自動(dòng)控制原理復(fù)習(xí)資料

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁：1閉環(huán)系統(tǒng)（或反饋系統(tǒng)）的特征：采用負(fù)反饋，系統(tǒng)的被控變量對(duì)控制作用有直接影響，即被控變量對(duì)自己有控制作用。2典型閉環(huán)系統(tǒng)的功能框圖。自動(dòng)控制在沒有人直接參加的情況下，通過控制器使被控對(duì)象或過程按照預(yù)定的邏輯運(yùn)行。自動(dòng)控制系統(tǒng)由控制器和被控對(duì)象組成，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制任務(wù)的系統(tǒng)。被控制量在控制系統(tǒng)中．按規(guī)定的任務(wù)需要加以控制的物理量。控制量作為被控制量的控制指令而加給系統(tǒng)的輸入星．也稱控制輸入。擾動(dòng)量干擾或破壞系統(tǒng)按預(yù)定邏輯運(yùn)行的輸入量，也稱擾動(dòng)輸入或干擾掐入。反饋通過測量變換裝置將系統(tǒng)或元件的輸出量反送到輸入端，與輸入信號(hào)相比較。反送到輸入端的信號(hào)稱為反饋信號(hào)。負(fù)反饋反饋信號(hào)與輸人信號(hào)相減，其差為偏差信號(hào)。負(fù)反饋控制原理檢測偏差用以消除偏差。將系統(tǒng)的輸出信號(hào)引回插入端，與輸入信號(hào)相減，形成偏差信號(hào)。然后按照偏差信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用，力圖消除或減少偏差的過程。開環(huán)控制系統(tǒng)系統(tǒng)的輸入和輸出之間不存在反饋回路，輸出量對(duì)系統(tǒng)的控制作用沒有影響，這樣的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制又分為無擾動(dòng)補(bǔ)償和有擾動(dòng)補(bǔ)償兩種。閉環(huán)控制系統(tǒng)凡是系統(tǒng)輸出端與輸入端存在反饋回路，即輸出量對(duì)控制作用有直接影響的系統(tǒng)，叫作閉環(huán)控制系統(tǒng)。自動(dòng)控制原理課程中所研究的主要是閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)。復(fù)合控制系統(tǒng)復(fù)合控制系統(tǒng)是一種將開環(huán)控制和閉環(huán)控制結(jié)合在一起的控制系統(tǒng)。它在閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上，用開環(huán)方式提供一個(gè)控制輸入信號(hào)或擾動(dòng)輸入信號(hào)的順饋通道，用以提高系統(tǒng)的精度。自動(dòng)控制系統(tǒng)組成閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)如圖1．2所示。組成一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)通常包括以下基本元件1．給定元件給出與被控制量希翼位相對(duì)應(yīng)的控制輸入信號(hào)(給定信號(hào))，這個(gè)控制輸入信號(hào)的量綱要與主反饋信號(hào)的量綱相同。給定元件通常不在閉環(huán)回路中。2．測量元件測量元件也叫傳感器，用于測量被控制量，產(chǎn)生與被控制量有一定函數(shù)關(guān)系的信號(hào)。被控制量成比例或與其導(dǎo)數(shù)成比例的信號(hào)。測量元件的精度直接影響控制系統(tǒng)的精度應(yīng)使測量元件的精度高于系統(tǒng)的精度，還要有充足寬的頻帶。3．比較無件用于比較控制量和反饋量并產(chǎn)生偏差信號(hào)。電橋、運(yùn)算放大器可作為電信號(hào)的比較元件。有些比較元件與測量元件是結(jié)合在一起的，如測角位移的旋改變壓器和自整角機(jī)等。4．放大元件對(duì)信號(hào)舉行幅值或功率的放大，以及信號(hào)形式的變換．如交流變直流的相敏整流或直流變交流的相敏調(diào)制。5．執(zhí)行元件用于操縱被控對(duì)象，如機(jī)械位移系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)、液壓伺服馬達(dá)、溫度控制系統(tǒng)中的加熱裝置。執(zhí)行元件的挑選應(yīng)具有充足大的功率和充足寬的頻帶。6．校正元件用于改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。按照被控對(duì)象特點(diǎn)和性能指標(biāo)的要求而設(shè)計(jì)。校正元件串聯(lián)在由偏差信號(hào)到被控制信號(hào)間的前向通道中的稱為串聯(lián)校正；校正元件在反饋回路中的稱為反饋校正。7．被控對(duì)象控制系統(tǒng)所要控制的對(duì)象，例如水箱水位控制系統(tǒng)中的水箱、房間溫度控制系統(tǒng)中的房間、火炮隨動(dòng)系統(tǒng)中的火炮、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中電機(jī)所帶的負(fù)載等。設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，認(rèn)為被控對(duì)象是不可改變的，它的輸出即為控制系統(tǒng)的被控制量。8．能源元件為控制系統(tǒng)提供能源的元件，在方框圖中通常不畫出。對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求1．穩(wěn)定性穩(wěn)定性是系統(tǒng)正常工作的須要條件。2．