《自動控制原理》考試填空題

1/11/1自控原理填空題復(fù)習(xí)指南、準(zhǔn)確性。反饋控制系統(tǒng)的工作原理是按偏差進(jìn)行控制，控制作用使偏差系統(tǒng)的輸出量按給定輸入的要求變化。本身結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，而與系統(tǒng)的輸入無關(guān)。微分方程是時間域中的（填連續(xù)或離散）系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，傳遞函數(shù)是復(fù)數(shù)域中連續(xù)（填連續(xù)或離散）時間域中的（填連續(xù)或離散）系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，脈沖傳遞函數(shù)是z域離散（填連續(xù)或離散）的數(shù)學(xué)模型。頻率特性是頻率域數(shù)學(xué)模型。（此題班只需了解連續(xù)部分）自動控制系統(tǒng)按控制方式分，基本控制方式有：開環(huán)、閉環(huán)、復(fù)合三種。傳遞函數(shù)G(S)的拉氏反變換是系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)。線性連續(xù)定常系統(tǒng)的穩(wěn)定的充分必要條件是s左半平面；線性離散定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是z平面單位園內(nèi)。線性連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有微分方程、傳遞函數(shù)、頻率特性、狀態(tài)空間表達(dá)式（現(xiàn)代部分講解）；線性離散系統(tǒng)模型有表達(dá)式（現(xiàn)代部分講解））。系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的低頻段，主要是由放大環(huán)節(jié)（開環(huán)增益）環(huán)節(jié)和微積分環(huán)節(jié)來確定。相平面和描述函數(shù)兩種。穩(wěn)定系統(tǒng)的開環(huán)幅相頻率特性靠近（-1，j0）它距離（-1，j0）點越遠(yuǎn)，閉環(huán)系統(tǒng)相對穩(wěn)定性就越高。頻域的相對穩(wěn)定性常用相角裕度（相位裕度）和幅值裕度（增益裕度）表示，工程上常用這里兩個量來估算系統(tǒng)的時域性能指標(biāo)。2某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G(S) ，則其開環(huán)頻率特性是2s(s5)2 G(jw) ej(90oarctanw2

，開環(huán)幅頻特性是5jw(jw5)5

w w2252w w225，w w225單位負(fù)反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為 G(S)

2s(s5)

在輸入信號r(t)=sint作用下，，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出c

(t)=

2 sin(tarctan5)（注意利用閉環(huán)傳遞函數(shù)球）ss 26系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess(t)=cost.工程實踐中常用的三種校正方法是串聯(lián)矯正、反饋矯正、復(fù)合矯正串聯(lián)矯正、反饋矯正、復(fù)合矯正。串聯(lián)超前校正和串聯(lián)滯后超前校正。aTs1超前校正網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)為G(S)

Ts1

a1滯后校正網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)為G(S)

