自动控制原理概念最全整理13686.pdf

.1.在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换值比，定义为线性定常系统的传递函数。传递函数表达了系统在特性，只与系统的构造、参数有关，而与输入量或输入函数的形式无关。2.一个一般控制系统由假设干个典型环节构成，常用的典型环节有比例环节、惯性环节、积分环节、微分环节、振荡环节和延迟环节等。3.构成方框图的根本符号有四种，即信号线、比拟点、方框和引出点。4.环节串联后总的传递函数等于各个环节传递函数的乘积。环节并联后总的传递函数是所有并联环节传递函数的代数和。5.在使用梅森增益公式时，注意增益公式只能用在输入节点和输出节点之间。6.上升时间 tr、峰值时间 tp 和调整时间 ts 反响系统的快速性；而最大超调量Mp 和振荡次数则反响系统的平稳性。7.稳定性是控制系统的重要性能，使系统正常工作的首要条件。控制理论用于判别一个线性定常系统是否稳定提供了多种稳定判据有：代数判据Routh与 Hurwitz判据和Nyquist稳定判据。8.系统稳定的充分必要条件是系统特征根的实部均小于零，或系统的特征根均在跟平面的左半平面。9.稳态误差与系统输入信号 r(t)的形式有关，与系统的构造及参数有关。10.系统只有在稳定的条件下计算稳态误差才有意义，所以应先判别系统的稳定性。11.Kp 的大小反映了系统在阶跃输入下消除误差的能力，Kp 越大，稳态误差越小;Kv 的大小反映了系统跟踪斜坡输入信号的能力，Kv 越大，系统稳态误差越.小；Ka 的大小反映了系统跟踪加速度输入信号的能力，Ka 越大，系统跟踪精度越高 12.扰动信号作用下产生的稳态误差 essn 除了与扰动信号的形式有关外，还与扰动作用点之前扰动点与误差点之间的传递函数的构造及参数有关，但与扰动作用点之后的传递函数无关。13.超调量仅与阻尼比有关，越大，Mp 则越小，相应的平稳性越好。反之，阻尼比越小，振荡越强，平稳性越差。当=0，系统为具有频率为 Wn 的等幅震荡。14.过阻尼状态下，系统相应缓慢，过渡过程时间长，系统快速性差；过小，相应的起始速度较快，但因震荡强烈，衰减缓慢，所以调整时间 ts 亦长，快速性差。15.当=0.707 时，系统的超调量 Mp 足同一个相角条件，K 变动相角条件是不变的。21.跟轨迹图提醒了稳定性、阻尼系数、振型等动态性能与系统参数的关系，用跟轨迹图设计控制系统的关键是配置适宜的闭环主导极点。22.系统的开环对数幅频特性 L(w)等于各个串联环节对数幅频特性之和，系统的开环相频特性 w等于各个环节相频特性之和。23.在 s 右半平面上既无极点有无零点的传递函数，称为最小相位传递函数。具有最小相位传递函数的系统，称为最小相位系统 24.最小相位系统的 Lw曲线的斜率增大或减小时，对应相频特性的相角也增大或减小，二者变化趋势是一致的。对最小相位系统，幅频特性和相频特性之间存在着唯一的对应关系。25.对于最小相位系统，当|G(jw)H(jw)|1 或 20lg|G(jw)H(jw)|滞后校正装置；而 PID 控制器是由其参数决定的带通滤波器。31.非线性系统分析的根底知识，主要包括相平面法和描述函数法。32.只有在 Ws2Wma*的条件下，采样后的离散信号才有可能无失真的恢复原来的连续信号。这里 2Wma*为连续信号的有限频率。这就是香农采样定理。由于它给出了无失真的恢复原有连续信号的条件，所以成为设计采样系统的一条重要依据。33.在 z 域中采样系统稳定的充要条件是：当且仅当采样特征方程的全部特征跟均分布在 z 平面上的单位园，后者所有特征跟的模均小于 1，相应的线性定常系统是稳定的。1、控制系统的根本控制方式有哪些？2、什么是开环控制系统？3、什么是自动控制？4、控制系统的根本任务是什么？5、什么是反响控制原理？6、什么是线性定常控制系统？7、什么是线性时变控制系统？8、什么是离散控制系统？9、什么是闭环控制系统？10、将组成系统的元件按职能分类，反响控制系统由哪些根本元件组成？11、组成控制系统的元件按职能分类有哪几种？12、典型控制环节有哪几个？13、典型控制信号有哪几种？14、控制系统的动态性能指标通常是指？15、对控制系统的根本要哪几项？16、在典型信号作用下，控制系统的时间响应由哪两局部组成 17、什么是控制系统时间响应的动态过程？18、什么是控制系统时间响应的稳态过程？.19、控制系统的动态性能指标有哪几个？20、控制系统的稳态性能指标是什么？21、什么是控制系统的数学模型？22、控制系统的数学模型有：23、什么是控制系统的传递函数？24、建立数学模型的方法有 25、经典控制理论中，控制系统的数学模型有 26、系统的物理构成不同，其传递函数可能一样吗为什么 27、控制系统的分析法有哪些？28、系统信号流图是由哪二个元素构成？29、系统构造图是由哪四个元素组成？30、系统构造图根本连接方式有几种？31、二个构造图串联连接，其总的传递函数等于？32、二个构造图并联连接，其总的传递函数等于？