自動(dòng)控制原理復(fù)習(xí)資料

1、第一章：1閉環(huán)系統(tǒng)(或反饋系統(tǒng))的特征：采用負(fù)反饋，系統(tǒng)的被控變量對(duì)控制作用有直接影響，即被控變量對(duì)自己有控制作用。2典型閉環(huán)系統(tǒng)的功能框圖。自動(dòng)控制在沒有人直接參與的情況下，通過(guò)控制器使被控對(duì)象或過(guò)程按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。自動(dòng)控制系統(tǒng)由控制器和被控對(duì)象組成，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制任務(wù)的系統(tǒng)。被控制量在控制系統(tǒng)中.按規(guī)定的任務(wù)需要加以控制的物理量。控制量作為被控制量的控制指令而加給系統(tǒng)的輸入星.也稱控制輸入。擾動(dòng)量干擾或破壞系統(tǒng)按預(yù)定規(guī)律運(yùn)行的輸入量，也稱擾動(dòng)輸入或干擾掐入。反饋通過(guò)測(cè)量變換裝置將系統(tǒng)或元件的輸出量反送到輸入端，與輸入信號(hào)相比較。反送到輸入端的信號(hào)稱為反饋信號(hào)。負(fù)反饋反饋信號(hào)與輸人信號(hào)

2、相減，其差為偏差信號(hào)。負(fù)反饋控制原理檢測(cè)偏差用以消除偏差。將系統(tǒng)的輸出信號(hào)引回插入端，與輸入信號(hào)相減，形成偏差信號(hào)。然后根據(jù)偏差信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用，力圖消除或減少偏差的過(guò)程。開環(huán)控制系統(tǒng)系統(tǒng)的輸入和輸出之間不存在反饋回路，輸出量對(duì)系統(tǒng)的控制作用沒有影響，這樣的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制又分為無(wú)擾動(dòng)補(bǔ)償和有擾動(dòng)補(bǔ)償兩種。閉環(huán)控制系統(tǒng)凡是系統(tǒng)輸出端與輸入端存在反饋回路，即輸出量對(duì)控制作用有直接影響的系統(tǒng)，叫作閉環(huán)控制系統(tǒng)。自動(dòng)控制原理課程中所討論的主要是閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)。復(fù)合控制系統(tǒng)復(fù)合控制系統(tǒng)是一種將開環(huán)控制和閉環(huán)控制結(jié)合在一起的控制系統(tǒng)。它在閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上，用開環(huán)方式提供一個(gè)控制輸

3、入信號(hào)或擾動(dòng)輸入信號(hào)的順饋通道，用以提高系統(tǒng)的精度。自動(dòng)控制系統(tǒng)組成閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。組成一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)通常包括以下基本元件武比走徉一執(zhí)ft元萍l1.給定元件給出與被控制量希望位相對(duì)應(yīng)的控制輸入信號(hào)(給定信號(hào))，這個(gè)控制輸入信號(hào)的量綱要與主反饋信號(hào)的量綱相同。給定元件通常不在閉環(huán)回路中。2.測(cè)量元件測(cè)量元件也叫傳感器，用于測(cè)量被控制量，產(chǎn)生與被控制量有一定函數(shù)關(guān)系的信號(hào)。被控制量成比例或與其導(dǎo)數(shù)成比例的信號(hào)。測(cè)量元件的精度直接影響控制系統(tǒng)的精度應(yīng)使測(cè)量元件的精度高于系統(tǒng)的精度，還要有足夠?qū)挼念l帶。3.比較無(wú)件用于比較控制量和反饋量并產(chǎn)生偏差信號(hào)。電橋、運(yùn)算放大器可作

4、為電信號(hào)的比較元件。有些比較元件與測(cè)量元件是結(jié)合在一起的，如測(cè)角位移的旋轉(zhuǎn)變壓器和自整角機(jī)等。4.放大元件對(duì)信號(hào)進(jìn)行幅值或功率的放大，以及信號(hào)形式的變換.如交流變直流的相敏整流或直流變交流的相敏調(diào)制。5.執(zhí)行元件用于操縱被控對(duì)象，如機(jī)械位移系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)、液壓伺服馬達(dá)、溫度控制系統(tǒng)中的加熱裝置。執(zhí)行元件的選擇應(yīng)具有足夠大的功率和足夠?qū)挼念l帶。武比走徉一執(zhí)ft元萍l6.校正元件用于改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。根據(jù)被控對(duì)象特點(diǎn)和性能指標(biāo)的要求而設(shè)計(jì)。校正元件串聯(lián)在由偏差信號(hào)到被控制信號(hào)間的前向通道中的稱為串聯(lián)校正；校正元件在反饋回路中的稱為反饋校正。7被控對(duì)象控制系統(tǒng)所要控制的對(duì)象，例如水箱水位控制

