重庆大学(自动控制原理)课后答案,考研的必备

第一章绪论

重点：

1．自动控制系统的工作原理；

2．如何抽象实际控制系统的各个组成环节；

3．反馈控制的基本概念；

4．线性系统（线性定常系统、线性时变系统）非线性系统的定义和区别；

5．自动控制理论的三个基本要求：稳定性、准确性和快速性。

第二章控制系统的数学模型

重点：

1.时域数学模型--微分方程；

2.拉氏变换；

3.复域数学模型--传递函数；

4.建立环节传递函数的基本方法；

5.控制系统的动态结构图与传递函数；

6.动态结构图的运算规则及其等效变换；

7.信号流图与梅逊公式。

难点与成因分析：

1.建立物理对象的微分方程

由于自动化专业的本科学生普遍缺乏对机械、热力、化工、冶金等过程的深入了解，面对这类对象建立微分方程是个难题，讲述时

2.动态结构图的等效变换

由于动态结构图的等效变换与简化普遍只总结了一般原则，而没有具体可操作的步骤，面对变化多端的结构图，初学者难于下手。应引导学生明确等效简化的目的是解除反馈回路的交叉，理清结构图的层次。如图1中右图所示系统存在复杂的交叉回路，若将a点移至b点，同时将c点移至d点，同理，另一条交叉支路也作类似的移动，得到右图的简化结构图。

图1 解除回路的交叉是简化结构图的目的

3. 梅逊公式的理解

梅逊公式中前向通道的增益K P 、系统特征式?及第K 条前向通路的余子式K ?之间的关系仅靠文字讲述，难于理解清楚。需要辅以变化的图形帮助理解。如下图所示。

图中红线表示第一条前向通道，它与所有的回路皆接触，不存在不接触回路，故11=?。

第二条前向通道与一个回路不接触，回路增益44H G L -=，故

4421H G +=?。

第三条前向通道与所有回路皆接触，故13=?。 第三章 时域分析法

重点：

1. 一、二阶系统的模型典型化及其阶跃响应的特点；

2. 二阶典型化系统的特征参数、极点位置和动态性能三者间的相互关

系；

3. 二阶系统的动态性能指标（r t ，p t ，%σ，s t ）计算方法；

4. 改善系统动态性能的基本措施；

5. 高阶系统主导极点的概念及高阶系统的工程分析方法；

6. 控制系统稳定性的基本概念，线性定常系统稳定的充要条件；

7. 劳斯判据判断系统的稳定性；

8. 控制系统的误差与稳态误差的定义；

9. 稳态误差与输入信号和系统类型之间的关系；

10. 计算稳态误差的终值定理法和误差系数法；

11. 减少或消除稳态误差的措施和方法。

难点及分析：

1. 二阶典型化系统的特征参数、极点位置和动态性能三者间的相互关系 由图1，并结合下面的基本公式，可说明这三者间的关系。 峰值时间

d p t ωπ=，上升时间d r t ωθπ-=，调整时间n n s t ζωζω43~=， 最大超调量%%10021?=--ζζπ

σe

图1 极点位置）（21S S 与特征参数

n ωζ、的关系

2. 控制系统稳定性的基本概念 系统稳定性涉及平衡状态的稳定性和运动稳定性两个不同概念，可通过下面两图加以区别。图2示意平衡状态的稳定性；图3示意运动稳定性。

图2平衡状态稳定性示意 图3

运动稳定性示意

图2左边的锥体表示稳定的平衡态，右边的锥体则表示不稳定的平衡态。图3表示当扰动撤消后，锥体可平衡在多种不同的状态，究竟平衡在什么状态，不仅与系统自身特性有关还与初始状态有关，这是运动稳定性研究

的问题。也是非线性系统与线性定常系统差异点之一。由于线性定常系统只有一个平衡点，平衡状态稳定性与运动稳定性是同一个问题。