確切性要求過渡過程結(jié)束后，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度比較高，穩(wěn)態(tài)誤差比較?。蛘邔?duì)某種典型輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)誤差為零。3．迅速性系統(tǒng)的響應(yīng)速度快、過渡過程時(shí)光短、超調(diào)量小。系統(tǒng)的穩(wěn)定性充足好、頻帶充足寬，才可能實(shí)現(xiàn)迅速性的要求。：1、建立系統(tǒng)的微分方程，繪制動(dòng)態(tài)框圖并求傳遞函數(shù)。3、傳遞函數(shù)在零初始條件下，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比稱為傳遞函數(shù)。傳遞函數(shù)的概念適用于線性定常單輸入、單輸出系統(tǒng)。求傳遞函數(shù)通常有兩種主意：對(duì)系統(tǒng)的微分方程取拉氏變換，或化簡系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)方框圖。對(duì)于由電阻、電感、電容元件組成的電氣網(wǎng)絡(luò)，普通采用運(yùn)算阻抗的主意求傳遞函數(shù)。4、結(jié)構(gòu)圖的變換與化簡化簡方框圖是求傳遞函數(shù)的常用主意。對(duì)方框圖舉行變換和化簡時(shí)要遵循等效原則：對(duì)任一環(huán)節(jié)舉行變換時(shí)，變換前后該環(huán)節(jié)的輸人量、輸出量及其互相關(guān)系應(yīng)保持不變?；喎娇驁D的主要主意就是將串聯(lián)環(huán)節(jié)、并聯(lián)環(huán)節(jié)和基本反饋環(huán)節(jié)用一個(gè)等效環(huán)節(jié)代替?；喎娇驁D的關(guān)鍵是解除交錯(cuò)結(jié)構(gòu)，即移動(dòng)分支點(diǎn)或相加點(diǎn)，使被簡化的環(huán)節(jié)中不存在與外部直接相連的分支點(diǎn)和相加點(diǎn)。5、利用梅森(Mason)公式求傳遞函數(shù)。第i條前向通路傳遞函數(shù)的乘積。流圖的特征式=1-所有回路傳遞函數(shù)乘積之和+每兩個(gè)互不接觸回路傳遞函數(shù)乘積之和-每三個(gè)….=1-第三章：1、一階系統(tǒng)對(duì)典型輸入信號(hào)的輸出響應(yīng)。（單位）階躍函數(shù)（Stepfunction）;（單位）斜坡函數(shù)（Rampfunction）速度;（單位）加速度函數(shù)（Accelerationfunction）拋物線;（單位）脈沖函數(shù)（Impulsefunction）;正弦函數(shù)（Simusoidalfunction）Asinut，當(dāng)輸入作用具有周期性變化時(shí)。2、動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：1.延遲時(shí)光：（DelayTime）響應(yīng)曲線第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的一半所需的時(shí)光，叫延遲時(shí)光。2.升高時(shí)光（RiseTime）響應(yīng)曲線從穩(wěn)態(tài)值的10%升高到90%，所需的時(shí)光?！?%升高到95%，或從0升高到100%，對(duì)于欠阻尼二階系統(tǒng)，通常采用0～100%的升高時(shí)光，對(duì)于過阻尼系統(tǒng)，通常采用10～90%的升高時(shí)光〕，升高時(shí)光越短，響應(yīng)速度越快。3.峰值時(shí)光（PeakTime）：響應(yīng)曲線達(dá)到過調(diào)量的第一個(gè)峰值所需要的時(shí)光。4.調(diào)節(jié)時(shí)光（SettlingTime）：在響應(yīng)曲線的穩(wěn)態(tài)線上，用穩(wěn)態(tài)值的百分?jǐn)?shù)（通常取5%或2%）作一個(gè)允許誤差范圍，響應(yīng)曲線達(dá)到并永遠(yuǎn)保持在這一允許誤差范圍內(nèi)，所需的時(shí)光。5.最大超調(diào)量（MaximumOvershoot）：指響應(yīng)的最大偏離量h(tp)于終值之差的百分比，即或評(píng)價(jià)系統(tǒng)的響應(yīng)速度；同時(shí)反映響應(yīng)速度和阻尼程度的綜合性指標(biāo)。評(píng)價(jià)系統(tǒng)的阻尼程度。一階系統(tǒng)的時(shí)域分析單位階躍響應(yīng)單位階躍函數(shù)的拉氏變換為，則系統(tǒng)的輸出由式為對(duì)上式取拉氏反變換，得（3-4）注：R(s)的極點(diǎn)形成系統(tǒng)響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)分量。響應(yīng)曲線在時(shí)的斜率為，倘若系統(tǒng)輸出響應(yīng)的速度恒為，則只要t＝T時(shí)，輸出c(t)就能達(dá)到其終值。如圖3-4所示。因?yàn)閏(t)的終值為1，因而系統(tǒng)階躍輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差為零。動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：4、二階系統(tǒng)時(shí)光響應(yīng)及其動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算。