北理工843控制工程基础复习大纲及试题汇总.pptVIP

2019/11/26,自动控制原理复习大纲,赵小梅Email:zhaoxiaomei第8教学楼613室,2019/11/26,第一章自动控制系统的一般概念,2019/11/26,本章主要内容,基本概念（掌握）反馈控制的基本原理（掌握）控制系统的构成（掌握）及分类（了解）控制系统的研究内容（掌握）,2019/11/26,1.自动控制发展历史,控制理论的发展:经典控制理论五十年代末形成完整的体系，以传递函数为基础研究单输入、输出系统（SISO）的反馈控制系统。采用的方法主要有：时域分析法、根轨迹法和频率法。现代控制理论以状态空间法为基础研究多输出输入(MIMO)系统，变参数、非线性、高精度等系统。采用的方法主要有：状态空间分析法。智能控制技术90年代开始发展专家系统、模糊控制、神经网络正在发展的各个领域自适应控制、大系统理论、H鲁棒控制、非线性控制（微分几何，混沌，变结构）,2019/11/26,2.术语,自动控制对象过程系统扰动反馈控制反馈控制系统随动系统自动调整系统过程控制系统,2019/11/26,4.闭环控制与开环控制,反馈控制系统开环控制系统闭环与开环控制系统的比较,2019/11/26,反馈控制系统,反馈把取出的输出量送回输入端，并与输入信号相比较产生偏差信号的过程，称为反馈。若反馈的信号与输入信号相减，则称为负反馈；反之，则称为正反馈。反馈控制系统能对输入量与被反馈量进行比较，并且将它们的偏差作为控制手段，以保持两者之间预定关系的系统，称为反馈控制系统。由于引入了被反馈量的反馈信息，整个控制过程成为闭合的，因此反馈控制也称为闭环控制。闭环控制凡是系统输出信号对控制作用有直接影响的系统，都称为闭环系统。输入信号和反馈信号（反馈信号可以是输出信号本身，也可以是输出信号的函数或导数）之差，称为误差信号，误差信号加到控制器上，以减小系统的误差，并使系统的输出量趋于所希望的值，换句话说，“闭环”这个术语的涵义，就是应用反馈作用来减小系统的误差。,2019/11/26,反馈控制系统的基本组成,被控对象控制装置(由具有一定职能的各种基本元件组成)-测量元件：其职能是测量被控制的物理量;-给定元件：其职能是给出与期望的被控量相对应的系统输入量（即参考量）。-比较元件：把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的参考量进行比较，求出它们之间的偏差。-放大元件：将比较元件给出的偏差进行放大，用来推动执行元件去控制被控对象。-执行元件：直接推动被控对象，使其被控量发生变化。-校正元件：亦称补偿元件，它是结构或参数便于调整的元件，用串联或反馈的方式连接在系统中，以改善系统性能。,2019/11/26,闭环与开环控制系统的比较,闭环控制系统的特点偏差控制，可以抑制内、外扰动对被控制量产生的影响。精度高、结构复杂，设计、分析麻烦。开环控制系统的特点顺向作用，没有反向的联系，没有修正偏差能力，抗扰动性较差。结构简单、调整方便、成本低。,2019/11/26,反馈控制系统的方框图,系统方框图为了清楚地表示控制系统的组成及各组成部分之间信号的传输关系，画出的控制系统元件作用图称为系统方框图。共有四种图例：（1）装置用方框表示（2）信号用带箭号的线段表示（3）信号引出点（4）信号相加点（比较点）,2019/11/26,第二章控制系统的数学模型,2019/11/26,本章主要内容,时域数学模型微分方程的建立与求解（掌握）频域数学模型传递函数（掌握）控制系统的结构图-等效变换（掌握）控制系统的信号流图与梅逊公式（掌握）脉冲响应（了解）,2019/11/26,微分方程的建立与求解,系统微分方程的列写；（掌握）线性方程的求解（用拉氏变换法）；（了解）,2019/11/26,传递函数,传递函数的基本概念；（掌握）传递函数的列写（由微分方程和系统原理图出发）；（掌握）,2019/11/26,结构图-等效变换,结构图的概念和绘制方法；（掌握）结构图的等效变换（环节的合并和分支点、相加点的移动）；（掌握）闭环系统的传递函数（给定作用和扰动作用共同下）；（掌握）特征表达式（特征方程）（掌握）,2019/11/26,信号流图与梅逊公式,信号流图的组成；术语；（掌握）信号流图的绘制和等效变换；（掌握）梅逊公式及其应用（掌握）信号流图和结构图之间的关系（掌握）,2019/11/26,历年试题2,【题】在下列RLC电路图中，输入量是电压u(t)，输出量是电容C上的电压uc(t)。