5、系統(tǒng)中的水箱、房間溫度控制系統(tǒng)中的房間、火炮隨動(dòng)系統(tǒng)中的火炮、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中電機(jī)所帶的負(fù)載等。設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，認(rèn)為被控對(duì)象是不可改變的，它的輸出即為控制系統(tǒng)的被控制量。8.能源元件為控制系統(tǒng)提供能源的元件，在方框圖中通常不畫出。對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求1.穩(wěn)定性穩(wěn)定性是系統(tǒng)正常工作的必要條件。2.準(zhǔn)確性要求過(guò)渡過(guò)程結(jié)束后，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度比較高，穩(wěn)態(tài)誤差比較小.或者對(duì)某種典型輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)誤差為零。3.快速性系統(tǒng)的響應(yīng)速度快、過(guò)渡過(guò)程時(shí)間短、超調(diào)量小。系統(tǒng)的穩(wěn)定性足夠好、頻帶足夠?qū)?，才可能?shí)現(xiàn)快速性的要求。第二章：1、建立系統(tǒng)的微分方程，繪制動(dòng)態(tài)框圖并求傳遞函數(shù)。3、傳遞函數(shù)在零初始條件下，系

6、統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比稱為傳遞函數(shù)。傳遞函數(shù)的概念適用于線性定常單輸入、單輸出系統(tǒng)。求傳遞函數(shù)通常有兩種方法：對(duì)系統(tǒng)的微分方程取拉氏變換，或化簡(jiǎn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)方框圖。對(duì)于由電阻、電感、電容元件組成的電氣網(wǎng)絡(luò)，一般采用運(yùn)算阻抗的方法求傳遞函數(shù)。4、結(jié)構(gòu)圖的變換與化簡(jiǎn)化簡(jiǎn)方框圖是求傳遞函數(shù)的常用方法。對(duì)方框圖進(jìn)行變換和化簡(jiǎn)時(shí)要遵循等效TOC o 1-5 h z原則：對(duì)任一環(huán)節(jié)進(jìn)行變換時(shí)，變換前后該環(huán)節(jié)的輸人量、輸出量及其相互關(guān)系應(yīng)保持不變?；?jiǎn)方框圖的主要方法就是將串聯(lián)環(huán)節(jié)、并聯(lián)環(huán)節(jié)和基本反饋環(huán)節(jié)用一個(gè)等效環(huán)節(jié)代替。化簡(jiǎn)方框圖的關(guān)鍵是解除交叉結(jié)構(gòu)，1廠即移動(dòng)分支點(diǎn)或相加點(diǎn)，使被簡(jiǎn)化的

7、環(huán)節(jié)中不存在與外部直接相連的分支點(diǎn)和相加點(diǎn)。5、利用h(s)，1Q(s)A(s)梅森(Mason)公式求傳遞函數(shù)。Ai11Q(s)第i條前向通路傳遞函數(shù)的乘積。A流圖的特征式=1-所有回路傳遞函數(shù)乘積之和+每?jī)蓚€(gè)互不接觸回路傳遞函數(shù)乘i積之和-每三個(gè).Fl-LLLA.余子式,從A中處除去與第i條前向通路接觸的回路abe1abe第三章：1、一階系統(tǒng)對(duì)典型輸入信號(hào)的輸出響應(yīng)。(單位)階躍函數(shù)(Stepfunction)1(t),t0;(單位)斜坡函數(shù)(Ramp11,t0；(單位)脈沖函數(shù)(Impulsefunction)function)速度t,t,t0；(單位)脈沖函數(shù)(Impulsefunct

8、ion)0(3-4)注：R(s)的極點(diǎn)形成系統(tǒng)響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)分量。1響應(yīng)曲線在t0時(shí)的斜率為，如果系統(tǒng)輸出響應(yīng)的速度恒T，則只要t=T時(shí)，輸出c(t)就能達(dá)到其終值。如圖3-4示。由于c(t)的終值為1,因而系統(tǒng)階躍輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差為零。動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：t=0.69Tt=2.20Tt=3T(5%誤差帶)t和%不存在TOC o 1-5 h zdrsp4、二階系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)及其動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算。典型傳遞函數(shù)(s)= HYPERLINK l bookmark10s2+2gws+w2nn二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)E0兩個(gè)正實(shí)部的特征根不穩(wěn)定系統(tǒng)01閉環(huán)極點(diǎn)為共扼復(fù)根，位于右半S平面，這時(shí)的系統(tǒng)叫做欠阻尼系統(tǒng)E=1

9、為兩個(gè)相等的根，臨界阻尼系統(tǒng)1兩個(gè)不相等的根，過(guò)阻尼系統(tǒng)E=0虛軸上，瞬態(tài)響應(yīng)變?yōu)榈确袷?，無(wú)阻尼系統(tǒng)欠阻尼情況二階系統(tǒng)一般取E=0.40.8,0.7。其它的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，有的可用E和精確表示，如t,t,M，有的nrpp很難用己和準(zhǔn)確表示，如t,t，可采用近似算法。當(dāng)0g1時(shí)，特征根ndsS=gwS=gw土jwl_g2,1.2nn0=arctan72,WdW1-g2n1+0.6g+0.2g21+0.6g+0.2g2o101z中1，0疋時(shí)，亦可用t=dn(2)t(上升時(shí)間)r兀一Bt=rd定，即B定，TTttl，響應(yīng)速度越快nrt（峰值時(shí)間）ppdg一定時(shí)，（閉環(huán)極點(diǎn)力負(fù)實(shí)軸的距離越遠(yuǎn)）Ttln

