自动控制理论复习题.pptx

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1、（2）控制系统基本控制方式实现自动控制的基本途径有二：开环和闭环。实现自动控制的主要原则有三：主反馈原则按被控量偏差实行控制。补偿原则按给定或扰动实行硬调或补偿控制。复合控制原则闭环为主、开环为辅的组合控制。（3）系统分类的重点重点掌握线性与非线性系统的分类，特别对线性系统的定义、性质、判别方法要准确理解。第1页/共86页线性系统非线性系统第2页/共86页2 2数学模型 主要内容：动态方程建立及线性化，传递函数及动态结构图，结构图的等效变换，梅逊公式及应用，典型环节。基本要求：重点是传递函数和动态结构图的概念，以及增量线性化、结构图等效变换的法则。利用复阻抗直接建立电路结构图的方法。典型环节的

2、概念。第3页/共86页内容提要及小结本章主要介绍数学模型的建立方法，作为线性系统数学模型的形式，介绍了两种解析式和两种图解法，对于每一种型式的基本概念，基本建立方法及运算，用以下提要方式表示出来。（1）微分方程式第4页/共86页第5页/共86页(2)传递函数第6页/共86页第7页/共86页（3）结构图第8页/共86页注意几点：相加点与分支点相邻，一般不能随便交换。直接应用梅逊公式时，负反馈符号要记入反馈通路中的方框中去。另外对于互不接触回路的区分，特别要注意相加点与分支点相邻处的情况。结构图可同时表示多个输入与输出的关系，这比其它几种解析式模型方便的多，并可由图直接写出任意个输入下总响应。如：

3、运用叠加原理，当给定输入和扰动输入同时作用时，则有 C C(s)(s)G Gr r(s)(s)R R(s s)G Gd d(s s)D D(s s)第9页/共86页（4）信号流图第10页/共86页 重要公式梅逊公式 注意两点：搞清公式中各部分含义；公式只能用于输入节点与输出节点之间的传输，不能用于不含输入节点情况下，任意两混合节点之间的传输。四种模型之间的转换关系可用下图表示微分方程传递函数结构图信号流图第11页/共86页3 3时域分析法 主要内容：典型响应及性能指标。一、二阶系统的分析与计算。系统稳定性的分析与计算：劳斯判据。稳态误差的计算及一般规律。基本要求：重点是典型响应，性能指标诸概念

4、及计算指标的方法，也要重视结构参数对系统响应影响的一般规律。典型响应以阶跃响应为主。劳斯判据和结构稳定性的概念。终值定理的应用。第12页/共86页内容提要（1）时域分析法是通过直接求解系统在典型输入信号作用下的时间响应，来分析控制系统的稳定性和控制系统的动态性能及稳态性能。工程上常用单位阶跃响应的超调量、调节时间和稳态误差等性能指标评价系统的优劣。许多自动控制系统，经过参数整定和调试，其动态特征往往近似于一阶或二阶系统。因此一、二阶系统的理论分析结果，常是高阶系统分析的基础。（2）时域分析法的基本方法是拉氏变换法：结构图 C(s)=(s)R(s)c(t)=L-1C(s)第13页/共86页（3）

5、时域分析（i i）一阶系统的时域分析 一阶系统的动态特性应用一阶微分方程描述。一阶系统只有一个结构参数，即其时间常数T。时间常数T反应了一阶系统的惯性大小或阻尼程度。一阶系统的性能由其时间常数T唯一决定。一阶系统的时间常数T，也可由实验曲线求出。第14页/共86页（ii）二阶系统的时域分析 二阶系统的性能分析，在自动控制理论中有着重要的地位。二阶系统含有两个结构参数，即阻尼比和无阻尼振荡频率n。阻尼比决定着二阶系统的响应模态。=0时，系统的响应为无阻尼响应；=1时，系统的响应称为临界阻尼响应；1时，系统的响应是过阻尼的；0 01000k 0可得0k 0，得使系统稳定的K值范围是0K0K0。对于

6、二阶线性采样系。对于二阶线性采样系统，当统，当K K大于某一值，系统将不稳定，可见，加入采样开关，对系统的稳定性不利，大于某一值，系统将不稳定，可见，加入采样开关，对系统的稳定性不利，如果提高采样频率，稳定性将得到改善。如果提高采样频率，稳定性将得到改善。第67页/共86页采样系统的稳态误差采样系统的稳态误差采样系统的类型采样系统的类型设采样系统的开环脉冲函数为G(z)，当G(z)具有0个，1个，2个z1的极点时，系统分别为0型，I型，II型系统。应用终值定理求给定稳态误差终值应用终值定理求给定稳态误差终值设采样系统是单位负反馈系统，则给定误差脉冲传递函数为：第68页/共86页根据终值定理，给

7、定稳态误差终值为：系统的稳态误差取决于系统的稳态误差取决于G(G(z z)和输入信号和输入信号R(R(z z)。用静态误差系数求给定稳态误差终值用静态误差系数求给定稳态误差终值静态位置误差系数静态速度误差系数第69页/共86页静态加速度误差系数单位阶跃输入时，采样系统的稳态误差终值为单位斜坡输入时，采样系统的稳态误差终值为T为采样周期单位加速度输入时，采样系统的稳态误差终值为第70页/共86页例：采样系统如图，其中零阶保持器的传递函数为被控对象的传递函数为 ，采样周期T=0.25s，确定系统的类型。解：1、求系统的开环脉冲传递函数第71页/共86页2、根据系统的开环脉冲传递函数，系统有一个Z=

