1、自动控制原理 复习参考资料 一、基本知识 1 1、反馈控制又称 偏差控制 ，其控制作用是通过 输入量 与 反馈量 的差值进行的。 2、 闭环控制系统又称为 反馈控制系统 。 3、 在经典控制理论中主要采用的数学模型是 微分方程 、 传递函数 、 结构框图 和信号流图 。 4、 自动控制系统按输入量的变化规律可分为 恒值控制系统 、 随动控制系统 与 程序控制系统 。 5、 对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即： 稳定性 、 快速性 和 准确性 。 6、 控制系统的数学模型，取决于系统 结构和参数 , 与外作用及初始条件无关 。 7、 两个传递函数分别为 G1(s)与 G2(s)的环节
2、，以 并联 方式连接，其等效传递函数为 G1(s)+G2(s)， 以 串联 方式连接，其等效传递函数为 G1(s)*G2(s)。 8、 系统前向通道传递函数为 G（ s），其 正反馈 的传递函数为 H（ s），则其闭环传递函数为 G（ s） /(1- G（ s） H（ s） )。 9、 单位 负反馈 系统的前向通道传递函数为 G（ s），则闭环传递函数为 G（ s） /(1+ G（ s） )。 10、 典 型二 阶系统 中 ， =0.707 时，称该系统 处于 二 阶 工 程 最佳 状态 ，此时 超调量为 4.3%。 11、 应用 劳斯判据 判断系统稳定 性，劳斯表中第一列数据 全部为正数 ，
3、则系统稳定。 12、 线性系统稳定的充要条件是所有闭环特征方程的 根 的实部均为负 ，即 都分布在 S 平面的左平面 。 13、 随动系统的稳态误差主要来源于 给定信号 ，恒值系统的稳态误差主要来源于扰动信号 。 14、 对于有稳态误差的系统，在前向通道中串联 比例积分环节 ，系统误差将变为零 。 15、 系统稳态误差分为 给定稳态误差 和 扰动稳态误差 两种。 16、 对于一个有 稳态误差 的系统， 增大系统增益则稳态误差将减小 。 17、 对于典型二阶系统， 惯性时间常数 T 愈大则系统的快速性 愈差 。 18、 应用频域分析法， 穿越 频率越大，则对应时域指标 ts越小，即快速性越好 1
4、9 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。 20、 按照校正装置在系统中的不同位置，系统校正可分为 串联校正、反馈校正、 补偿校正与 复合校正四种。 21、 对于 线性 系统， 相位裕量愈大则系统的相对稳定性 越 好 。 22、 根据校正装置的相位特性， 比例微分调节器属于 相位超前 校正装置 ， 比例积分调节器属于相位滞后校正装置， PID 调节器属于相位滞后 -超前校正装置 。 23、 PID 调节中的 P 指的是比例控制器， I 是积分控制器， D 是微分控制器 。 24、 离散系统中信号的最高频谱为 max，则采样频率 s 应保证 s=2 max条件。 26、
5、 在离散控制系统分析方法中，把差分方程变为代数方程的数学方法为 Z变换 。 27、离散系统中， 两个传递函数分别为 G1(s)与 G2(s)的环节，以串 联方式连接，连接点有采样开关， 其等效传递 脉冲 函数为 G1(z)G2(z)； 连接点没有采样开关，其等效传递 脉冲 函数为 G1G2(z)。 28、根据系统的输出量是否反馈至输入端，可分为 开环控制系统 与 闭环控制系统 。 29、家用空调温度控制、电梯速度控制等系统属于 闭环控制系统； 30、经典控 制理论的分析方法主要有 时域分析法 、 根轨迹分析法 、 频域分析法 。 二 、基本知识 2 1、开环控制系统的的特征是没有（ ） A.执
6、行环节 B.给定环节 C.反馈环节 D.放大环节 2、 闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的（ ） A、低频段 B、中频段 C、高频段 D、均无关 3、 若系统的开环传递函数为 10)(5 50ss ，则它的开环增益为（ ） A.5 B.10 C.50 D.100 4、 已知系统的 开环 传递函数为 50(2 1)( 5)ss，则该系统的开环增益为 ( )。 A、 50 B、 25 C、 10 D、 5 5、 开环频域性能指标中的相角裕度 对应时域性能指标 ( ) 。 A、超调 % B、 稳态误差 sse C、 调整时间 st D、 峰值时间 pt 6、 一般为使系统有较好的稳定性
7、,希望相位裕量 为（ ） A.0 15 B.15 30 C.30 60 D.60 90 7、 若系统的传 递函数在右半 S 平面上没有零点和极点，则该系统称作 （ ） A.非最小相位系统 B.最小相位系统 C.不稳定系统 D.振荡系统 8、 关于传递函数，错误的说法是 ( ) A 传递函数只适用于线性定常系统； B 传递函数不仅取决于系统的结构 与 参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响； C 传递函数一般是为复变量 s 的真分式； D 闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。 9、 下列哪种措施对改善系统的精度没有效果 ( )。 A、增加积分环节 B、提高系统的开环增益 K C、增加微分环节
