自動(dòng)控制原理的各章重點(diǎn)考題與解析

..第一章的概念只做參考1、典型的反饋控制系統(tǒng)基本組成框圖：2、自動(dòng)控制系統(tǒng)基本控制方式：<1>、反饋控制方式；<2>、開環(huán)控制方式；<3>、復(fù)合控制方式。3、基本要求的提法：可以歸結(jié)為穩(wěn)定性〔長(zhǎng)期穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性〔精度和快速性〔相對(duì)穩(wěn)定性。第二章要求:1、掌握運(yùn)用拉氏變換解微分方程的方法；2、牢固掌握傳遞函數(shù)的概念、定義和性質(zhì)；3、明確傳遞函數(shù)與微分方程之間的關(guān)系；4、能熟練地進(jìn)行結(jié)構(gòu)圖等效變換；5、明確結(jié)構(gòu)圖與信號(hào)流圖之間的關(guān)系；6、熟練運(yùn)用梅遜公式求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；例1某一個(gè)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下,試分別求系統(tǒng)的傳遞函數(shù):,。例2某一個(gè)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下,試分別求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：。例3：將上圖匯總得到：UiUi<s>Uo<s>Uo<s>U<s>I2<s>IC<s>-1-1-11/R11/C1s1/C2s1/R2例4、一個(gè)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下,試求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。W1W1W2W3W5W4X<S>——X〔S例5如圖RLC電路,試列寫網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)Uc<s>/Ur<s>.RLRLCi<t>ur<tuc<t>解:零初始條件下取拉氏變換：作業(yè)2-9；2-10；2-17〔a、〔b、〔e；2-22〔a、〔b第三章本章要求：1、穩(wěn)定性判斷1正確理解系統(tǒng)穩(wěn)定性概念及穩(wěn)定的充要條件。閉環(huán)系統(tǒng)特征方程的所有根均具有負(fù)實(shí)部；或者說(shuō),閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)均分布在平面的左半部。2熟練運(yùn)用代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)判定系統(tǒng)穩(wěn)定性,并進(jìn)行分析計(jì)算。2、穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算1正確理解系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的概念及終值定理應(yīng)用的限制條件。2牢固掌握計(jì)算穩(wěn)態(tài)誤差的一般方法。3牢固掌握靜態(tài)誤差系數(shù)法及其應(yīng)用的限制條件。3、動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算1掌握一階、二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和典型響應(yīng)的特點(diǎn)。2牢固掌握一階、二階系統(tǒng)特征參數(shù)及欠阻尼系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能計(jì)算。3掌握典型欠阻尼二階系統(tǒng)特征參數(shù)、極點(diǎn)位置與動(dòng)態(tài)性能的關(guān)系。例3已知圖中Tm=0.2,K=5,求系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)指標(biāo)。RR<s><->C<s>解3：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為化為標(biāo)準(zhǔn)形式即有2n=1/Tm=5,n2=K/Tm=25解得n=5,ζ=0.5例4：系統(tǒng)的特征方程：試用勞斯判據(jù)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并確定在復(fù)平面的右半平面上特征根的數(shù)目。作業(yè)、例題誤差的概念要掌握第四章根軌跡1、根軌跡方程2、根軌跡繪制的基本法則3、廣義根軌跡〔1參數(shù)根軌跡〔2零度根軌跡例1:某單位反饋系統(tǒng),〔13條根軌跡的起點(diǎn)為<2>實(shí)軸根軌跡〔0,-1；〔-2,-∞〔3漸近線：3條。漸近線的夾角：漸近線與實(shí)軸的交點(diǎn)：〔4分離點(diǎn)：得：,〔5與虛軸的交點(diǎn)系統(tǒng)的特征方程：實(shí)部方程: 虛部方程：解得：<舍去>臨界穩(wěn)定時(shí)的=6掌握參數(shù)和零度根軌跡概念例題、作業(yè)4-3第五章本章要求：1、正確理解頻率特性基本概念；2、掌握開環(huán)頻率特性曲線的繪制；〔1開環(huán)幅相曲線的繪制方法1確定開環(huán)幅相曲線的起點(diǎn)和終點(diǎn);2確定開環(huán)幅相曲線與實(shí)軸的交點(diǎn)或?yàn)榇┰筋l率,開環(huán)幅相曲線曲線與實(shí)軸交點(diǎn)為3開環(huán)幅相曲線的變化范圍〔象限和單調(diào)性?！?開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性曲線1開環(huán)傳遞函數(shù)典型環(huán)節(jié)分解；2確定一階環(huán)節(jié)、二階環(huán)節(jié)的交接頻率,將各交接頻率標(biāo)注在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖的軸上；3繪制低頻段漸近特性線：低頻特性的斜率取決于,還需確定該直線上的一點(diǎn),可以采用以下三種方法：方法一：在范圍內(nèi),任選一點(diǎn),計(jì)算:方法二：取頻率為特定值,則方法三：取為特殊值0,則有,即4每?jī)蓚€(gè)相鄰交接頻率之間為直線,在每個(gè)交接頻率點(diǎn)處,斜率發(fā)生變化,變化規(guī)律取決于該交接頻率對(duì)應(yīng)的典型環(huán)節(jié)的種類,如下表所示。3、熟練運(yùn)用頻率域穩(wěn)定判據(jù)；奈氏判據(jù)：反饋控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是閉合曲線包圍臨界點(diǎn)點(diǎn)的圈數(shù)R等于開環(huán)傳遞函數(shù)的正實(shí)部極點(diǎn)數(shù)P。4、掌握穩(wěn)定裕度的概念；相角裕度：系統(tǒng)開環(huán)頻率特性上幅值為1時(shí)所對(duì)應(yīng)的角頻率稱為幅值穿越頻率或截止頻率,記為,即定義相位裕度為例4已知兩個(gè)負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)分別為：〔1,〔2試分別作出幅相頻特性；并用奈奎斯特判據(jù)判斷各系統(tǒng)的穩(wěn)定性。例5已知單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)分別為：〔1〔2試分別作出幅相頻特性；并用奈奎斯特判據(jù)判斷各系統(tǒng)的穩(wěn)定性。例6最小相位控制系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性如圖所示。試求開環(huán)傳遞函數(shù)G〔S；并求單位斜坡函數(shù)輸入時(shí)閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。第六章本章要求:1、掌握常用校正裝置的頻率特性及其作用；2、掌握選擇校正裝置的方法；3、重點(diǎn)掌握串聯(lián)校正設(shè)計(jì)方法；4、了解反饋校正、復(fù)合校正的設(shè)計(jì)方法；目前工程實(shí)踐中常用的校正方式有串聯(lián)校正、反饋校正和復(fù)合校正三種。例1：一個(gè)單位負(fù)反饋系統(tǒng)其開環(huán)傳遞函數(shù)為,要求相位裕量不小于50,校正后的,試確定系統(tǒng)的串聯(lián)超前校正裝置。例2：一個(gè)單位負(fù)反饋系統(tǒng)其開環(huán)傳遞函數(shù)為C〔S=,要求相