33、对一个稳定的控制系统，其动态过程特性曲线是什么形状？34、二阶系统的阻尼比10，其单位阶跃响应是什么状态？35、二阶系统阻尼比减小时，其阶跃响应的超调量是增大还是减小？36、二阶系统的特征根是一对负实部的共轭复根时，二阶系统的动态响应波形是什么特点？37、设系统有二个闭环极点，其实局部别为：2；30，问哪一个极点对系统动态过程的影响大？38、二阶系统开环增益 K 增大，则系统的阻尼比减小还是增大？39、一阶系统可以跟踪单位阶跃信号，但存在稳态误差？不存在稳态误差。40、一阶系统可以跟踪单位加速度信号。一阶系统只能跟踪单位阶跃信号无稳态误差可以跟踪单位斜坡信号有稳态误差 41、控制系统闭环传递函数的零点对应系统微分方程的特征根。应是极点 42、改善二阶系统性能的控制方式有哪些？43、什么是二阶系统？什么是型系统？44、恒值控制系统 45、谐振频率 46、随动控制系统.47、稳态速度误差系数 KV 48、谐振峰值 49、采用比例微分控制或测速反响控制改善二阶系统性能，其实质是改变了二阶系统的什么参数？。50、什么是控制系统的根轨迹？51、什么是常规根轨迹？什么是参数根轨迹？52、根轨迹图是开环系统的极点在 s 平面上运动轨迹还是闭环系统的极点在 s 平面上运动轨迹？53、根轨迹的起点在什么地方？根轨迹的终点在什么地方？54、常规根轨迹与零度根轨迹有什么一样点和不同点？55、试述采样定理。56、采样器的功能是？57、保持器的功能是？二、填空题：1、经典控制理论中，控制系统的分析法有：、。2、控制系统的动态性能指标有哪几个？、。3、改善二阶系统的性能常用和二种控制方法。4、二阶系统中阻尼系数0，则系统的特征根是；系统的单位阶跃响应为。5、根据描述控制系统的变量不同，控制系统的数学模型有：、。6、对控制系统的被控量变化全过程提出的共同根本要求归纳为：、。7、采用比例微分控制或测速反响控制改善二阶系统性能，其实质是改变了二阶系统的。8、设系统有二个闭环极点，实局部别为：2；30，哪一个极点对系统动态过程的影响大？9、反响控制系统的根本组成元件有元件、元件、元件、元件、元件。10、经典控制理论中，针对建立数学模型时所取的变量不同而将系统的数学模型分.为：模型、模型、模型。11、控制系统的分析法有：、。12、和准确性是对自动控制系统性能的根本要求。13、二阶振荡环节的标准传递函数是。14、一阶系统1Ts1的单位阶跃响应为。15、二阶系统的阻尼比在 _围时，响应曲线为非周期过程。16、在单位斜坡输入信号作用下，型系统的稳态误差 ess=_。17、单位斜坡函数t 的拉氏变换为_。18、在单位斜坡输入信号作用下，I 型系统的稳态误差ess=_。19、当且仅当闭环控制系统传递函数的全部极点都具有_时，系统是稳定的。20、线性定常系统的传递函数，是在_条件下，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。21、控制系统的校正方式有：；。22、反响控制系统是根据给定值和_的偏差进展调节的控制系统。23、在*系统特征方程的劳斯表中，假设第一列元素有负数，则此系统_。24、根据根轨迹绘制法则，根轨迹的起点起始于，根轨迹的终点终止于。25、假设根轨迹位于实轴上两个相邻的开环极点之间，则这两个极点之间必定存在点。26、线性定常系统在正弦信号输入时，稳态输出与输入的相位移随频率而变化的函数关系称为_。.27、设系统的频率特性为)(jI)j(R)j(G，则)(R 称为。28、在小迟延及低频情况下，迟延环节的频率特性近似于的频率特性。29、型系统极坐标图的奈氏曲线的起点是在相角为_ 的无限远处。30、根据幅相曲线与对数幅频、相频曲线的对应关系，幅相曲线单位园上一点对应对数幅频特性的 线，幅相曲线单位圆外对应对数幅频特性的 围。31、用频率校正法校正系统，在不影响系统稳定性的前提下，为了保证稳态误差要求，低频段要充分大，为保证系统的动态性能，中频段的斜率为，为削弱噪声影响，高频段增益要。32、利用滞后网络进展串联校正的根本原理是：利用校正网络对高频信号幅值的 特性，使已校正系统的 下降，从而使系统获得足够的 。33、超前校正是将超前网络的交接频率 1/aT 和 1/T 选择在待校正系统的两边，可以使校正后系统的和满足性能指标要求。34、根据对数频率稳定判据判断系统的的稳定性，当幅频特性穿越 0db 线时，对应的相角裕度0，这时系统是；当相频特性穿越180。线时，对应的幅频特性 h0，这时系统是。35、在频域设计中，一般地说，开环频率特性的低频段表征了闭环系统的；开环频率特性的中频段表征了闭环系统的；开环频率特性的高频段表征了闭环系统的；36、滞后校正装置最大滞后角的频率m=。37、0 型系统对数幅频特性低频段渐近线的斜率为_dB/dec，高度为 20lgKp。38、串联校正装置可分为超前校正、滞后校正和_。39、积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为_dBdec。40、在离散控制系统中有二个特殊的环节，它们是和。.