典型傳遞函數(shù)二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)兩個(gè)正實(shí)部的特征根不穩(wěn)定系統(tǒng)閉環(huán)極點(diǎn)為共扼復(fù)根，位于右半S平面，這時(shí)的系統(tǒng)叫做欠阻尼系統(tǒng)為兩個(gè)相等的根,臨界阻尼系統(tǒng) 兩個(gè)不相等的根，過阻尼系統(tǒng)虛軸上，瞬態(tài)響應(yīng)變?yōu)榈确袷帲瑹o阻尼系統(tǒng)欠阻尼情況二階系統(tǒng)普通取。其它的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，有的可用確切表示，如,有的很難用確切表示，如,可采用近似算法。當(dāng)0時(shí)，特征根s1.2=,⑴時(shí)，亦可用⑵（升高時(shí)光） 一定，即一定，,響應(yīng)速度越快⑶⑷超調(diào)量在峰值時(shí)光發(fā)生，故即為最大輸出⑸調(diào)節(jié)時(shí)光的計(jì)算選取誤差帶當(dāng)較小系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為C(t)=1-動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算公式為升高時(shí)光峰值時(shí)光其中Td是有阻尼振蕩周期，且Td=是有阻尼振蕩頻率。超調(diào)量調(diào)節(jié)時(shí)光振蕩次數(shù)N=（=0.05）或N=（=0.02）5、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析特征根必須所有分布在S平面的左半部，即具有負(fù)實(shí)部。已知系統(tǒng)的特征方程時(shí)，可采用Routh穩(wěn)定判據(jù)或Hurwitz穩(wěn)定判據(jù)判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。特征多項(xiàng)式各項(xiàng)系數(shù)均大于零(或同符號(hào))是系統(tǒng)穩(wěn)定的須要條件。Routh判據(jù)：由特征方程各項(xiàng)系數(shù)列出Routh表，倘若表中第一列各項(xiàng)鄭重為正，則系統(tǒng)穩(wěn)定；第一列浮上負(fù)數(shù)，則系統(tǒng)不穩(wěn)定，且第一列各項(xiàng)數(shù)值符號(hào)改變的次數(shù)就是正實(shí)部特征根的數(shù)目。Hurwitz判據(jù)：由特征方程各項(xiàng)系數(shù)構(gòu)成的各階Hurwitz行列式所有為正，則系統(tǒng)穩(wěn)定。勞斯穩(wěn)定判據(jù)是按照所列勞斯表第一列系數(shù)符號(hào)的變化，去判別特征方程式根在S平面上的詳細(xì)分布，過程如下：倘若勞斯表中第一列的系數(shù)均為正當(dāng)，則其特征方程式的根都在S的左半平面，相應(yīng)的系統(tǒng)是穩(wěn)定的。倘若勞斯表中第一列系數(shù)的符號(hào)有變化，其變化的次數(shù)等于該特征方程式的根在S的右半平面上的個(gè)數(shù)，相應(yīng)的系統(tǒng)為不穩(wěn)定。在應(yīng)用勞斯判據(jù)時(shí)，有可能會(huì)碰到以下兩種異常情況?！谒贡砟骋恍兄械牡谝豁?xiàng)等于零，而該行的其余各項(xiàng)不等于零或沒有余項(xiàng)，這種情況的浮上使勞斯表無法繼續(xù)往下羅列。解決的主意是以一個(gè)很小的正數(shù)來代替為零的這項(xiàng)，據(jù)此算出其余的各項(xiàng)，完成勞斯表的羅列?！谒贡碇懈∩先阈袆t表示相應(yīng)方程中含有一些大小相等符號(hào)相反的實(shí)根或共軛虛根。這種情況，可利用系數(shù)全為零行的上一行系數(shù)構(gòu)造一個(gè)輔助多項(xiàng)式，并以這個(gè)輔助多項(xiàng)式導(dǎo)數(shù)的系數(shù)來代替表中系數(shù)為全零的行。完成勞斯表的羅列。穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算令系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為誤差系數(shù)類型靜態(tài)位置誤差系數(shù)速度加速度0型K00Ⅰ型∞K0Ⅱ型∞∞K輸入類型0型∞∞Ⅰ型0∞Ⅱ型00：知識(shí)點(diǎn)1、根軌跡中，開環(huán)傳遞函數(shù)G（s）H(s)的標(biāo)準(zhǔn)形式是2、根軌跡方程是．相角條件：繪制根軌跡的充要條件幅值條件：根軌跡法的繪制規(guī)矩。能用根軌跡法分析系統(tǒng)的主要性能，控制閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)與動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)之間的關(guān)系。能定性分析閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)以外的零、極點(diǎn)對(duì)動(dòng)態(tài)性能的影響。：知識(shí)點(diǎn)頻率特性基本概念和其幾何表示法。頻率特性的定義如下：穩(wěn)定的線性定常系統(tǒng)，其對(duì)正弦函數(shù)輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，稱為頻率響應(yīng)。輸出與輸入的振幅比，稱為系統(tǒng)的幅頻特性。它描述了系統(tǒng)對(duì)不同頻率的正弦函數(shù)輸入信號(hào)在穩(wěn)態(tài)情況下的衰減(或放大)特性；輸出與輸入的相位差，稱為系統(tǒng)的相頻特性。