8、1的极点，为I型系统。查表得与上式对应的Z变换。系统的开环脉冲传递函数第72页/共86页自动控制理论复习题一、单项选择题1正弦函数sint的拉氏变换是A B C D2.实际生产过程的控制系统大部分是 A.一阶系统 B.二阶系统 .低阶系统 .高阶系统3.如果系统中加入一个微分负反馈，将使系统的超调量p A.增加 B.减小 C.不变 D.不定【B 】【D 】【B 】第73页/共86页4.运算放大器具有 的优点。A.输入阻抗高，输出阻抗低 B.输入阻抗低，输出阻抗高 C.输入阻抗高，输出阻抗高 D.输入、输出阻抗都低5.若开环传递函数G(s)H(s)不存在复数极点和零点，则 。.没有出射角和入射角

9、 .有出射角和入射角 C.有出射角无入射角落 D.无出射角有入射角6一阶系统G（s）放大系数K愈小，则系统的输出响应的稳态值 。A不变B不定 C愈小 D愈大【A】【A】【C 】第74页/共86页7二阶系统当01时，如果增加；则输出响应的最大超调量p将A增加 B减小 C不变 D不定8.若开环传递函数为 ,此时相位裕量和的关系是 A.随K增加而增大B.随K增大而减小 C.以上都不是 D.与K值无关9.在伯德图中反映系统抗高频干扰能力的是 A.低频段 B.中频段 C.高频段 D.无法反映10.设开环系统频率特性G(j)=,当=1rad/s时，其频率特性幅值M(1)=A.B.4 C.D.2【B】【B】

10、【C 】【C 】第75页/共86页11.超前校正装置的最大超前相角 A.B.C.D.12下列判别系统稳定性的方法中，哪一个是在频域里判别系统稳定性的判据 A劳斯判据 B赫尔维茨判判据 C奈奎斯特判据 D根轨迹法13 设 单 位 负 反 馈 系 统 的 开 环 传 函 为 G（s），那么它的相位裕量的值为 A15 B60 C30 D45【A 】【C 】【D 】第76页/共86页14.在工程问题中，常用_数学模型来表达实际的系统。.精确的 .复杂的 C.简化的 .类似的15滞后超前校正装置的相角是，随着的增大 A先超前再滞后 B先滞后再超前 C不超前也不滞后 D同时超前滞后16主导极点的特点是 A

11、距离实轴很远 B距离实轴很近 C距离虚轴很远 D距离虚轴很近17.对于一阶、二阶系（低阶）统来说，系统特征方程的系数都是正数是系统稳定的 A.充分条件B.必要条件（高阶）C.充分必要条件 D.以上都不是【C 】【B 】【D】【C 】第77页/共86页18.开环传递函数为G(s)H(s)=,则实轴上的根轨迹为 A.4,)B.4,0 C.(,4)D.0,19.二阶振荡环节的对数幅频特性的高频段的渐近线斜率为_dB/dec。（低频为0）A.40 B.-20 C.-40 D.020确定根轨迹的分离点和会合点，可用A B幅值条件 C幅角条件 D 21.进行串联滞后校正后，校正前的穿越频率c与校正后的穿越

12、频率的关系，通常是 A.c=B.c C.c0 B.K40 C.0K40 D.0K3024.PID控制规律是_控制规律的英文缩写。A.比例与微分 B.比例与积分 C.积分与微分 D.比例、积分与微分25.比例环节(zhixian)的频率特性相位移()=A.90 微分 B.90 C.0 D.180【】【】【】【】CDDB第79页/共86页26设积分环节的传递函数为G（s），则其频率特性幅值A()=【】A B C D27.设开环系统的频率特性为G(j)=,则其频率特性的极坐标图的奈氏曲线与负虚轴交点的频率值_rad/s。【】A.0.1 B.1 C.10 D.228.用频域法分析控制系统时，最常用的典

13、型输入信号是 【】A.脉冲函数 B.斜坡函数 C.阶跃函数 D.正弦函数AB D第80页/共86页29由电子线路构成的控制器如图，它是 先求传函，看其组成 【】API控制器 BPD控制器 CPID控制器 DP控制器 A第81页/共86页二、填空题1控制系统的稳态误差一般要求在被控量稳定值的 以内。2.根轨迹全部在根平面的 部分时，系统总是稳定的。3.设系统的频率特性G(j)=R()+JI()，则相频特性G(j)=。4 、和准确性是对自动控制系统性能的基本要求。5二阶振荡环节的标准传递函数是 。6采用拉氏变换，可将系统的_ 方程转换成_方程求解。2%或5%左半微分代数快速性稳定性第82页/共86

14、页7.随动系统中常用的典型输入信号是 和_或加速度函数。8.超 前 校 正 装 置 的 最 大 超 前 角 处 对 应 的 频 率m=_。9 滞 后 校 正 装 置 最 大 滞 后 角 的 频 率 m=。10控制系统的分析和综合方法有_，时域法，根轨迹法，状态空间法等。11一阶系统 的单位阶跃响应为 。12当K0时，0型系统的奈氏图始于_的有限值处。斜坡函数抛物线函数频域法正实轴第83页/共86页13比例环节的对数幅频特性L（）=。14设系统的频率特性为G(j)=R(j)+jI()，则R()称为 。15闭环频率特性的性能指标有 ,和频带宽度b。16.系统渐近稳定的充分必要条件是闭环控制系统传递函数的_都具有 。20lgk实频特性谐振峰值Mr谐振频率r全部极点负实部第84页/共86页17如果根轨迹位于实轴上两个相邻的开环零点之间，那么这两个零点之间必定存在 （先汇合后分离）。18若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 。19超前校正装置的奈氏曲线为一个_。20.增加极点对系统的_性能是不利的。21.剪切频率c不仅影响系统的 还影响动态过程的 。会合点分离 点半圆动态相位裕量调整时间第85页/共86页感谢您的观看！第86页/共86页