自动控制原理填空题复习一 1.对于一个自动控制的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、快速性 、准确性 。2.反响控制系统的工作原理是按偏差 进展控制，控制作用使偏差消除或减小，保证系统的输出量按给定输入的要求变化。3.系统的传递函数只与系统本身有关，而与系统的输入无关。4.自动控制系统按控制方式分，根本控制方式有：开环控制系统 、闭环控制系统 、混合控制系统三种。5.传递函数 G(S)的拉氏反变换是系统的单位 阶跃 响应。6.线性连续系统的数学模型有电机转速自动控制系统。7.*系统开环频率特性的低频段，主要是由 惯性 环节和 一阶微分 环节来确定。8.稳定系统的开环幅相频率特性靠近-1，j0点的程度表征了系统的相对稳定性，它距离-1，j0点越远，闭环系统相对稳定性就越高。9.频域的相对稳定性常用相角裕度和幅值裕度表示，工程上常用这里两个量来估算系统的时域性能指标。10.*单位反响系统的开环传递函数2()(5)G Ss s，则其开环频率特性是2-2.0tan-)(1，开环幅频特性是424252)(A，开环对数频率特性曲线的转折频率为 。11.单位负反响系统开环传递函数为2()(5)G Ss s，在输入信号 r(t)=sint.作用下，系统的稳态输出 css(t)=,系统的稳态误差 ess(t)=.12.开环系统的频率特性与闭环系统的时间响应有关。开环系统的低频段表征闭环系统的稳定性 ；开环系统的中频段表征闭环系统的动态性能 ；开环系统的高频段表征闭环系统的抗干扰能力。自动控制原理填空题复习二 1、反响控制又称偏差控制，其控制作用是通过输入量与反响量的差值进展的。2、复合控制有两种根本形式：即按参考输入的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。3、两个传递函数分别为G1(s)与G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()G s，则G(s)为G1(s)+G2(s)用G1(s)与G2(s)表示。5、假设*系统的单位脉冲响应为0.20.5()105ttg tee，则该系统的传递函数G(s)为1050.20.5ssss。6、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点或无穷远。7、设*最小相位系统的相频特性为101()()90()tgtgT，则该系统的开环传递函数为1)s(Tss)1(PK 8、PI控 制 器 的 输 入 输 出 关 系 的 时 域 表 达 式 是 0()()()tppiKm tK e te t dtT ，其相应的传递函数为）（sTsi11K)(Gpc，由于积分环节的引入，可以改善系统的稳定性能。.自动控制原理填空题复习三 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为 水温 。2、自动控制系统有两种根本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制系统；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于闭环控制系统。3、稳定是对控制系统最根本的要求，假设一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。4、传递函数是指在 0 初始条件下、线性定常控制系统的输入拉氏变换 与输出拉氏变换 之比。5、设系统的开环传递函数为2(1)(1)Kss Ts，则其开环幅频特性为2222211KT ，相频特性为 arctan180arctanT。6、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值穿越频率c对应时域性能指标 调整时间st ，它们反映了系统动态过程的 快速性 。自动控制原理填空题复习四 1、对自动控制系统的根本要求可以概括为三个方面，即：稳定性、快速性和准确性。2、控制系统的输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值称为传递函数。一阶系统传函标准形式是1()1G sTs，二阶系统传函标准形式是.222()2nnnG sss。3、在经典控制理论中，可采用劳斯判据、根轨迹法或奈奎斯特判据等方法判断线性控制系统稳定性。4、控制系统的数学模型，取决于系统构造和参数,与外作用及初始条件无关。5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为 20lgA ，横坐标为 lg 。6、奈奎斯特稳定判据中，Z=P-R，其中 P 是指右半 S 平面的开环极点个数，Z是指右半S平面的闭环极点个数，R指奈氏曲线逆时针方向包围(-1,j0)整圈数。7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，st定义为 调整时间。