相頻特性描述了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出對(duì)不同頻率的正弦輸入信號(hào)在相應(yīng)上產(chǎn)生的相角遲后（對(duì)應(yīng)（）〈0〉或相角超前（對(duì)應(yīng)）的特性；幅頻特性及相頻特性，或者說，在正弦輸入下，線性定常系數(shù)或環(huán)節(jié)、其輸出的穩(wěn)態(tài)分量的復(fù)數(shù)比、稱為系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的頻率特性，記為，用式子表示頻率特性與傳遞函數(shù)間的關(guān)系圖形表示法工程上常用圖形來表示頻率特性，常用的有極坐標(biāo)圖也稱奈斯特(Nyquist)圖、幅相頻率特性圖2．伯德(Rode)圖伯德圖又稱為數(shù)頻率特性圖、它由兩張圖組成：—張是對(duì)數(shù)幅頻圖，另一張是對(duì)數(shù)相頻圖，兩張圖的橫向坐標(biāo)相同，表示頻率典型環(huán)節(jié)的頻率特性和開環(huán)系統(tǒng)的典型環(huán)節(jié)分解及其頻率特征曲線的繪制。系統(tǒng)開環(huán)頻率特性繪制極坐標(biāo)圖伯德圖4、奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)這一判據(jù)可表示為：函數(shù)在右半s平面內(nèi)的零點(diǎn)數(shù)對(duì)-1+j0點(diǎn)順時(shí)針包圍的次數(shù)函數(shù)在右半s平面內(nèi)的極點(diǎn)數(shù)倘若P不等于零，對(duì)于穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，必須或，這意味著必須反時(shí)針方向包圍-1+j0點(diǎn)P次。倘若函數(shù)在右半s平面內(nèi)無任何極點(diǎn)，則。因此，為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定，的軌跡必須不包圍-1+j0點(diǎn)。伯德圖設(shè)N為對(duì)數(shù)幅頻特性曲線在0dB以上的頻段內(nèi)，對(duì)數(shù)相頻特性對(duì)-180度線正.負(fù)穿越次數(shù)之差，則z=P-2N.z=0時(shí)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。5、穩(wěn)定裕度1.）穩(wěn)定裕度相角裕度為2.）幅值裕度為6、閉環(huán)系統(tǒng)頻域性能指標(biāo)和時(shí)域指標(biāo)的轉(zhuǎn)換。自測題第一章自動(dòng)控制的普通概念1．自動(dòng)控制是在人不直接的情況下，利用外部裝置使被控對(duì)象的某個(gè)參數(shù)（被控量）按的要求變化。2．由被控和自動(dòng)按一定的方式銜接起來，完成一定的自動(dòng)控制任務(wù)，并具有預(yù)定性能的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，稱為自動(dòng)控制系統(tǒng)。3．閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是：在控制器與被控對(duì)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)高，但穩(wěn)定性較差。4．開環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是：在控制器與被控對(duì)象之間惟獨(dú)作用，沒有反饋控制作用。此種系統(tǒng)低，但穩(wěn)定性較高。5．在經(jīng)典控制理論中，廣泛使用的分析主意有__________和__________。6．溫度控制系統(tǒng)是一種控制系統(tǒng)，普通對(duì)系統(tǒng)的指標(biāo)要求比較鄭重。7．對(duì)于一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個(gè)方面：________、迅速性和________。8．火炮跟蹤系統(tǒng)是一種控制系統(tǒng)，普通對(duì)系統(tǒng)的指標(biāo)要求較高。9．反饋控制系統(tǒng)是按照給定值和__________的偏差舉行調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)。第二章自動(dòng)控制的數(shù)學(xué)模型1．?dāng)?shù)學(xué)模型的形式無數(shù)，常用的有微分方程、_____________和狀態(tài)方程等。2．線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在__________條件下，系統(tǒng)輸出信號(hào)的拉氏變換與輸入信號(hào)的拉氏變換的比。3．傳遞函數(shù)只取決于系統(tǒng)的參數(shù)，與外作用無關(guān)。4．按照歐拉公式和拉普拉斯變換的線性法則，可以示出的拉氏變換為，的拉氏變換為。5．按照拉普拉斯變換的定義，單位斜坡函數(shù)t的拉普拉斯變換為，指數(shù)函數(shù)的拉普拉斯變換為。6．二階振蕩環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)傳遞函數(shù)是。7．多個(gè)環(huán)節(jié)的并聯(lián)銜接，其等效傳遞函數(shù)等于各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的________。8．正弦函數(shù)sinωt的拉氏變換為__________。函數(shù)的拉氏變換為__________。9．利用__________公式可以按照復(fù)雜的信號(hào)流圖直接求出系統(tǒng)總的傳遞函數(shù)。10．比較點(diǎn)從輸入端移到輸出端，“加倒數(shù)”；引出點(diǎn)從輸入端移到輸出端，“加本身”。（）11．