10、pa%orM的計(jì)算，超調(diào)量p超調(diào)量在峰值時(shí)間發(fā)生，故h（t）即為最大輸出p丿一x100%=eh(s)1-g2丿一x100%=eh(s)1-g2x100%調(diào)節(jié)時(shí)間ts的計(jì)算選取誤差帶=0.053.5tJSgn3.5gn=0.02竺gn=4.5Sgn當(dāng)g較小g0.4gg(=0.05)(=0.02)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為C(t)=l-1e-gwntsin(wt,0)1-g2d動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算公式為,_e,_e上升時(shí)間t一一rww1_2dn兀,_e1峰值時(shí)間t=Tpww1_22ddn其中Td是有阻尼振蕩周期，且其中Td是有阻尼振蕩周期，且Td=,f是有阻尼振蕩頻率。wdd_，超調(diào)量5=ei_2x100%

11、超調(diào)量p調(diào)整時(shí)間(A=調(diào)整時(shí)間(A=0.05)或t(A=0.02)振蕩次數(shù)tN=Td1.51_2=-1.5ln5p(A=0.05)t21_2_2或N=二二(A=0.02)Tdln5p5、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析nn特征根必須全部分布在S平面的左半部，即具有負(fù)實(shí)部。已知系統(tǒng)的特征方程時(shí)，可采用Routh穩(wěn)定判據(jù)或Hurwitz穩(wěn)定判據(jù)判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。特征多項(xiàng)式各項(xiàng)系數(shù)均大于零(或同符號(hào))是系統(tǒng)穩(wěn)定的必要條件。Routh判據(jù)：由特征方程各項(xiàng)系數(shù)列出Routh表，如果表中第一列各項(xiàng)嚴(yán)格為正，則系統(tǒng)穩(wěn)定；第一列出現(xiàn)負(fù)數(shù)，則系統(tǒng)不穩(wěn)定，且第一列各項(xiàng)數(shù)值符號(hào)改變的次數(shù)就是正實(shí)部特征根的數(shù)目。Hurwitz判據(jù)：由

12、特征方程各項(xiàng)系數(shù)構(gòu)成的各階Hurwitz行列式全部為正，則系統(tǒng)穩(wěn)定。勞斯穩(wěn)定判據(jù)是根據(jù)所列勞斯表第一列系數(shù)符號(hào)的變化，去判別特征方程式根在S平面上的具體分布，過(guò)程如下：如果勞斯表中第一列的系數(shù)均為正值，則其特征方程式的根都在S的左半平面，相應(yīng)的系統(tǒng)是穩(wěn)定的。如果勞斯表中第一列系數(shù)的符號(hào)有變化，其變化的次數(shù)等于該特征方程式的根在S的右半平面上的個(gè)數(shù)，相應(yīng)的系統(tǒng)為不穩(wěn)定。在應(yīng)用勞斯判據(jù)時(shí)，有可能會(huì)碰到以下兩種特殊情況。勞斯表某一行中的第一項(xiàng)等于零，而該行的其余各項(xiàng)不等于零或沒有余項(xiàng)，這種情況的出現(xiàn)使勞斯表無(wú)法繼續(xù)往下排列。解決的辦法是以一個(gè)很小的正數(shù)8來(lái)代替為零的這項(xiàng)，據(jù)此算出其余的各項(xiàng)，完成勞斯

13、表的排列。勞斯表中出現(xiàn)全零行則表示相應(yīng)方程中含有一些大小相等符號(hào)相反的實(shí)根或共軛虛根。這種情況，可利用系數(shù)全為零行的上一行系數(shù)構(gòu)造一個(gè)輔助多項(xiàng)式，并以這個(gè)輔助多項(xiàng)式導(dǎo)數(shù)的系數(shù)來(lái)代替表中系數(shù)為全零的行。完成勞斯表的排列。6、穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算Kmsv2時(shí)，II型以上的系統(tǒng)，實(shí)際上很難使之穩(wěn)定，所以這種類型的系統(tǒng)在控制工程中一般不會(huì)碰到。(復(fù)合系統(tǒng))(366)K=limH(s)R(s)(366)ps,0K=limSH(s)G(s)=limK(368)vs,Cs,0SV-1K=limS2G(s)H(s)=limK(370)as,Cs,0Sv-2誤差系數(shù)靜態(tài)位置誤差系數(shù)速度加速度類型KpKvKa0型K00

14、I型OOK0II型OOOOKess輸入r(t)=R0r(t)=vt0r(t)=at220類型0型R01KOOOOI型0v0KOOII型00a0KAVr*第一早.知識(shí)點(diǎn)1、根軌跡中，開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)H(s)的標(biāo)準(zhǔn)形式是n2、根軌跡方程是r(pt)i2、根軌跡方程是00件：繪制2/件：繪制2/L一曲（&十1”軌跡(4-9)幅值條件：3、根軌跡法的繪制規(guī)則。4、能用根軌跡法分析系統(tǒng)的主要性能，掌握閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)與動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)之間的關(guān)系。能定性分析閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)以外的零、極點(diǎn)對(duì)動(dòng)態(tài)性能的影響。第四章：知識(shí)點(diǎn)1、頻率特性基本概念和其幾何表示法。頻率特性的定義如下：穩(wěn)定的線性定常系統(tǒng)，其對(duì)正弦函數(shù)輸入的穩(wěn)