1、试根据电路的基本原理，建立描述电路输入量与输出量间运动关系的微分方程。2、利用Laplace变换，求出该电路系统的传递函数模型。,2019/11/26,答案,2019/11/26,历年试题2续,【题】下图电路中，输入量是电压v(t)，输出量为电容电压uc(t)。试推导出描述电路的输入量与输出量之间关系的微分方程，并求出系统的传递函数。,2019/11/26,答案,2019/11/26,历年试题2续,已知某系统的结构框图如下图所示，试求出该系统的输入输出传递函数C(s)/R(s),2019/11/26,答案,2019/11/26,历年试题2续,求下图所示的系统的闭环传递函数，即C(s)/R(s),2019/11/26,答：,2019/11/26,2019/11/26,答案：,2019/11/26,历年试题2续,线性动态系统传递函数的基本定义？系统在零初值条件下，输出量的Laplace变换象函数与输入量的Laplace变换象函数之比,2019/11/26,第三章线性控制系统的运动,2019/11/26,本章主要内容,稳定性Routh-Hurwitz判据参数对稳定性的影响静态误差分析动态性能指标动态性能分析,2019/11/26,稳定性,稳定性的概念（理解）线性系统稳定的充要条件（掌握）劳斯代数稳定性判据（掌握）劳斯阵（各种特殊情况下劳斯阵的排列和判稳方法）劳斯-胡尔维茨稳定性判据的应用（掌握）判稳系统参数变化对稳定性的影响,2019/11/26,稳态误差分析（掌握）,系统误差、稳态误差的定义给定输入值作用下系统的误差分析系统的型位置误差系数，速度误差系数，加速度误差系数扰动输入作用下系统的误差分析给定输入和扰动作用同时存在系统的误差分析系统的总稳态误差等于给定误差和扰动误差的迭加（误差点定义在同一点）,2019/11/26,动态性能分析（掌握）,瞬态过程的性能指标(有衰减振荡和单调变化之分)典型一阶系统的瞬态响应和性能指标典型二阶系统的瞬态响应二阶无阻尼、欠阻尼、临界阻尼和过阻尼系统的阻尼系数、特征根、极点分布和单位阶跃响应。典型二阶系统的性能指标主要是超调量和调整时间；与系统参数之间的关系；速度反馈校正。,2019/11/26,历年试题3,2019/11/26,2019/11/26,2019/11/26,历年试题3续,2019/11/26,2019/11/26,历年试题3续,2019/11/26,2019/11/26,2019/11/26,历年试题3续,2019/11/26,2019/11/26,2019/11/26,答案：,2019/11/26,2019/11/26,答案：,2019/11/26,第四章控制系统的频率法分析,2019/11/26,本章主要内容,频率特性的基本概念及表示方法典型环节的频率特性复杂系统频率特性的绘制Nyquist稳定判据稳定裕度闭环系统的性能分析,2019/11/26,频率特性的基本概念（理解）,频率特性的定义频率特性与传递函数之间的关系各种数学模型之间的关系,2019/11/26,频率特性的对数坐标图（掌握）,基本环节的对数坐标图开环系统对数坐标频率特性的绘制（绘制波德图）,2019/11/26,频率特性的极坐标图（掌握）,开环系统极坐标频率特性的绘制（绘制奈氏图）奈魁斯特稳定判据稳定裕度,2019/11/26,闭环系统的性能分析,通过频率特性曲线获得稳态性能指标（掌握）频率域性能指标（了解）频率域特性指标与时域瞬态指标的关系（了解）,2019/11/26,历年试题4,已知某最小相位系统的开环对数频率特性（Bode图）如图示。,2019/1