、方框和引出點。4. 環(huán)節(jié)串聯(lián)后總的傳遞函數(shù)等于各個環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的乘積。環(huán)節(jié)并聯(lián)后總的傳遞函數(shù)是所有并聯(lián)環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的代數(shù)和。5. 在使用梅森增益公式時，注意增益公式只能用在輸入節(jié)點和輸出節(jié)點之間。6. 上升時間 tr 、峰值

2、時間 tp 和調(diào)整時間 ts 反應(yīng)系統(tǒng)的快速性；而最大超調(diào)量mp和振蕩次數(shù)則反應(yīng)系統(tǒng)的平穩(wěn)性。7. 穩(wěn)定性是控制系統(tǒng)的重要性能，使系統(tǒng)正常工作的首要條件。控制理論用于判別一個線性定常系統(tǒng)是否穩(wěn)定提供了多種穩(wěn)定判據(jù)有：代數(shù)判據(jù)（ routh與 hurwitz 判據(jù)）和 nyquist 穩(wěn)定判據(jù)。8. 系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是系統(tǒng)特征根的實部均小于零，或系統(tǒng)的特征根均在跟平面的左半平面。9. 穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)輸入信號r（t） 的形式有關(guān)，與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及參數(shù)有關(guān)。10. 系統(tǒng)只有在穩(wěn)定的條件下計算穩(wěn)態(tài)誤差才有意義，所以應(yīng)先判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。11. kp的大小反映了系統(tǒng)在階躍輸入下消除誤差的能力，kp越

3、大，穩(wěn)態(tài)誤差越小;kv的大小反映了系統(tǒng)跟蹤斜坡輸入信號的能力，kv越大，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越小；ka的大小反映了系統(tǒng)跟蹤加速度輸入信號的能力，ka越大，系統(tǒng)跟蹤精度越高12. 擾動信號作用下產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差 essn 除了與擾動信號的形式有關(guān)外， 還與擾動作用點之前（擾動點與誤差點之間）的傳遞函數(shù)的結(jié)構(gòu)及參數(shù)有關(guān)，但與擾動作用點之后的傳遞函數(shù)無關(guān)。13. 超調(diào)量僅與阻尼比士有關(guān)，己越大， mp則越小，相應(yīng)的平穩(wěn)性越好。反之, 阻尼比士越小，振蕩越強，平穩(wěn)性越差。當(dāng)己=0,系統(tǒng)為具有頻率為 wn的等 幅震蕩。14. 過阻尼己狀態(tài)下，系統(tǒng)相應(yīng)遲緩，過渡過程時間長，系統(tǒng)快速性差；己過小，相應(yīng)的起始速度較快，

4、但因震蕩強烈，衰減緩慢，所以調(diào)整時間 ts 亦長， 快速性差。15. 當(dāng)士二時，系統(tǒng)的超調(diào)量mp5%,調(diào)整時間ts也最短，即平穩(wěn)性和快速性均 最佳，故稱己二位最佳阻尼比。16. 當(dāng)阻尼比士為常數(shù)時，wn越大，調(diào)節(jié)時間ts就越短，快速性越好。系統(tǒng)的 超調(diào)量mp和振蕩次數(shù)n僅僅有阻尼比己決定，他們反映了系統(tǒng)的平穩(wěn)性。17. 系統(tǒng)引入速度反饋控制后，其無阻尼自然振蕩頻率 wh變，而阻尼比己加大， 系統(tǒng)階躍響應(yīng)的超調(diào)量減小。18. 系統(tǒng)中增加一個閉環(huán)左實極點，系統(tǒng)的過渡過程將變慢，超調(diào)量將減小，系統(tǒng)的反應(yīng)變得較為滯呆。19. 根軌跡的規(guī)律是相角條件和幅值條件。20. k 的變動只影響幅值條件不影響相角