15、態(tài)響應(yīng)，稱為頻率響應(yīng)。輸出與輸入的振幅比，稱為系統(tǒng)的幅頻特性。它描述了系統(tǒng)對(duì)不同頻率的正弦函數(shù)輸入信號(hào)在穩(wěn)態(tài)情況下的衰減（或放大）特性；輸出與輸入的相位差，稱為系統(tǒng)的相頻特性。相頻特性描述了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出對(duì)不同頻率的正弦輸入信號(hào)在相應(yīng)上產(chǎn)生的相角遲后（對(duì)應(yīng)（）0或相角超前（對(duì)應(yīng)（），0）的特性；幅頻特性及相頻特性，或者說(shuō)，在正弦輸入下，線性定常系數(shù)或環(huán)節(jié)、其輸出的穩(wěn)態(tài)分量的復(fù)數(shù)比、稱為系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的頻率特性，記為j），用式子表示頻率特性與傳遞函數(shù)間的關(guān)系（j）（s）s圖形表示法工程上常用圖形來(lái)表示頻率特性，常用的有極坐標(biāo)圖也稱奈斯特（Nyquist）圖、幅相頻率特性圖伯德（Rode）圖伯德圖又稱

16、為數(shù)頻率特性圖、它由兩張圖組成：一張是對(duì)數(shù)幅頻圖，另一張是對(duì)數(shù)相頻圖，兩張圖的橫向坐標(biāo)相同，表示頻率2、典型環(huán)節(jié)的頻率特性和開環(huán)系統(tǒng)的典型環(huán)節(jié)分解及其頻率特征曲線的繪制。3、系統(tǒng)開環(huán)頻率特性繪制極坐標(biāo)圖Imn-m300cn-m2Re0Re2型系統(tǒng)01型系統(tǒng)0型系統(tǒng)伯德圖4、奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)這一判據(jù)可表示為：Z=RPZ=函數(shù)F(S)1H(S)G(S)在右半s平面內(nèi)的零點(diǎn)數(shù)R二對(duì)-1+jO點(diǎn)順時(shí)針包圍的次數(shù)P二函數(shù)H(s)G(s)在右半s平面內(nèi)的極點(diǎn)數(shù)如果P不等于零，對(duì)于穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，必須Z=0或R=-P，這意味著必須反時(shí)針方向包圍-1+j0點(diǎn)P次。如果函數(shù)H(s)G(s)在右半s平面內(nèi)無(wú)任何極

17、點(diǎn)，則Z=R。因此，為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定，G(j)H(加)的軌跡必須不包圍-1+j0點(diǎn)。伯德圖設(shè)N為對(duì)數(shù)幅頻特性曲線在0dB以上的頻段內(nèi)，對(duì)數(shù)相頻特性對(duì)-180度線正.負(fù)穿越次數(shù)之差，則z=P-2N.z=0時(shí)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。5、穩(wěn)定裕度1.)穩(wěn)定裕度相角裕度為=180+G(叫H(叫)幅值裕度為)幅值裕度為h二1Gj)H(jto)6、閉環(huán)系統(tǒng)頻域性能指標(biāo)和時(shí)域指標(biāo)的轉(zhuǎn)換。自測(cè)題第一章自動(dòng)控制的一般概念自動(dòng)控制是在人不直接的情況下，利用外部裝置使被控對(duì)象的某個(gè)參數(shù)(被控量)按的要求變化。由被控和自動(dòng)按一定的方式連接起來(lái)，完成一定的自動(dòng)控制任務(wù)，并具有預(yù)定性能的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，稱為自動(dòng)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的

18、特點(diǎn)是：在控制器與被控對(duì)象之間不僅有正向控制作用，而且還有控制作用。此種系統(tǒng)高，但穩(wěn)定性較差。開環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是：在控制器與被控對(duì)象之間只有作用，沒有反饋控制作用。此種系統(tǒng)低,但穩(wěn)定性較高。在經(jīng)典控制理論中，廣泛使用的分析方法有和。溫度控制系統(tǒng)是一種控制系統(tǒng)，一般對(duì)系統(tǒng)的指標(biāo)要求比較嚴(yán)格。對(duì)于一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個(gè)方面：、快速性和。火炮跟蹤系統(tǒng)是一種控制系統(tǒng)，一般對(duì)系統(tǒng)的指標(biāo)要求較高。反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)給定值和的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)。第二章自動(dòng)控制的數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型的形式很多，常用的有微分方程、和狀態(tài)方程等。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(hào)的拉氏變換與輸入

