《自动控制原理》复习题.docx

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1、第一章习题1 .闭环和开环控制各有什么优缺点？开环：结构简单，成本低廉，工作稳定，当输入信号和扰动能预先知道时，控制效果较好。 但不能自动修正被控制量的偏离，系统的元件参数变化以及外来的未知扰动对控制精度影响 较大。闭环:具有自动修正被控制量出现偏离的能力，可以修正元件参数变化及外界扰动引起的误 差，控制精度高。缺点：被控量可能出现振荡，甚至发散。2 .随动、恒值、程序控制系统。按给定值变化规律分有：随动、恒值、程序控制系统。3 .开环、闭环、复合控制系统。按系统结构分有：开环、闭环、复合控制系统4 .对一个自动控制系统的性能要求可以概括为哪几个方面？可以归结为稳定性、准确性（精度）和快速性。

2、第三章习题一、基本概念1 .最大超调量：b _C（S）-。（8）1QQ%P c（oo）直接说明控制系统的阻尼特性。2 .过渡过程时间：在过渡过程的稳态线上，用稳态值的百分数（通常 = 5%或4 = 2%）作一个误差允许范围，过渡过程曲线进入并永远保持在这一允许误差 范围内，进入允许误差范围所对应的时间叫过渡过程时间。3 .峰值时间：欠阻尼系统单位阶跃响应输出达到最大值时对应的时间。4 .上升时间：在单位阶跃信号作用下，欠阻尼二阶系统输出第一次达到最终稳态值所 对应的时间。5 .闭环主导极点：假如距虚轴较远的闭环极点的实部与距虚轴最近的闭环极点的实部 的比值大于或等于5,且在距虚轴最近的闭环极点

3、的附近不存在闭环零点。这个距虚轴最近 的闭环极点将在系统的过渡过程中起主导作用，称之为闭环主导极点。它常以一对共视复数 极点的形式出现。6 .稳态误差：稳态误差ess是系统的误差响应达到稳定时的值，是对系统稳态控制精度 的度量，是衡量控制系统最终精度的重要指标。7 .开环静态位置放大倍数KP8 .开环静态速度放大倍数Kv9 .开环静态加速度放大倍数Ka二、问答题1、线性连续系统稳定的充要条件是什么？答：系统特征方程式的根全部具有负实部。 即：Re Si02、典型二阶系统（当0 W =1 ,闭环 系统稳定的充要条件是当频率由负无穷大到正无穷大变化时，开环频率特性逆时针方向包围 (-1J0)点 P

4、 周。二、问答题1 .试简述线性定常系统在正弦输入信号x(t尸Xsin3t作用下稳态输 出信号yss的基本特征(或基本形式)。答：=X|G(j69)|sin(69T + 0) = Y sin(a + 9)与输入正弦信号同频率的正弦信号，只是幅值和相位发生了变化。2 . 一阶微分环节的传递函数为G(s) =点+ 1,试写出其频率特性，幅频特性，相频特性，实频特性和虚频特性。频率特性G(/vv) = yw+l幅频特性 I G(/w) |=+1相频特性 NG(jw) = arc tanTW实频特性。(w) = l虚频特性V(w) = TW3 .积分环节的频率特性，幅频特性，相频特性，实频特性和虚频特

5、性分别是什么？频率特性G(v) = -!-幅频特性| G(jw) |=W相频特性NG(加)=-90实频特性。0) = 0虚频特性V(w) = LW4 .什么是最小相位系统？最小相位系统有何特点？答：最小相位系统：具有最小相位开环传递函数的系统。设最小相位系统分母的阶次是n,分子的阶次是m,串联积分环节的个数是v。(1) .切,时，对数幅频特性的斜率为_20ud5/dec ,相频特性趋于一“90(2) .g -8时，对数幅频特性的斜率为-20(-附四/dec相频特性趋于(几m) - 90(3) .对于最小相位系统，对数幅频特性和相频特性不是互相独立，二者有确定的对应关系， 因此，其传递函数由单一