5、條件，也就是說，跟軌跡上的所有點滿足同一個相角條件，k變動相角條件是不變的。21. 跟軌跡圖揭示了穩(wěn)定性、阻尼系數(shù)、振型等動態(tài)性能與系統(tǒng)參數(shù)的關(guān)系，用跟軌跡圖設(shè)計控制系統(tǒng)的關(guān)鍵是配置合適的閉環(huán)主導(dǎo)極點。22. 系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性l(w) 等于各個串聯(lián)環(huán)節(jié)對數(shù)幅頻特性之和， 系統(tǒng)的開環(huán)相頻特性(w)等于各個環(huán)節(jié)相頻特性之和。23. 在 s 右半平面上既無極點有無零點的傳遞函數(shù)，稱為最小相位傳遞函數(shù)。具有最小相位傳遞函數(shù)的系統(tǒng)，稱為最小相位系統(tǒng)24. 最小相位系統(tǒng)的l (w)曲線的斜率增大或減小時，對應(yīng)相頻特性的相角也增大或減小，二者變化趨勢是一致的。對最小相位系統(tǒng)，幅頻特性和相頻特性之間存在

6、著唯一的對應(yīng)關(guān)系。25. 對于最小相位系統(tǒng)，當(dāng) |g(jw)h(jw)|1 或 20lg|g(jw)h(jw)|0 時，閉環(huán)系 統(tǒng)穩(wěn)定。當(dāng)丫0時閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。26. 時域性能指標(biāo)，包括穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)和動態(tài)性能指標(biāo)；頻域性能指標(biāo)，包括開環(huán)頻域指標(biāo)和閉環(huán)頻域指標(biāo)。27. 校正方式可以分為串聯(lián)校正、反饋(并聯(lián))校正、前置校正和擾動補償?shù)?。串?lián)校正和并聯(lián)校正是最常見的兩種校正方式。28. 根據(jù)校正裝置的特性， 校正裝置可分為超前校正裝置、 滯后校正裝置和滯后-超前校正裝置。29. 校正裝置中最常用的是pid 控制規(guī)律。 pid 控制是比例積分微分控制的簡稱，可描述為gc(s)=kp+ki/s+kds30

7、. pd控制器是一高通濾波器，屬超前校正裝置；pi控制器是一低通濾波器，屬 滯后校正裝置；而pid 控制器是由其參數(shù)決定的帶通濾波器。31. 非線性系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)知識，主要包括相平面法和描述函數(shù)法。32. 只有在w殳2wmax勺條件下，采樣后的離散信號才有可能無失真的恢復(fù)原來 的連續(xù)信號。這里2wma訥連續(xù)信號的有限頻率。這就是香農(nóng)采樣定理。由 于它給出了無失真的恢復(fù)原有連續(xù)信號的條件，所以成為設(shè)計采樣系統(tǒng)的一 條重要依據(jù)。33. 在 z 域中采樣系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是：當(dāng)且僅當(dāng)采樣特征方程的全部特征跟均分布在 z 平面上的單位園內(nèi)，后者所有特征跟的模均小于 1，相應(yīng)的線性 定常系統(tǒng)是穩(wěn)定的。1

8、、控制系統(tǒng)的基本控制方式有哪些？2、什么是開環(huán)控制系統(tǒng)？3、什么是自動控制？4、控制系統(tǒng)的基本任務(wù)是什么？5、什么是反饋控制原理？6、什么是線性定常控制系統(tǒng)？7、什么是線性時變控制系統(tǒng)？8、什么是離散控制系統(tǒng)？9、什么是閉環(huán)控制系統(tǒng)？10、將組成系統(tǒng)的元件按職能分類，反饋控制系統(tǒng)由哪些基本元件組成？11、組成控制系統(tǒng)的元件按職能分類有哪幾種？12、典型控制環(huán)節(jié)有哪幾個？13、典型控制信號有哪幾種？14、控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)通常是指？15、對控制系統(tǒng)的基本要求是哪幾項？16、在典型信號作用下，控制系統(tǒng)的時間響應(yīng)由哪兩部分組成?17、什么是控制系統(tǒng)時間響應(yīng)的動態(tài)過程？18、什么是控制系統(tǒng)時間響應(yīng)