比較點(diǎn)從輸出端移到輸入端，“加本身”；引出點(diǎn)從輸出端移到輸入端，“加倒數(shù)”。（）12．梅遜公式可用來求系統(tǒng)的輸入量到系統(tǒng)中任何內(nèi)部變量的傳遞函數(shù)。（）13．梅遜公式可用來求系統(tǒng)隨意兩個(gè)內(nèi)部變量C1(s)到C2(s)之間的傳遞函數(shù)。（）13．正弦函數(shù)sin的拉氏變換是（）14．傳遞函數(shù)反映了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，它與下列哪項(xiàng)因素有關(guān)？（）A.輸入信號(hào) B.初始條件C.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)D.輸入信號(hào)和初始條件15．當(dāng)忽略電動(dòng)機(jī)的電樞電感后，以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為輸出變量，電樞電壓為輸入變量時(shí)，電動(dòng)機(jī)可看作一個(gè)（）A.比例環(huán)節(jié) B.微分環(huán)節(jié)C.積分環(huán)節(jié) D.慣性環(huán)節(jié)16．對(duì)復(fù)雜的信號(hào)流圖直接求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)可以采用()A.終值定理B.初值定理C.梅森公式D.方框圖變換17．采用系統(tǒng)的輸入、輸出微分方程對(duì)系統(tǒng)舉行數(shù)學(xué)描述是（）A.系統(tǒng)各變量的動(dòng)態(tài)描述B.系統(tǒng)的外部描述C.系統(tǒng)的內(nèi)部描述 D.系統(tǒng)的內(nèi)部和外部描述18．拉氏變換將時(shí)光函數(shù)變換成（）A．正弦函數(shù) B．單位階躍函數(shù)C．單位脈沖函數(shù) D．復(fù)變函數(shù)19．線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在零初始條件下（）A．系統(tǒng)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之比B．系統(tǒng)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之比C．系統(tǒng)輸入信號(hào)的拉氏變換與輸出信號(hào)的拉氏變換之比D．系統(tǒng)輸出信號(hào)的拉氏變換與輸入信號(hào)的拉氏變換之比20．方框圖化簡時(shí)，并聯(lián)銜接方框總的輸出量為各方框輸出量的（）A．乘積 B．代數(shù)和C．加權(quán)平均D．平均值21．由電子線路構(gòu)成的控制器如圖，它是（）A．PI控制器B．PD控制器C．PID控制器D．P控制器22．PID控制器的傳遞函數(shù)形式是（）A．5+3s B．5+3/sC．5+3s+3/sD．5+1/(s+1)23．PID控制器中，積分控制的作用是（）A．克服對(duì)象的延遲和慣性 B．能使控制過程為無差控制C．減少控制過程的動(dòng)態(tài)偏差 D．使過程較快達(dá)到穩(wěn)定24．終值定理的數(shù)學(xué)表達(dá)式為（）A．B．C． D．25．梅森公式為（）A．B．C． 26．函數(shù)的拉氏變換是（）[例1]．求出下圖所示電路的傳遞函數(shù)、比例系數(shù)和時(shí)光常數(shù)。[例2]．求出下圖所示電路的傳遞函數(shù)、比例系數(shù)和時(shí)光常數(shù)。[例3]．求出下圖所示電路的傳遞函數(shù)、分度系數(shù)和時(shí)光常數(shù)。解：應(yīng)用復(fù)阻抗法得[例4]．求出下圖所示電路的傳遞函數(shù)、分度系數(shù)和時(shí)光常數(shù)。第三章時(shí)域分析法三、自測題1．線性定常系統(tǒng)的響應(yīng)曲線僅取決于輸入信號(hào)的______________和系統(tǒng)的特性，與輸入信號(hào)施加的時(shí)光無關(guān)。2．一階系統(tǒng)1/（TS+1）的單位階躍響應(yīng)為。3．二階系統(tǒng)兩個(gè)重要參數(shù)是，系統(tǒng)的輸出響應(yīng)特性徹低由這兩個(gè)參數(shù)來描述。4．二階系統(tǒng)的主要指標(biāo)有超調(diào)量MP%、調(diào)節(jié)時(shí)光ts和穩(wěn)態(tài)輸出C(∞)，其中MP%和ts是系統(tǒng)的指標(biāo)，C(∞)是系統(tǒng)的指標(biāo)。5．在單位斜坡輸入信號(hào)的作用下，0型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=__________。6．時(shí)域動(dòng)態(tài)指標(biāo)主要有升高時(shí)光、峰值時(shí)光、最大超調(diào)量和__________。7．線性系統(tǒng)穩(wěn)定性是系統(tǒng)__________特性，與系統(tǒng)的__________無關(guān)。8．時(shí)域性能指標(biāo)中所定義的最大超調(diào)量Mp的數(shù)學(xué)表達(dá)式是__________。9．系統(tǒng)輸出響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)值與___________之間的偏差稱為穩(wěn)態(tài)誤差ess。10．二階系統(tǒng)的阻尼比ξ在______范圍時(shí)，響應(yīng)曲線為非周期過程。11．在單位斜坡輸入信號(hào)作用下，Ⅱ型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=______。12．