19、信號(hào)的拉氏變換的比。傳遞函數(shù)只取決于系統(tǒng)的參數(shù)，與外作用無(wú)關(guān)。TOC o 1-5 h z根據(jù)歐拉公式和拉普拉斯變換的線性法則，可以示出的拉氏變換為，的拉氏變換為。根據(jù)拉普拉斯變換的定義，單位斜坡函數(shù)t的拉普拉斯變換為，指數(shù)函數(shù)的拉普拉斯變換為。二階振蕩環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)傳遞函數(shù)是。多個(gè)環(huán)節(jié)的并聯(lián)連接，其等效傳遞函數(shù)等于各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的。正弦函數(shù)sinst的拉氏變換為。函數(shù)的拉氏變換為。利用公式可以根據(jù)復(fù)雜的信號(hào)流圖直接求出系統(tǒng)總的傳遞函數(shù)。比較點(diǎn)從輸入端移到輸出端，“加倒數(shù)”；引出點(diǎn)從輸入端移到輸出端，“加本身”。()比較點(diǎn)從輸出端移到輸入端，“加本身”；引出點(diǎn)從輸出端移到輸入端，“加倒數(shù)”。()梅遜

20、公式可用來(lái)求系統(tǒng)的輸入量到系統(tǒng)中任何內(nèi)部變量的傳遞函數(shù)。（）梅遜公式可用來(lái)求系統(tǒng)任意兩個(gè)內(nèi)部變量C1（s）到C2（s）之間的傳遞函數(shù)。（正弦函數(shù)sin的拉氏變換是（）1S+B.1S+B.S2+2C.sS2+2D.1S2+2TOC o 1-5 h z傳遞函數(shù)反映了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，它與下列哪項(xiàng)因素有關(guān)？（）A.輸入信號(hào)B.初始條件C.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)D.輸入信號(hào)和初始條件當(dāng)忽略電動(dòng)機(jī)的電樞電感后，以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為輸出變量，電樞電壓為輸入變量時(shí)，電動(dòng)機(jī)可看作一個(gè)（）A.比例環(huán)節(jié)B.微分環(huán)節(jié)C.積分環(huán)節(jié)D.慣性環(huán)節(jié)對(duì)復(fù)雜的信號(hào)流圖直接求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)可以采用（）A.終值定理A.終值定理B.初值定理C.

21、梅森公式D.方框圖變換17采用系統(tǒng)的輸入、輸出微分方程對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)描述是（）A.系統(tǒng)各變量的動(dòng)態(tài)描述B.系統(tǒng)的外部描述A.系統(tǒng)各變量的動(dòng)態(tài)描述B.系統(tǒng)的外部描述C.系統(tǒng)的內(nèi)部描述D.系統(tǒng)的內(nèi)部和外部描述TOC o 1-5 h z拉氏變換將時(shí)間函數(shù)變換成（）A.正弦函數(shù)B.單位階躍函數(shù)C.單位脈沖函數(shù)D.復(fù)變函數(shù)19線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在零初始條件下（）A.系統(tǒng)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之比B.系統(tǒng)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之比系統(tǒng)輸入信號(hào)的拉氏變換與輸出信號(hào)的拉氏變換之比系統(tǒng)輸出信號(hào)的拉氏變換與輸入信號(hào)的拉氏變換之比20方框圖化簡(jiǎn)時(shí)，并聯(lián)連接方框總的輸出量為各方框輸出量的（）D.平均值A(chǔ).乘積B.代數(shù)

22、和C.D.平均值由電子線路構(gòu)成的控制器如圖，它是（）D.5+1/(s+1)一二D.5+1/(s+1)A.PI控制器B.PD控制器C.PID控制器D.P控制器PID控制器的傳遞函數(shù)形式是（）A.5+3sB.5+3/sC.5+3s+3/sPID控制器中，積分控制的作用是（）A.克服對(duì)象的延遲和慣性B.能使控制過(guò)程為無(wú)差控制C.減少控制過(guò)程的動(dòng)態(tài)偏差D.使過(guò)程較快達(dá)到穩(wěn)定終值定理的數(shù)學(xué)表達(dá)式為（x(g終值定理的數(shù)學(xué)表達(dá)式為（x(g)limx(t)limX(s)t,gs,0C.x(g)limx(t)limsX(s) HYPERLINK l bookmark75t,0 x,g)B.x(g)limx(t)

23、limX(s) HYPERLINK l bookmark77t,gs,gD.x(g)limx(t)limsX(s) HYPERLINK l bookmark79t,gs,025.A.梅森公式為pAB.kkk126.函數(shù)e25.A.梅森公式為pAB.kkk126.函數(shù)eatcost1A的拉氏變換是（D、1AA、(s+a)2+2a(s+a)2+2(s+a)2+2(s+a)2+2例1.求出下圖所示電路的傳遞函數(shù)、比例系數(shù)和時(shí)間常數(shù)。例2.求出下圖所示電路的傳遞函數(shù)、比例系數(shù)和時(shí)間常數(shù)。例3.求出下圖所示電路的傳遞函數(shù)、分度系數(shù)和時(shí)間常數(shù)。解：應(yīng)用復(fù)阻抗法得例4.求出下圖所示電路的傳遞函數(shù)、分度系數(shù)和