9、的穩(wěn)態(tài)過程？19、控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)有哪幾個？20、控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)是什么？21、什么是控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型？22、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有：23、什么是控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)？24、建立數(shù)學(xué)模型的方法有?25、經(jīng)典控制理論中，控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有?26、系統(tǒng)的物理構(gòu)成不同，其傳遞函數(shù)可能相同嗎?為什么 ?27、控制系統(tǒng)的分析法有哪些？28、系統(tǒng)信號流圖是由哪二個元素構(gòu)成？29、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖是由哪四個元素組成？30、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖基本連接方式有幾種？31、二個結(jié)構(gòu)圖串聯(lián)連接，其總的傳遞函數(shù)等于？32、二個結(jié)構(gòu)圖并聯(lián)連接，其總的傳遞函數(shù)等于？33、對一個穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，其動態(tài)過程特性曲線是什么形狀？3

10、4、二階系統(tǒng)的阻尼比01 ，其單位階躍響應(yīng)是什么狀態(tài)？35、二階系統(tǒng)阻尼比減小時，其階躍響應(yīng)的超調(diào)量是增大還是減小？36、二階系統(tǒng)的特征根是一對負實部的共軛復(fù)根時，二階系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)波形是什么特點？37、設(shè)系統(tǒng)有二個閉環(huán)極點，其實部分別為：6= 2; 6=30,問哪一個極點對系統(tǒng)動態(tài)過程的影響大？38、二階系統(tǒng)開環(huán)增益k 增大，則系統(tǒng)的阻尼比 減小還是增大？39、一階系統(tǒng)可以跟蹤單位階躍信號，但存在穩(wěn)態(tài)誤差？不存在穩(wěn)態(tài)誤差。40、一階系統(tǒng)可以跟蹤單位加速度信號。一階系統(tǒng)只能跟蹤單位階躍信號（無穩(wěn)態(tài)誤差）可以跟蹤單位斜坡信號（有穩(wěn)態(tài)誤差）41、控制系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的零點對應(yīng)系統(tǒng)微分方程的特征根。

11、應(yīng)是極點42、改善二階系統(tǒng)性能的控制方式有哪些？43、什么是二階系統(tǒng)？什么是r型系統(tǒng)？44、包值控制系統(tǒng)45、諧振頻率46、隨動控制系統(tǒng)47、穩(wěn)態(tài)速度誤差系數(shù)k/48、諧振峰值49、采用比例一微分控制或測速反饋控制改善二階系統(tǒng)性能，其實質(zhì)是改變了二階 系統(tǒng)的什么參數(shù)？。50、什么是控制系統(tǒng)的根軌跡？51、什么是常規(guī)根軌跡？什么是參數(shù)根軌跡？52、根軌跡圖是開環(huán)系統(tǒng)的極點在 s平面上運動軌跡還是閉環(huán)系統(tǒng)的極點在 s平面 上運動軌跡？53、根軌跡的起點在什么地方？根軌跡的終點在什么地方？54、常規(guī)根軌跡與零度根軌跡有什么相同點和不同點？55、試述采樣定理。56、采樣器的功能是？57、保持器的功能是

12、？二、填空題：1、經(jīng)典控制理論中，控制系統(tǒng)的分析法有： 、。2、控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)有哪幾個？ 、。3、改善二階系統(tǒng)的性能常用 和 二種控制方法。4、二階系統(tǒng)中阻尼系數(shù)己=0,則系統(tǒng)的特征根是;系統(tǒng)的單 位階躍響應(yīng)為 。5、根據(jù)描述控制系統(tǒng)的變量不同，控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有： 、。6、對控制系統(tǒng)的被控量變化全過程提出的共同基本要求歸納為：、。7、采用比例一微分控制或測速反饋控制改善二階系統(tǒng)性能，其實質(zhì)是改變了二階系統(tǒng)的。8、設(shè)系統(tǒng)有二個閉環(huán)極點，實部分別為：6= 2; 6=30,哪一個極點 對系統(tǒng)動態(tài)過程的影響大？9、反饋控制系統(tǒng)的基本組成元件有 元件、元件、元件、元件、元件。10、經(jīng)典控制理