響應(yīng)曲線達(dá)到過調(diào)量的________所需的時(shí)光，稱為峰值時(shí)光tp。13．在單位斜坡輸入信號(hào)作用下，I型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=__________。14．二階閉環(huán)控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充足須要條件是該系統(tǒng)的特征多項(xiàng)式的系數(shù)_____________。15．引入附加零點(diǎn)，可以改善系統(tǒng)的_____________性能。16．倘若增強(qiáng)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中積分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)，則閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度將提高，相對(duì)穩(wěn)定性將________________。17．為了便于求解和研究控制系統(tǒng)的輸出響應(yīng)，輸入信號(hào)普通采用__________輸入信號(hào)。18．當(dāng)系統(tǒng)的輸入具有突變性質(zhì)時(shí)，可挑選階躍函數(shù)為典型輸入信號(hào)。（）19．暫態(tài)響應(yīng)是指當(dāng)初光t趨于無窮大時(shí)，系統(tǒng)的輸出狀態(tài)。（）20．在欠阻尼0＜ζ＜1情況下工作時(shí)，若ζ過小，則超調(diào)量大。（）21．遠(yuǎn)離虛軸的極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)的影響很小。（）22．當(dāng)系統(tǒng)的輸入是隨時(shí)光增長變化時(shí)，可挑選斜坡函數(shù)為典型輸入信號(hào)。（）23．穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是指系統(tǒng)從剛參加輸入信號(hào)后，到系統(tǒng)輸出量達(dá)到穩(wěn)定值前（）24．閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是系統(tǒng)所有特征根必須位于S平面的左半平（）25．若要求系統(tǒng)迅速性好，則閉環(huán)極點(diǎn)應(yīng)逼近虛軸。（）1．控制系統(tǒng)的升高時(shí)光tr、調(diào)節(jié)時(shí)光ts等反映出系統(tǒng)的()A.相對(duì)穩(wěn)定性B.絕對(duì)穩(wěn)定C.迅速性D.安穩(wěn)性2．時(shí)域分析中最常用的典型輸入信號(hào)是（）A.脈沖函數(shù) B.斜坡函數(shù)C.階躍函數(shù)D.正弦函數(shù)3．一階系統(tǒng)G(s)=K/(TS+1)的放大系數(shù)K愈小，則系統(tǒng)的輸出響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)值（）A.不變 B.不定C.愈小 D.愈大4．一階系統(tǒng)G(s)=K/(TS+1)的時(shí)光常數(shù)T越大，則系統(tǒng)的輸出響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時(shí)光()A．越長 B．越短C．不變D．不定5．二階系統(tǒng)當(dāng)0<ζ<1時(shí)，倘若增強(qiáng)ζ，則輸出響應(yīng)的最大超調(diào)量將Mp（）A.增強(qiáng) B.減小C.不變 D.不定6．當(dāng)二階系統(tǒng)特征方程的根為具有負(fù)實(shí)部的復(fù)數(shù)根時(shí)，系統(tǒng)的阻尼比為（）A．ζ<0 B．ζ＝0C．0<ζ<1 D．ζ≥17．已知單位反饋控制系統(tǒng)在階躍函數(shù)作用下，穩(wěn)態(tài)誤差ess為常數(shù)，則此系統(tǒng)為（）A．0型系統(tǒng) B．I型系統(tǒng)C．Ⅱ型系統(tǒng) D．Ⅲ型系統(tǒng)8．若一系統(tǒng)的特征方程式為(s+1)2(s－2)2+3＝0，則此系統(tǒng)是（）A．穩(wěn)定的 B．臨界穩(wěn)定的C．不穩(wěn)定的 D．條件穩(wěn)定的9．普通講，倘若開環(huán)系統(tǒng)增強(qiáng)積分環(huán)節(jié)，則其閉環(huán)系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性將()A.變好B.變壞C.不變D.不定10．控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess反映了系統(tǒng)的（）A．穩(wěn)態(tài)控制精度B．相對(duì)穩(wěn)定性C．迅速性 D．安穩(wěn)性11．已知單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，該系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)是（）A．穩(wěn)定的 B．條件穩(wěn)定的C．臨界穩(wěn)定的 D．不穩(wěn)定的12．下列判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的主意中，哪一個(gè)是在頻域里判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的判據(jù)（）A.勞斯判據(jù) B.赫爾維茨判據(jù)C.奈奎斯特判據(jù) D.根軌跡法13．已知系統(tǒng)的特征方程為(s+1)(s+2)(s+3)=s+4，則此系統(tǒng)的穩(wěn)定性為（）A．