24、時(shí)間常數(shù)。第三章時(shí)域分析法三、自測(cè)題1線性定常系統(tǒng)的響應(yīng)曲線僅取決于輸入信號(hào)的和系統(tǒng)的特性，與輸入信號(hào)施加的時(shí)間無(wú)關(guān)。階系統(tǒng)1/(TS+1)的單位階躍響應(yīng)為。二階系統(tǒng)兩個(gè)重要參數(shù)是，系統(tǒng)的輸出響應(yīng)特性完全由這兩個(gè)參數(shù)來(lái)描述。指標(biāo)，Cd二階系統(tǒng)的主要指標(biāo)有超調(diào)量MP%、調(diào)節(jié)時(shí)間ts和穩(wěn)態(tài)輸出C(g),其中MP%和ts指標(biāo)，Cd是系統(tǒng)的指標(biāo)。TOC o 1-5 h z在單位斜坡輸入信號(hào)的作用下，0型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=。時(shí)域動(dòng)態(tài)指標(biāo)主要有上升時(shí)間、峰值時(shí)間、最大超調(diào)量和。7線性系統(tǒng)穩(wěn)定性是系統(tǒng)特性，與系統(tǒng)的無(wú)關(guān)。時(shí)域性能指標(biāo)中所定義的最大超調(diào)量Mp的數(shù)學(xué)表達(dá)式是。系統(tǒng)輸出響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)值與之間的偏差

25、稱為穩(wěn)態(tài)誤差ess。二階系統(tǒng)的阻尼比E在范圍時(shí)，響應(yīng)曲線為非周期過(guò)程。在單位斜坡輸入信號(hào)作用下，II型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=。響應(yīng)曲線達(dá)到過(guò)調(diào)量的所需的時(shí)間，稱為峰值時(shí)間tp。在單位斜坡輸入信號(hào)作用下，I型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=。二階閉環(huán)控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是該系統(tǒng)的特征多項(xiàng)式的系數(shù)。引入附加零點(diǎn)，可以改善系統(tǒng)的性能。如果增加系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中積分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)，則閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度將提高，相對(duì)穩(wěn)定性將17為了便于求解和研究控制系統(tǒng)的輸出響應(yīng)，輸入信號(hào)一般采用輸入信號(hào)。當(dāng)系統(tǒng)的輸入具有突變性質(zhì)時(shí)，可選擇階躍函數(shù)為典型輸入信號(hào)。()暫態(tài)響應(yīng)是指當(dāng)時(shí)間t趨于無(wú)窮大時(shí)，系統(tǒng)的輸出狀態(tài)。()在欠阻尼

26、0VZV1情況下工作時(shí)，若Z過(guò)小，則超調(diào)量大。()21遠(yuǎn)離虛軸的極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)的影響很小。()22當(dāng)系統(tǒng)的輸入是隨時(shí)間增長(zhǎng)變化時(shí)，可選擇斜坡函數(shù)為典型輸入信號(hào)。()23穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是指系統(tǒng)從剛加入輸入信號(hào)后，到系統(tǒng)輸出量達(dá)到穩(wěn)定值前()24.閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是系統(tǒng)所有特征根必須位于S平面的左半平()25若要求系統(tǒng)快速性好，則閉環(huán)極點(diǎn)應(yīng)靠近虛軸。()控制系統(tǒng)的上升時(shí)間tr、調(diào)整時(shí)間ts等反映出系統(tǒng)的()A.相對(duì)穩(wěn)定性B.絕對(duì)穩(wěn)定C.快速性D.平穩(wěn)性時(shí)域分析中最常用的典型輸入信號(hào)是()A.脈沖函數(shù)B.斜坡函數(shù)C.階躍函數(shù)D.正弦函數(shù)階系統(tǒng)G(s)=K/(TS+1)的放大系數(shù)K愈小，則系統(tǒng)的輸出響應(yīng)的

27、穩(wěn)態(tài)值()A.不變B.不定C.愈小D.愈大一階系統(tǒng)G(s)=K/(TS+1)的時(shí)間常數(shù)T越大，則系統(tǒng)的輸出響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間()A.越長(zhǎng)B.越短C.不變D.不定二階系統(tǒng)當(dāng)0Z1時(shí)，如果增加Z,則輸出響應(yīng)的最大超調(diào)量將Mp()A.增加B.減小C.不變D.不定當(dāng)二階系統(tǒng)特征方程的根為具有負(fù)實(shí)部的復(fù)數(shù)根時(shí)，系統(tǒng)的阻尼比為()A.Z0B.Z=0C.0Z1D.Z三1已知單位反饋控制系統(tǒng)在階躍函數(shù)作用下，穩(wěn)態(tài)誤差ess為常數(shù)，則此系統(tǒng)為()A.0型系統(tǒng)B.I型系統(tǒng)C.II型系統(tǒng)D.III型系統(tǒng)若一系統(tǒng)的特征方程式為(s+1)2(s2)2+3=0,則此系統(tǒng)是()A.穩(wěn)定的B.臨界穩(wěn)定的C.不穩(wěn)定的D.條件

28、穩(wěn)定的一般講，如果開環(huán)系統(tǒng)增加積分環(huán)節(jié)，則其閉環(huán)系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性將()A.變好B.變壞C.不變D.不定控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess反映了系統(tǒng)的()A.穩(wěn)態(tài)控制精度B.相對(duì)穩(wěn)定性C.快速性D.平穩(wěn)性已知單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)，10(s，該系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)是()s(s-1)(s+5)A.穩(wěn)定的B.條件穩(wěn)定的C.臨界穩(wěn)定的D.不穩(wěn)定的TOC o 1-5 h z下列判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法中，哪一個(gè)是在頻域里判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的判據(jù)()A.勞斯判據(jù)B.赫爾維茨判據(jù)C.奈奎斯特判據(jù)D.根軌跡法已知系統(tǒng)的特征方程為(s+1)(s+2)(s+3)=s+4,則此系統(tǒng)的穩(wěn)定性為()A.穩(wěn)定B.臨界穩(wěn)定C.不