13、論中，針對建立數(shù)學(xué)模型時所取的變量不同而將系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型分為：模型、 模型、模型。11、控制系統(tǒng)的分析法有： 、。12、和準確性是對自動控制系統(tǒng)性能的基本要求。13、二階振蕩環(huán)節(jié)的標(biāo)準傳遞函數(shù)是 o14、一階系統(tǒng)，的單位階躍響應(yīng)為。ts 115、二階系統(tǒng)的阻尼比士在 范圍時，響應(yīng)曲線為非周期過程。16、在單位斜坡輸入信號作用下，r型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=o17、單位斜坡函數(shù)t的拉氏變換為。18、在單位斜坡輸入信號作用下，i型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=19、當(dāng)且僅當(dāng)閉環(huán)控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)的全部極點都具有 時，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。20、線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在 條件下，系統(tǒng)輸出信號的拉氏變換與輸入信號的拉

14、氏變換的比。21、控制系統(tǒng)的校正方式有： ; ; ; 。22、反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)給定值和的偏差進行調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)。23、在某系統(tǒng)特征方程的勞斯表中，若第一列元素有負數(shù)，那么此系統(tǒng) 。24、根據(jù)根軌跡繪制法則，根軌跡的起點起始于 ,根軌跡的終點終止于。25、若根軌跡位于實軸上兩個相鄰的開環(huán)極點之間，則這兩個極點之間必定存在點。26、線性定常系統(tǒng)在正弦信號輸入時，穩(wěn)態(tài)輸出與輸入的相位移隨頻率而變化的函數(shù)關(guān)系稱為 027、設(shè)系統(tǒng)的頻率特性為g(j ) r(j ) ji(),則r()稱為。28、在小遲延及低頻情況下，遲延環(huán)節(jié)的頻率特性近似于 的頻率特性。29、i型系統(tǒng)極坐標(biāo)圖的奈氏曲線的起點是在相角為

15、 的無限遠處。30、根據(jù)幅相曲線與對數(shù)幅頻、相頻曲線的對應(yīng)關(guān)系，幅相曲線單位因上一點對應(yīng) 對數(shù)幅頻特性的 線，幅相曲線單位圓外對應(yīng)對數(shù)幅頻特性的 范圍。31、用頻率校正法校正系統(tǒng)，在不影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下，為了保證穩(wěn)態(tài)誤差要求，低頻段 要充分大，為保證系統(tǒng)的動態(tài)性能，中頻段的斜率為,為削弱噪聲影響，高頻段增益要 。32、利用滯后網(wǎng)絡(luò)進行串聯(lián)校正的基本原理是：利用校正網(wǎng)絡(luò)對高頻信號幅值的 特性，使已校正系統(tǒng)的 下降，從而使系統(tǒng)獲得足夠的 。33、超前校正是將超前網(wǎng)絡(luò)的交接頻率 1/at和1/t選擇在待校正系統(tǒng) 的兩 邊，可以使校正后系統(tǒng)的 和 滿足性能指標(biāo)要求。34、根據(jù)對數(shù)頻率穩(wěn)定判據(jù)判斷系統(tǒng)的的穩(wěn)定性，當(dāng)幅頻特性穿越 0db線時，對應(yīng) 的相角裕度丫 0,這時系統(tǒng)是;當(dāng)相頻特性穿越180。線時，對應(yīng)的幅頻特 性h0, a0,則閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與c 有關(guān)。值的大小有關(guān)值的大小有關(guān)和k值的大小無關(guān)和k值的大小有關(guān)3、已知二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線呈現(xiàn)出等幅振蕩，則其阻尼比可能為0 _4、系統(tǒng)特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件5、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有 （有/無）關(guān)6、當(dāng)輸入為單位加速度且系統(tǒng)為單位反饋時，對于 i型系統(tǒng)其穩(wěn)態(tài)誤差 為。7、若已知某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為g