8、D、引入扰动补偿 10、 某系统的传递函数是 sessG 12 1 ，则该可看成由（ ）环节串联而成。 A.比例、延时 B.惯性、导前 C.惯性、延时 D.惯性、比例 11、 某系统的传递函数是 )1( 1 sssG ，则可等效为（ ）环节串联 。 A.比例、积分 B.积分、惯性 C.惯性、微分 D.微分、比例 12、 为了消除 存在稳态误 差的系统的误差，可 采用串联（ ）进行校正。 A.比例 校正装置 B. 比例微分 校正装置 C.微分 校正装置 D. 比例积分 校正装置 13、 若某最小相位系统的 相角裕度 0 ，则下列说法正确的是 ( )。 A、不稳定； B、只有当幅值 裕度 1gk
9、时才 稳定； C、稳定 ； D、 不能判用 相角裕度 判断系统的 稳定性 。 14、 最小相位系统 的开环增益越大，其（ ） A.振荡 次数越多 B.稳定裕量越大 C.相位变化越小 D.稳态误差越小 15、 稳态误差 ess 与误差信号 E(s)的函数关系为（ ） A. )(lim0 sEe sss B. )(lim0 ssEe sss C. )(lim sEesss D. )(lim ssEesss 16、 若某串联校正装置的传递函数为 10 1100 1ss ，则该校正装置属于 ( )。 A、 超前 校正 B、 滞后 校正 C、 滞后 -超前 校正 D、 不能判断 17、 对于离散控制系统
10、，下例说法错误的是（ ） A. 计算机控制系统是离散控制系统的一种形式 B. 脉冲传递函数与采样开关的位置有关 C. Z 变换是拉普拉斯变 换的一种特殊形式 D. 零阶保持器是信号采样装置 18、 对于离散控制系统，下例说法错误的是（ ） A. 脉冲传递函数与采样开关的位置有 关 B. 零阶保持器是信号复现元件 C.拉普拉斯变换的 定理不适用于 Z 变换 D. 采样定理又称香农定理 19、 .当输入为单位斜坡且系统为单位负反馈时，对于 II 型系统其稳态误差为（ ） A.0 B.0.1/k C.1/k D. 20、 II 型系 统的对数幅频特性的低频段渐近线斜率为（ ） A.60（ dB/de
11、c） B.40（ dB/dec） C.20（ dB/dec） D.0（ dB/dec） 21、某串联校正装置的传递函数为1111 sTsT，当 1 时，该装置为 ( )校正装置。 A. 相位超前 B. 相位滞后 C.相位滞后 -超前 D.参数量过少，无法判定 22、开环频域性能指标中的相角裕度 对应时域性能指标 ( ) 。 A、超调 % B、 稳态误差 sse C、 调整时间 st D、 峰值时间 pt 23、若某最小相位系统的 相角裕度 0 ，则下列说法正确的是 ( )。 A、不稳定； B、只有当幅值 裕度 1gk 时才 稳定； C、稳定 ； D、 不能判用 相角裕度 判断系统的 稳定性 。
12、 24、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果 ( )。 A、增加开环极点； B、在积分环节外加单位负反馈； C、增加开环零点； D、引入串联超前校正装置。 25.最小相位系统 的开环增益越大，其（ ） A.振荡 次数越多 B.稳定裕量越大 C.相位变化越小 D.稳态误差越小 26.稳态误差 ess与误差信号 E(s)的函数关系为（ ） A. )(lim0 sEe sss B. )(lim0 ssEe sss C. )(lim sEesss D. )(lim ssEesss 27. 一阶微分环节 TssG 1)( ，当频率 T1 时，则相频特性 )( jG 为 （ ） A.45 B.-45 C
13、.90 D.-90 28. 主要用于产生输入信号的元件称为（ ） A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件 29. 某典型环节的传递函数是 15 1 ssG ，则该环节是（ ） A.比例环节 B.积分环节 C.惯 性环节 D.微分环节 30.在系统中串联 PD 调节器，以下那一种说法是错误的（ ） A.是一种相位超前校正装置 B.能影响系统开环幅频特性的高频段 C.使系统的稳定性能得到改善 D.使系统的稳态精度得到改善 三、读图分析能力 1、从工作原理角度来说，闭环控制系统由哪些元件或装置组成？指出图示闭环控制系统中 1-7 各 部件分属什么元件或装置？ 闭环控制系统中的信号有哪
14、些？指出图示闭环控制系统中信号 a-e 分属什么信号？ （ 参考分析例题：教材书第 5 页 ） 2、 衡量一个自动控制 系统的性能指标有哪些？ 下图为某自动控制系统启动时的动态曲线，估 算出它 们 的动态指标 。 （参考分析例题：教材书第 95 页，实验二、实验三） （ 1） 0 1 2 3 4 5 6 7 800 . 40 . 811 . 2y(t)t122122nn：曲线：曲线12（ 2） （ 3） (4) 3、 自动 控制系统 实物装置的定性分析 。（ 1）指出系统的被控量、给定量、扰动量 、反馈量、偏差量 ；（ 2）分析 其工作原理；（ 3） 从 给定量或 扰动量变化开始，结合各环节功
15、能与参数变化趋势，分析系统如何自动调节。 （ 1） (2) (3) (4) （参考分析例题：教材 书第 10 页，例 1-5） 四、计算与作图 1、 数学模型的建立与分析 （考核内容：数学模型的建立、实验电路的构建 、系统框图作图、伯德图的绘制 ） 2、 建立下图电路的数学模型、系统框图、伯德图 （ R0=100K 、 R1=1M 、 R2=200K 、 C1=2uF、 C2=0.25uF） 3、 系统的传递函数)11.0( 10)( sssG，试分析系统由哪些环节组成并画出系统的 Bode 图。 4、系统误差分析，已知某负反馈系统的输入 r(t)=2+4t， 计算系统的稳态误差。（参考：教材书第 151-153 页，本系统输入信号可分解为一个阶跃信号与一个斜坡信号的叠加，分别计算两个信号的误差，再相加即为总误差。 注意 本系统为非单位负反馈）