29、穩(wěn)定D.無(wú)法判斷令線性定常系統(tǒng)傳遞函數(shù)的分母多項(xiàng)式為零，則可得到系統(tǒng)的()A.代數(shù)方程B.特征方程C.差分方程4D.狀態(tài)方程設(shè)一單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G0(s)=K，要求KV=20，則K=()A.10B.20C.30D.40s(s+2)設(shè)G(s)H(s)=k(s+I0)，當(dāng)k增大時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)()(s+2)(s+5)A.由穩(wěn)定到不穩(wěn)定B.由不穩(wěn)定到穩(wěn)定C.始終穩(wěn)定D.始終不穩(wěn)定過(guò)阻尼系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)是調(diào)整時(shí)間七$和()A.峰值時(shí)間tpB.最大超調(diào)量MpC.上升時(shí)間trD.衰減比Mp/Mp設(shè)控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=1,該系統(tǒng)為()s(s+1)(s+2)A.0型系統(tǒng)B.1型系統(tǒng)

30、C.2型系統(tǒng)D.3型系統(tǒng)例1已知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示，單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量。=16.3%，峰值時(shí)間tp=1s。試求:開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)；(2)閉環(huán)傳遞函數(shù)(s)；（3（3）根據(jù)已知性能指標(biāo)Mp%、tp確定參數(shù)K及t；（4）計(jì)算等速輸入（恒速值R=1.5）時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。例2已知控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示。（1）當(dāng)b=0時(shí)，試確定單位階躍輸入時(shí)系統(tǒng)的阻尼系數(shù)、自然頻率、最大超調(diào)量，以及由單位斜波輸入所引起的穩(wěn)態(tài)誤差。（2）確定系統(tǒng)的阻尼比等于0.8時(shí)的速度反饋常數(shù)b的值，并確定在單位輸入時(shí)的最大超調(diào)量和單位斜波輸入所引起的穩(wěn)態(tài)誤差。（3）怎樣使第（2）問的Z=0.8保持不變而使其穩(wěn)態(tài)誤差等于第

31、（1）問的穩(wěn)態(tài)誤差值？R（s）玖s）16C（s）s（s+4）bs（3）怎樣使第（2）問的Z=0.8保持不變而使其穩(wěn)態(tài)誤差等于第（1）問的穩(wěn)態(tài)誤差值？用比例加微分串聯(lián)校正可以達(dá)到目的，如上圖所示。第四章根軌跡法TOC o 1-5 h z若根軌跡位于實(shí)軸上兩個(gè)相鄰的開環(huán)極點(diǎn)之間，則這兩個(gè)極點(diǎn)之間必定存在點(diǎn)。根軌跡圖必對(duì)稱于根平面的。如果實(shí)軸上某一段右邊的開環(huán)實(shí)數(shù)零點(diǎn)、極點(diǎn)總個(gè)數(shù)為，則這一段就是根軌跡的一部分。4已知-2+j0點(diǎn)在開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）H（s）=k的系統(tǒng)的根軌跡上,則該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的k值為。s（s4）（s24s2）確定根軌跡大致走向，用以下哪個(gè)條件一般就夠了？（）A.特征方程A.特征方程B

32、.幅角條件C.幅值條件D.幅值條件+幅角條件計(jì)算根軌跡漸近線傾角的公式為（）A7.+1)，n+Bn申=-+1)，n-mA7.+1)，n+Bn申=-+1)，n-m根軌跡漸近線與實(shí)軸的交點(diǎn)公式為（C.)(2l+1),n+mD.+1)，n-mA.8.A.j=1i=1n+m開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)H(s)=(-00，-p2,-z1,-p1P-zjiC.j=1i=1m-nK(s+z)1(s+p)(s+p)12Z-.Piji=1j=1n-mP-Zj1j=1i=1n-m其中p2z1p10，則實(shí)軸上的根軌跡為（）B.(-o,p2C.-p1,+o)D.-z1,-p1實(shí)軸上根軌跡右端的開環(huán)實(shí)數(shù)零點(diǎn)、極點(diǎn)的個(gè)數(shù)之和為（

33、）A.零A.零B.大于零C.奇數(shù)D.偶數(shù)當(dāng)二階系統(tǒng)的根分布在右半根平面時(shí)，系統(tǒng)的阻尼比E為（）A.g0B.g=0C.0E1D.g1當(dāng)二階系統(tǒng)的根分布在根平面的虛軸上時(shí)，系統(tǒng)的阻尼比為（）A.g0B.g=0C.0E1D.E2112開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）=（雹鸚心其根軌跡的起點(diǎn)為（A.0，A.0，3B.1，2C.0，6D.2，413.開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）=K，則根軌跡上的點(diǎn)為（）s（s+6）A.6+jB.3+jC.jD.jA.6+jB.3+jC.jD.jk(s1)設(shè)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=s(S2)(S3，其根軌跡漸近線與實(shí)軸的交點(diǎn)為()A0B1C2D3k(s5)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H

