自动控制原理考纲-期末复习20112

1、第1章绪论.自动控制、自动控制系统、方块图的定义。 自动控制系统是由控制器和被控对象组成的。.自动控制系统的组成：哪些基本组成部分？作用是什么？.开环控制系统、闭环控制系统的工作原理。开环控制系统与闭环控制系统的区别.自动控制系统的分类。例如：线性系统与非线性系统的区别、连续系统与离散系统 的区别，恒值控制系统、程序控制系统和随动控制系统的区 别等.对自动控制系统的基本要求：稳、准、快。第2章自动控制系统的数学模型.微分方程的编写。注：非线性微分方程线性化的思路。.传递函数(1)传递函数的定义。(2)区别传递系数(开环增益、开环放大系数) 、根轨迹增 益。例如：Gk(s);150(S 3)*2

2、 2s+2)的开环增益、根轨迹增益(2s+1)(s2 2s+10)(3)影响传递函数的因素(4)求传递函数复数阻抗法求电网络传递函数。(5)典型环节的传递函数。典型环节传递函数比例环节、惯性环节、积分环节、微分环节、振荡环节、延迟环节.动态结构图(1)基本变换规则。例如：相加点、分支点前移、后移等。(2)串、并、反馈环节化简。(3)结构图化简。.系统传递函数求取(1)开环传递函数；(2)闭环传递函数；(3)闭环系统偏差传递函数；(4)闭环系统特征方程：1+GK(s)= 1+G(s)H(s)= 0.脉冲响应函数(D已知系统的脉冲响应函数是g(t),求系统的传递函数G(s);例如：已知系统在输入信

3、号”t)作用下的响应函数为 0.125645t+1,求此系统的传递函数。(2)已知某系统传递函数 G(s),求系统的脉冲响应函数；53 .例如：已知某系统传递函数为 二十，求此系统的脉冲响应s 1 s函数。(3)已知系统的传递函数 G(s),输入单位脉冲信号6(t), 求系统的时域响应表达式 c(t) O第3章 控制系统的时域分析法.典型输入信号和阶跃响应性能指标(1)三种典型输入信号： 单位阶跃函数、单位斜坡函数(单 位速度函数)、单位抛物线函数(单位加速度函数)及其拉 氏变换。(2)阶跃响应性能指标一反映稳、准、快。上升时间tr、峰值时间tp、调节时间ts、超调量仃、振荡 Ips次数N、稳

4、态误差ess的定义，哪些是反映的快速性、哪些是反映的平稳性、哪些是反映的准确性？注意：一阶系统没有振荡，其主要动态性能指标是tss. 一、二阶系统动态性能指标一、二阶系统数学模型的表达式。一阶系统在单位阶跃输入函数下，响应到达稳态Ts 1值的95%或98%时所需响应时间。(3)二阶系统、0 n取值不同，极点形式、响应曲线不同。例如：无阻尼，=0,欠阻尼0，1,临界阻尼，=1、过 阻尼;1系统的时极点形式是怎样的？单位阶跃响应曲线 是怎样的？(4)二阶系统%，ts和，、8n的关系式。(a)结构图传递函数一仃, ts、，、切 s例如：P109 3.3, 3.4 (。, ts的计算公式)P为阻尼角一

5、二、8 n闭环传递函数一仃,%(5)二阶最佳系统二=?(6)已知单位阶跃响应曲线及性能指标-参数。.高阶系统近似二阶系统的条件(了解)。.线性系统稳定的充要条件(取决于闭环零、极点？).劳斯判据(1)已知系统的特征方程，判稳定，并确定正实部根的数目；例如：设系统的特征方程为s4 + 3s3 + 2s2 + 3s十2 = 0 ,试判别其稳定性，并确定正实部根的数目。(2)已知系统的传递函数，确定系统稳定时参数的取值范围；例如：某单位负反馈系统开环传递函数为Gk (s)=1 s(s 1)(-s 1)使用劳氏判据确定使闭环系统稳定的K的取值范围(3)积分环节个数和开环放大系数对稳定性的影响。.稳态误

6、差(1)系统的型别、阶数？(2)与稳态误差有关的因素。(3)在给定和扰动作用下的稳态误差的求取。例如：输入为叠加信号时，如r(t)=(1 + t+t2) 1(t),系统G(s)=的稳态误差？s(s 1)(s 2)(4)减少或消除给定输入作用下的稳态误差 essr (增大系统的 开环传递系数或增加前向通道所含积分环节的数目 )(随动控制系统essr是主要 的)减少或消除扰动输入作用下的稳态误差essd (增加扰动作用点前的前向通道开环增益或增大扰动作用点前的前向通道积分环节的数目)(恒值控制系统essd是主要的) ss(5)复合控制。按给定输入补偿的复合控制(顺馈校正)、按扰动补偿的复合控制(前

7、馈控制)，其全补偿的条件是什么？第4章根轨迹法.绘制基本法则(10条)利用基本法则：判断是否在根轨迹上、有几条根轨迹等2例如：(1 )系统的开环传递函数为Gk(s) = K(s 22s+ 2),(s + 2)(s 2s+10)0Kg Eg ,该系统有几条根轨迹？趋于无穷远处的根轨迹有几条？(2)书中p.150第3题.草图(p.130 图 4.15、 p.145 例 4.14、 p.146 例 4.15、 p.150 习题4.4)。.求取闭环系统极点。.增加开环零、极点对根轨迹的影响。第5章频率特性法.频率特性的基本概念1例如：已知传递函数(s)=,输入正弦信号3s 1r(t) = 2sin(