穩(wěn)定 B．臨界穩(wěn)定C．不穩(wěn)定 D．無法判斷14．令線性定常系統(tǒng)傳遞函數(shù)的分母多項(xiàng)式為零，則可得到系統(tǒng)的()A．代數(shù)方程 B．特征方程C．差分方程D．狀態(tài)方程15．設(shè)一單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G0(s)=，要求KV=20，則K=()A．10 B．20C．30 D．4016．設(shè)G(s)H(s)=，當(dāng)k增大時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)（）A．由穩(wěn)定到不穩(wěn)定 B．由不穩(wěn)定到穩(wěn)定C．一直穩(wěn)定 D．一直不穩(wěn)定17．過阻尼系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)是調(diào)節(jié)時(shí)光ts和()A．峰值時(shí)光tp B．最大超調(diào)量MpC．升高時(shí)光tr D．衰減比Mp／Mp′18．設(shè)控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=，該系統(tǒng)為()A．0型系統(tǒng) B．1型系統(tǒng)C．2型系統(tǒng) D．3型系統(tǒng)[例1]已知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示，單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量σ%=16.3%，峰值時(shí)光tp=1s。試求：朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁(1)開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)；(2)閉環(huán)傳遞函數(shù)Φ(s)；(3)按照已知性能指標(biāo)Mp%、tp決定參數(shù)K及τ；(4)計(jì)算等速輸入（恒速值R=1.5）時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁[例2]已知控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示。（1）當(dāng)b=0時(shí)，試決定單位階躍輸入時(shí)系統(tǒng)的阻尼系數(shù)、天然頻率、最大超調(diào)量，以及由單位斜波輸入所引起的穩(wěn)態(tài)誤差。（2）決定系統(tǒng)的阻尼比等于0.8時(shí)的速度反饋常數(shù)b的值，并決定在單位輸入時(shí)的最大超調(diào)量和單位斜波輸入所引起的穩(wěn)態(tài)誤差。（3）怎樣使第（2）問的ζ=0.8保持不變而使其穩(wěn)態(tài)誤差等于第（1）問的穩(wěn)態(tài)誤差值？（3）怎樣使第（2）問的ζ=0.8保持不變而使其穩(wěn)態(tài)誤差等于第（1）問的穩(wěn)態(tài)誤差值？用比例加微分串聯(lián)校正可以達(dá)到目的，如上圖所示。第四章根軌跡法1．若根軌跡位于實(shí)軸上兩個(gè)相鄰的開環(huán)極點(diǎn)之間，則這兩個(gè)極點(diǎn)之間必然存在點(diǎn)。2．根軌跡圖必對(duì)稱于根平面的__________。3．倘若實(shí)軸上某一段右邊的開環(huán)實(shí)數(shù)零點(diǎn)、極點(diǎn)總個(gè)數(shù)為_____________，則這一段就是根軌跡的一部分。4已知-2+j0點(diǎn)在開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=的系統(tǒng)的根軌跡上，則該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的k值為_________________。5．決定根軌跡大致走向，用以下哪個(gè)條件普通就夠了?()A.特征方程B.幅角條件C.幅值條件D.幅值條件+幅角條件6．計(jì)算根軌跡漸近線傾角的公式為（）A.B.C.D.7．根軌跡漸近線與實(shí)軸的交點(diǎn)公式為()A.B.C.D.8．開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)H(s)=其中p2>z1>p1>0，則實(shí)軸上的根軌跡為（）A.（-∞，-p2],[-z1,-p1]B.(-∞,-p2]C.[-p1,+∞)D.[-z1,-p1]9．實(shí)軸上根軌跡右端的開環(huán)實(shí)數(shù)零點(diǎn)、極點(diǎn)的個(gè)數(shù)之和為（）A．零 B．大于零C．奇數(shù) D．偶數(shù)10．當(dāng)二階系統(tǒng)的根分布在右半根平面時(shí)，系統(tǒng)的阻尼比ξ為（）A．ξ<0B．ξ=0C．0<ξ1D．ξ>111．當(dāng)二階系統(tǒng)的根分布在根平面的虛軸上時(shí)，系統(tǒng)的阻尼比為（）A．ξ<0 B．ξ=0C．0<ξ<1 D．ξ≥112．開環(huán)傳遞函數(shù)為,其根軌跡的起點(diǎn)為()A．0，-3 B．-1，-2C．0，-6 D．-2，-413．開環(huán)傳遞函數(shù)為，則根軌跡上的點(diǎn)為()A．-6+j B．-3+jC．-j D．j14．設(shè)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)＝，其根軌跡漸近線與實(shí)軸的交點(diǎn)為（）A．0 B．－1C．－2 D．－315．開環(huán)傳遞函數(shù)為的根軌跡的彎曲部分軌跡是（）A．半圓 B．整圓C．拋物線 D．不規(guī)矩曲線16.