34、(s)二一的根軌跡的彎曲部分軌跡是()s(s2)A.半圓B.整圓C.拋物線D.不規(guī)則曲線k、開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)二(s_)(s6s+10)其根軌跡漸近線與實(shí)軸的交點(diǎn)為()A.-5/3B.-3/5C.3/5D.5/3A.-5/3B.-3/5C.3/5D.5/3k17.設(shè)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=A.1/4B.1/2ss+1)，在根軌跡的分離點(diǎn)處，其對(duì)應(yīng)的k17.設(shè)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=A.1/4B.1/2第五章頻率分析法線性定常系統(tǒng)在正弦信號(hào)輸入時(shí)，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2積分環(huán)節(jié)的幅相頻率特性圖為；而微分環(huán)節(jié)的幅相頻率特性圖為階慣性環(huán)節(jié)G(s)=1/(1+T

35、s)的相頻特性為巾(3)=，比例微分環(huán)節(jié)G(s)=1+Ts的相頻特TOC o 1-5 h z性為(s)=。常用的頻率特性圖示方法有極坐標(biāo)圖示法和圖示法。頻率特性的極坐標(biāo)圖又稱圖。利用代數(shù)方法判別閉環(huán)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法有和赫爾維茨判據(jù)兩種。7設(shè)系統(tǒng)的頻率特性為，則稱為。8.3從0變化到+8時(shí)，慣性環(huán)節(jié)的頻率特性極坐標(biāo)圖在象限，形狀為圓。頻率特性可以由微分方程或傳遞函數(shù)求得，還可以用方法測(cè)定。0型系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性低頻段漸近線的斜率為dB/dec,高度為20lgKp。型系統(tǒng)極坐標(biāo)圖的奈氏曲線的起點(diǎn)是在相角為的無(wú)限遠(yuǎn)處。積分環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線是一條直線，直線的斜率為dBdec。慣性環(huán)節(jié)G(s)=

36、1/(Ts+1)的對(duì)數(shù)幅頻漸近特性在高頻段范圍內(nèi)是一條斜率為一20dB/dec,且與3軸相交于3=的漸近線。14設(shè)積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)=K/s，則其頻率特性幅值M(3)=()A.K/3B.K/32C.1/3D.1/3215.3從0變化到+8時(shí)，遲延環(huán)節(jié)頻率特性極坐標(biāo)圖為()A.圓B.半圓C.橢圓D.雙曲線TOC o 1-5 h z二階振蕩環(huán)節(jié)的相頻特性巾(3),當(dāng)時(shí)38，其相位移巾(3)為()A.-270B.-180C.-90D.0某校正環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)Gc(s)=100s+1，則其頻率特性的奈氏圖終點(diǎn)坐標(biāo)為()A.(0,j0)B.(1,j0)10s+1C.(1,j1)D.(10,j0)利

37、用奈奎斯特圖可以分析閉環(huán)控制系統(tǒng)的()A.穩(wěn)態(tài)性能B.動(dòng)態(tài)性能C.穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能D.抗擾性能若某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=K/(Ts+1)，則其頻率特性的實(shí)部R(3)是()KKB.C.1+KKB.C.1+TD.-K1+T20.設(shè)某系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=，則其頻率特性奈氏圖起點(diǎn)坐標(biāo)為20.設(shè)某系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=，則其頻率特性奈氏圖起點(diǎn)坐標(biāo)為(S2+s+10)(S+1)A.(-10，j0)B.(-1，j0)21設(shè)微分環(huán)節(jié)的頻率特性為G(j3)A.正虛軸B.負(fù)虛軸C.(1，j0)D.(10，j0)當(dāng)頻率3從0變化至8時(shí)，其極坐標(biāo)平面上的奈氏曲線是(C.正實(shí)軸D.負(fù)實(shí)軸22.設(shè)某系統(tǒng)的

38、傳遞函數(shù)G(s)=10/(s+1)，則其頻率特性的實(shí)部()1010A.B1+W21010A.B1+W21+2C.101+&TD.101+&T23設(shè)慣性環(huán)節(jié)的頻率特性為G(j3)=10/(j3+1)，當(dāng)頻率3從0變化至8時(shí)，則其幅相頻率特性曲線是一個(gè)半圓,位于極坐標(biāo)平面的()A.第一象限B.第二象限C.第三象限D(zhuǎn).第四象限1010TOC o 1-5 h z20設(shè)某系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=(丄丄門x丄、，則其頻率特性奈氏圖起點(diǎn)坐標(biāo)為()(s2s10)(s1)A(-10，j0)B(-1，j0)C(1，j0)D(10，j0)21設(shè)微分環(huán)節(jié)的頻率特性為G(js)，當(dāng)頻率3從0變化至a時(shí)，其極坐標(biāo)平面上的奈氏曲線是()A.正虛軸B.負(fù)虛軸C.正實(shí)軸D.負(fù)實(shí)軸22.設(shè)某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=10/(s+1),則其頻率特性的實(shí)部()A.10B.1010A.10B.1010,101+2C.1+TD1+T23設(shè)慣