6、的幅值曲线唯一确定。对于非最小相位系统则不是这种情况。5 .频率特性图解分析方法中采用对数坐标有何优点？答：采用对数分度可拓宽频带，变乘除运算为加减运算，在对数幅频特性中可用渐近特性代 替精确特性，所以简化了计算和做图过程。6 .试简述用Bode图分析系统稳定性的Nyquist稳定判据。答：用Bode图分析系统稳定性的Nyquist稳定判据：系统稳定的充要条件是：在开环幅频 特性大于OdB的所有频段内，相频特性曲线对180线的正负穿越次数之差应为P/2,其中 P为开环传递函数正实部极点个数。7 .开环系统对数幅频特性曲线的低频段、中频段和高频段各表征闭环系统什么性能？答：开环系统对数幅频特性曲

7、线的低频段反映了系统的稳态性能，中频段反映了系统的动态 性能(快速性与阻尼特性)，高频段对系统性能指标影响不大，一般只要求高频部分有比较 负的斜率，幅值衰减得快一些。三、填空1 .若系统开环传递函数为G(s)”(s) = *1,则其开环频率特5s+ 1性的极坐标图的起点坐标为2 .积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为z20dB / deco3 .设惯性环节的频率特性为,当频率3从0变化至8时, jTw+1其极坐标图是一个半圆，位于极坐标平面的(第四象限)。4 .微分环节的频率特性相位移。(3)=%5 .延迟环节的极坐标图是 单位圆 。6 .设系统的频率特性G (j 3) = U(

8、 3 )+jV( 3 )，则幅频特性，相频特性分别是什么？幅频特性Ju(w)2+v(w)2相频特性arctanWlU(vv)7 . 1型系统对数幅频特性的低频段渐近线斜率为-20 dB / deco8 .积分环节频率特性的相位移为-90度。9 .比例环节的传递函数为G(s)=K；那么它的相频特性等于_Q_度。第六章 习题1 .什么叫校正元件？系统校正有哪些类型？答：被控对象确定后，根据要求的控制目标，对控制器进行设计的过程叫作系统校正。按校 正环节在系统中的连接方式不同，可分为串联校正和反馈校正两种。2 .什么叫串联校正？串联校正有哪几种？答：校正元件在前向通道，与不可变部分相串联的校正方式。

9、串联校正有超前校正、滞后校 正和滞后-超前校正三种。3 .试写出PID控制器的传递函数，并简要说明三种控制规律的特点。 答：PID控制器的传递函数 Gc(s) = Kp( + + ts)is比例作用：增加系统开环比例系数，提高系统的静态精度，加快响应速度。积分作用：可提 高系统的无差度，消除静差，改善稳态性能，但降低了系统的稳定性。微分作用：加快过程, 抑制振荡，减少超调等。4 .试写出三种典型串联校正装置的传递函数，并指出主要相位特性。答：超前校正环节：Ge (S) = (1+aTS) / (1+TS) a 1；具有正的相角。滞后校正环节：Gc (S) = (1+aTS) / (1+TS)a

10、1 T2Ti在低频段，该环节具有滞后相角，在高频段，该环节具有超前相角。第七章习题1 .描述函数：非线性元件正弦响应的基波分量对输入正弦波的复数比。描述函数用符号N(A)表示。2 .奇点：二阶系统的微分方程为：元+ /(%/) = 0,其斜率方程为 丁 = - ax x在相平面上，同时满足了(羽文)=。和兑=0的特殊点称为奇点。3 .描述函数法：一种谐波线性化方法，其基本思想是用非线性环节输出信号的基波 分量来近似代替正弦信号作用下的实际输出，即忽略输出中的高次谐波分量。描述函数法主 要应用于分析非线性系统。4 .相平面法：是一种求解一、二阶常微分方程的图解方法。这种方法的实质是将系统 的运动过程形象地转化为相平面上一个点的移动(相轨迹)，通过研究相轨迹，就能获得系 统运动规律的全部信息。第八章习题1 .脉冲传递函数：在零初始条件下输出脉冲序列的Z变换与输入脉冲序列的Z变换之比。2 .线性离散系统稳定的充要条件是什么？答：线性离散系统稳定的充要条件是系统的特征根全部位于单位圆内，即Izilvl。