、開環(huán)傳遞函數(shù)為，其根軌跡漸近線與實(shí)軸的交點(diǎn)為（）A．-5/3 B．-3/5C．3/5 D．5/317．設(shè)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=，在根軌跡的分離點(diǎn)處，其對(duì)應(yīng)的k值應(yīng)為（）A．1/4 B．1/2C．1 D．4第五章頻率分析法1．線性定常系統(tǒng)在正弦信號(hào)輸入時(shí)，穩(wěn)態(tài)輸出與輸入的相位移隨頻率而變化的函數(shù)關(guān)系稱為__________。2．積分環(huán)節(jié)的幅相頻率特性圖為；而微分環(huán)節(jié)的幅相頻率特性圖為。3．一階慣性環(huán)節(jié)G(s)=1/(1+Ts)的相頻特性為ψ(ω)=_______________，比例微分環(huán)節(jié)G(s)=1+Ts的相頻特性為ψ(ω)=_______________。4．常用的頻率特性圖示主意有極坐標(biāo)圖示法和__________圖示法。5．頻率特性的極坐標(biāo)圖又稱_____________圖。6．利用代數(shù)主意判別閉環(huán)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的主意有____________和赫爾維茨判據(jù)兩種。7．設(shè)系統(tǒng)的頻率特性為，則稱為。8．ω從0變化到+∞時(shí)，慣性環(huán)節(jié)的頻率特性極坐標(biāo)圖在___________象限，形狀為___________圓。9．頻率特性可以由微分方程或傳遞函數(shù)求得，還可以用___________主意測定。10．0型系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性低頻段漸近線的斜率為______dB/dec，高度為20lgKp。11．型系統(tǒng)極坐標(biāo)圖的奈氏曲線的起點(diǎn)是在相角為______的無限遠(yuǎn)處。12．積分環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線是一條直線，直線的斜率為_______dB／dec。13．慣性環(huán)節(jié)G(s)＝1/(Ts+1)的對(duì)數(shù)幅頻漸近特性在高頻段范圍內(nèi)是一條斜率為－20dB／dec，且與ω軸相交于ω＝_______________的漸近線。14．設(shè)積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)=K/s，則其頻率特性幅值M(ω)=（）A.K/ωB.K/ω2C.1/ωD.1/ω215．ω從0變化到+∞時(shí)，遲延環(huán)節(jié)頻率特性極坐標(biāo)圖為（）A.圓B.半圓 C.橢圓D.雙曲線16．二階振蕩環(huán)節(jié)的相頻特性ψ(ω)，當(dāng)初ω→∞，其相位移ψ(ω)為()A．-270° B．-180°C．-90° D．0°17．某校正環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)Gc(s)=，則其頻率特性的奈氏圖盡頭坐標(biāo)為（）A.(0,j0) B.(1,j0)C.(1,j1)D.(10,j0)18．利用奈奎斯特圖可以分析閉環(huán)控制系統(tǒng)的（）A.穩(wěn)態(tài)性能B.動(dòng)態(tài)性能C.穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能 D.抗擾性能19．若某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=K/(Ts+1)，則其頻率特性的實(shí)部R(ω)是（）A． B．-C． D．-20．設(shè)某系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=，則其頻率特性奈氏圖起點(diǎn)坐標(biāo)為()A．(-10，j0) B．(-1，j0)C．(1，j0) D．(10，j0)21．設(shè)微分環(huán)節(jié)的頻率特性為G(jω)，當(dāng)頻率ω從0變化至∞時(shí)，其極坐標(biāo)平面上的奈氏曲線是（）A．正虛軸 B．負(fù)虛軸C．正實(shí)軸 D．負(fù)實(shí)軸22．設(shè)某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=10/(s+1)，則其頻率特性的實(shí)部（）A．B．C．D.23．設(shè)慣性環(huán)節(jié)的頻率特性為G(jω)=10/(jω+1)，當(dāng)頻率ω從0變化至∞時(shí)，則其幅相頻率特性曲線是一個(gè)半圓，位于極坐標(biāo)平面的（）A．第一象限 B．第二象限C．第三象限 D．第四象限20．設(shè)某系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=，則其頻率特性奈氏圖起點(diǎn)坐標(biāo)為()A．(-10，j0) B．(-1，j0)C．(1，j0) D．(10，j0)21．設(shè)微分環(huán)節(jié)的頻率特性為G(jω)，當(dāng)頻率ω從0變化至∞時(shí)，其極坐標(biāo)平面上的奈氏曲線是（）A．正虛軸 B．負(fù)虛軸C．正實(shí)軸 D．負(fù)實(shí)軸22．設(shè)某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=10/(s+1)，則其頻率特性的實(shí)部（）A．B．C．D．23．設(shè)慣性環(huán)節(jié)的頻率特性為G(jω)=10/(jω+1)，當(dāng)頻率ω從0變化至∞時(shí)，則其幅相頻率特性曲線是一個(gè)半圓，位于極坐標(biāo)平面的（）A．第一象限 B．