8、t+ 45s),求系统的频率特性和稳态响应。. G(s) -G(j)、 A(。)、中(。)、R(。)、 I ( )例如：求如图所示电路的传递函数G(s)=匕,并求其频率特Ui(s)性、幅频特性、相频特性表达式。凡.各种典型环节幅相频率特性，其幅值、相角与频率的关系，其输入与输由的相位关系。包括：比列环节、积分环节、理想微分环节、一阶微分环节、二阶微分环节、振荡环节等注意：如果其他环节和延迟环节串联，不改变原有的幅频特性，例如已知系统的传递函数为 8 e/s,则其幅频特性A(o)应为8 3s+2.(3 )2+4.已知开环传递函数-定性绘制系统开环奈氏图(低频段80 ；图频段 一).已知开环传递函

9、数一定性绘制系统开环伯德图包括低频渐近线(斜率、高度)，转折频率、斜率变化，高频段.最小相位系统(1)已知传递函数能够判断是否为最小相位系统例如：A. G(s) =8-B.G(s) =8s- TOC o 1-5 h z 5s -25s 2x.x8s - 38s - 3C. G(s) = - D.G(s) = 5s 25s -2(2)已知最小相位系统开环对数幅频特性-G (s).用奈氏判据-判断系统的稳定性、确定闭环系统在s右半 平面的极点数(例子、p.231习题5.7) 注意：V = 0、V = 0.幅值穿越频率。屋、相位穿越频率8g的定义。1.稳定裕量： =180+中 Kc), ha =Lh

10、 = 20lg ha9 A( g)g(1) v =180+ 平(0c)0,判断稳定(2)求尸9.各频段与系统动态、稳态性能、抗干扰能力的关系(低、中、高频段)L( 3 )低频渐近线反映系统的稳态性能，应具有 -20dB/dec或-40dB/dec的斜率，并有一定的高度，以满足稳 态性能的要求。L(co)中频段，反映系统的动态性能，一般应具有-20dB/dec的斜率，并有一定的中频段宽度以保证足够的稳定裕量，系统具有较好的平稳性；中频段幅值穿越频率3 c的大小反映系统的快速性，由系统动态性能指标的要求来确 定。(3)二阶系统开环频域指标和动态性能之间的关系如：阻尼比，增大，相位裕量学增大，仃减小

11、；相位裕量, 一定，ts与九成反比。(4) L( co)高频段反映系统的抗干扰性能，应该有较大的斜 率。第6章控制系统的校正1.基本控制规律P (比例)、I (积分)、D (微分)PI、PD、PID中文是什么？所对应的控制器起什么作 用？.常见比例校正装置及特性传递函数-判装置类型例如：(.25s+1)(.2s+1)、02叱、O巴是超前校正、滞后校正、 (2.5s 1)(0.01s 1)0.01s 12.5s 1滞后-超前校正三种装置中的哪种？.串联校正(1)引入串联超前校正、串联滞后校正、串联滞后 -超前校 正后对系统有什么影响，例如幅值穿越频率快速性、相c对稳定性等。(2)分析法(3)常见

12、系统的期望特性 K例如：二阶期望系统 的幅值穿越频率 为多少？s(Ts 1)(K)(4)期望法(重点)Lc(s)=L(s)Lo(s)例如：(1)已知最小相位系统校正前的开环对数幅频特性以及期 望的开环对数幅频特性曲线，绘制校正装置的对数幅频特性 LcR ),求生校正前的系统开环传递函数、校正装置的传递函数、校正后的系统开环传递函数，求校正后系统的相位裕量(2)已知最小相位系统校正前的开环传递函数以及期望的 开环对数幅频特性曲线，绘制原系统的开环对数幅频特性 L0(。)和校正装置的对数幅频特性Lc( ),求由此装置的传递函数，并说明该装置的类型，求校正后系统的相位裕量丫 o(3)最小相位系统校正

13、前的开环对数幅频特性曲线L0(和串联校正装置的对数幅频特性Lc(co)o绘制校正以后的开环对数幅频特性曲线Lk(co)；写由校正装置的传递函数、校正前的系统开环传递函数、校正后的系统开环传递函数；说 明系统校正前后性能的变化。(3) p.296 习题 6.153.并联校正校正的实质、思路第8章离散控制系统的分析和综合.采样定理. Z变换.脉冲传递函数的求取特别：离散控制系统闭环脉冲传递函数的求取。.离散控制系统稳定的充分必要条件.稳定性分析例如：某离散控制系统结构如图所示，其中G(s) = , H(s) = 2,s(s 1)Ts=1so (1)求此系统的闭环脉冲传递函数；(2)判断此系统是否稳定一些离散控制系统的结构图(1)R(s)(3)R(s)TsC(s).稳态误差的求取题型：1、单项选择题(共10小题，每小题2分，共20分)2、填空题(共10小题，每小题2分，共20分)3、简答题(共3小题，每小题8分，