bTs1b1Ts1超前校正是利用網(wǎng)絡(luò)的中頻段相角超前特性；滯后校正是利用網(wǎng)絡(luò)的衰減特性閉環(huán)系統(tǒng)特征方程的根模均小于1，或者閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點均位于z平面單位園內(nèi)，判斷離散系統(tǒng)穩(wěn)定的方法有勞斯穩(wěn)定性判據(jù)。離散系統(tǒng)按照離散信號的種類分為采樣控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)和數(shù)字控制系統(tǒng)制系統(tǒng)。香農(nóng)采樣定理為：采樣角頻率2。的穩(wěn)態(tài)特性（穩(wěn)態(tài)精度）；開環(huán)系統(tǒng)的中頻段表征閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)特性復(fù)雜性和噪聲抑制能力。相平面和描述函數(shù)兩種。離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件，判斷系統(tǒng)穩(wěn)定的方法有穩(wěn)定性判據(jù)。（同前）節(jié)和一個線性部分不換連接的典型結(jié)構(gòu)形式23系統(tǒng)的線性部分具有較好的低通濾波特性.（410頁）非線性控制系統(tǒng)自激振蕩是指沒有外界周期變化信號的作用時，系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的具有振幅和頻率的穩(wěn)定周期運動，簡稱自振。自動控制是在沒有人直接參與的情況下，利用外部裝置使被控對象的某個參數(shù)（被控量）按預(yù)訂的規(guī)律運行的要求變化。由被控對象和控制裝置預(yù)定性能的動力學(xué)系統(tǒng)，成為自動控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點是：在控制器與被控對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)精度高，但穩(wěn)定性較差；開環(huán)控制系統(tǒng)的特點是：在控制器與被控對象之間只有正向制作用。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時域分析法、復(fù)數(shù)域分析法（根軌跡）和頻率分析法。溫度控制系統(tǒng)是一種恒值控制系統(tǒng)，一般對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度（穩(wěn)態(tài)誤差）要求比較嚴(yán)格?；鹋诟櫹到y(tǒng)是一種隨動控制系統(tǒng)，一般對系統(tǒng)的快速性指標(biāo)要求比較較高。反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)給定值和反饋值的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)。種類施加的時間無關(guān)。T一階系統(tǒng)1/Ts+11e1。T二階系統(tǒng)兩個重要參數(shù)是阻尼比和無阻尼自然震蕩角頻率完全由這兩個參數(shù)來描述。二階系統(tǒng)的主要指標(biāo)有超調(diào)量Mp%ts和穩(wěn)態(tài)輸出c(∞),Mp%ts是系統(tǒng)的快速性是系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度（準(zhǔn)確性）指標(biāo)。在單位斜坡輸入信號的作用下型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess= ∞ .時域動態(tài)指標(biāo)主要有上升時間、調(diào)節(jié)時間最大超調(diào)量和峰值時間。線性系統(tǒng)穩(wěn)定性是系統(tǒng)本身固有特性，與系統(tǒng)的無關(guān)。時域性能指標(biāo)中所定義的最大超調(diào)量Mp（δp）的數(shù)學(xué)表達(dá)式是Mp100%.系統(tǒng)輸出響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)值與輸入信號之間的偏差稱為穩(wěn)態(tài)誤差ess。二階系統(tǒng)的阻尼比在0到1 范圍時，稱為峰值時間tp.

12×型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=1/K,其中K增益。型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=0。響應(yīng)曲線達(dá)到超調(diào)量的最大值所需的時間，稱為峰值時間tp.二階閉環(huán)系統(tǒng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是該系統(tǒng)的特征多項式系數(shù) 均大零，且構(gòu)成的勞斯表第一列系數(shù)均大于零。如果增加系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中積分環(huán)節(jié)的個數(shù)，則閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度將提高，相對穩(wěn)定性將變差。響應(yīng)是指當(dāng)時間t（）0<ζ<1,ζ。遠(yuǎn)離虛軸的偶極子極點（或者填極點）點對系統(tǒng)的影響較小。當(dāng)系統(tǒng)的輸入是隨時間增長變化時，可選擇單位斜坡為典型輸入信號。已知單位反饋控制系統(tǒng)在階躍輸入函數(shù)作用下，穩(wěn)態(tài)誤差為常數(shù)，則此系統(tǒng)為0型系統(tǒng)。若系統(tǒng)的特征方程式為（s+1）2（s-2）2+3=0,此系統(tǒng)的穩(wěn)定性是不穩(wěn)定 。變差。。點實軸。如果實軸上某一段右邊的開環(huán)實數(shù)極點零極點總個數(shù)為奇數(shù)軌跡的一部分。采樣器和保持器對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響（了解。見課本361頁）采樣器可是系統(tǒng)的峰值時間和調(diào)節(jié)時間略有減小，但是使超調(diào)量增大，故采樣造成的信息損失會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，但在某些情況下，例如在具有大延遲的系統(tǒng)中，誤差采樣會提高系統(tǒng)的穩(wěn)定程度。零階保持器是系統(tǒng)的峰值時間和調(diào)節(jié)時間都加長，超調(diào)量和震蕩次數(shù)也增加。串聯(lián)超前校正是利用控制器的相角超前特性動態(tài)