%是超调。8、PI 控制规律的时域表达式是0()()()tppiKm tK e te t dtT。P I D 控制规律的传递函数表达式是）（sTsi11K)(Gpc。9、设系统的开环传递函数为12(1)(1)Ks TsT s，则其开环幅频特性为2212()()1()1KATT，相频特性为01112()90()()tgTtgT 。自动控制原理填空题复习五 1、对于自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面，即：稳定性、准确性 和快速性，其中最根本的要稳定性。2、假设*单位负反响控制系统的前向传递函数为()G s，则该系统的开环传递函数为 Gs。3、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数.学模型，在古典控制理论中系统数学模型有微分方程、传递函数等。4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用劳斯判据、根轨迹、奈奎斯特判据等方法。5、设系统的开环传递函数为12(1)(1)Ks TsT s，则其开环幅频特性为2212()()1()1KATT，相频特性为01112()90()()tgTtgT 。6、PID控 制 器 的 输 入 输 出 关 系 的 时 域 表 达 式 是0()()()()tpppiKde tm tK e te t dtKTdt，其相应的传递函数为1()(1)CpiGsKsTs。7、最小相位系统是指S 右半平面不存在系统的开环极点及开环零点。自动控制原理填空题复习六 1.*典型环节的传递函数是21)(ssG，则系统的时间常数是 0.5。2.延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使相频特性发生变化。3.假设要全面地评价系统的相对稳定性，需要同时根据相位裕量和幅值裕量来做出判断。4.一般讲系统的加速度误差指输入是阶跃信号所引起的输出位置上的误差。5.输入一样时，系统型次越高，稳态误差越 小。6.系统主反响回路中最常见的校正形式是 串联校正和反响校正。.7.超前校正装置的传递函数为132.012)(sssGc，其最大超前角所对应的频率m1.25。8.假设系统的传递函数在右半S平面上没有开环零点和开环极点，则该系统称作最小相位系统。9、对控制系统性能的根本要求有三个方面：稳定性 、快速性 、准确性 。10、传递函数的定义：在 0 初始条件下，线性定常系统输出量的拉氏变换与系统输入量的拉氏变换变换之比。11、控制系统稳定的充分必要条件是：系统的全部闭环极点都在复平面的左半平面上。12、增加系统开环传递函数中的积分环节的个数，即提高系统的型别，可改善其稳态精度。13、频率特性法主要是通过系统的开环频率特性来分析闭环系统性能的，可防止繁杂的求解运算，计算量较小。自动控制原理填空题复习七 1.开环控制的特征是控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系;每一输入量对应的有一输出量。2.从 0 变化到+时，延迟环节频率特性极坐标图为圆。3.假 设 系 统 的 开 环 传 递 函 数 为2)(5 10ss，则 它 的 开 环 增 益 为 5 。4.在信号流图中，只有 方框图单元 不用节点表示。.5.二阶系统的传递函数 12412sssG，其阻尼比 是 0.5。6.假设二阶系统的调整时间长，则说明系统处于过阻尼状态 。7.比例环节的频率特性相位移 0。8.系统为最小相位系统，则一阶惯性环节的幅频变化围为 01 。9.为了保证系统稳定，则闭环极点都必须在复平面的左半平面 上。自动控制原理填空题复习八 1、一阶惯性系统21)(ssG的转角频率指2 2、设单位负反响控制系统的开环传递函数)()(assKsG，其中K0，a0，则闭环控制系统的稳定性与 C 有关。A.K值的大小有关 B.a值的大小有关 C.a和K值的大小无关 D.a和K值的大小有关 3、二阶系统单位阶跃响应曲线呈现出等幅振荡，则其阻尼比可能为 0 4、系统特征方程式的所有根均在根平面的左半局部是系统稳定的充要条件 5、系统稳态误差与系统的构造和参数有 有/无关 6、当输入为单位加速度且系统为单位反响时，对于 I 型系统其稳态误差为。7、假设*串联校正装置的传递函数为ssGc2)(，则它是一种微分 调节器 8、在系统校正时，为降低其稳态误差优先选用超前校正。9、根轨迹上的点应满足的幅角条件为 sHsG）（1k2180o k=0，1，2。10、主导极点的特点是距离虚 轴很近。.自动控制原理填空题复习九 1 在控制系统中,假设通过*种装置将反映输出量的信号引回来去影响控制信号，这种作用称为反响 。2一般情况，降低系统开环增益，系统的快速性和稳态精度将_提高_。3.串联环节的对数频率特性为各串联环节对数频率特性的 _乘积_。4频率特性由_幅频特性_和_相频特性_组成。