自动控制原理课程总复习
自动控制复习
第一章自动控制的一般概念
1、自动控制的概念：在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、
设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。
2、反馈控制原理：在反馈控制系统中，控制装置对被控对象施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来
不断修正被控量与输入量之间的偏差，从而实现对被控对象进行控制的任务。
●反馈：把取出输出量送回到输入端，并与输入信号相比较产生偏差信号的过程
●反馈分为正反馈与负反馈。
●若反馈的信号是与输入信号相减，使产生的偏差越来越小，则称为负反馈；反之，则称为正反馈。
●反馈控制就是采用负反馈并利用偏差进行控制的过程，而且，由于引入了被控量的反馈信息，整个控制
过程成为闭合过程，因此反馈控制也称为闭环控制。
3、自动控制系统基本控制方式
●反馈控制方式：按偏差进行控制。具有抑制内外扰动对被控量产生影响的能力，有较高的控制精度。使
用的元件多，结构复杂，特别是系统性能分析和设计也较为麻烦
●开环控制方式：控制装置与被控对象之间只有顺向作用而无反向联系的控制过程。系统输出量不会对系
统的控制作用发生影响。
?按给定量控制的开环控制系统
?按扰动控制的开环控制系统
●复合控制方式
4、自动控制系统分类
●分类方法
?按控制方式：开环控制、反馈控制、复合控制等
?按元件类型：机械系统、电气系统、液压系统、气动系统、生物系统等
?按系统功用：温度控制系统、压力控制系统、位置控制系统等
?按系统特性：线性系统和非线性、连续系统和离散系统、定常系统和时变系统、确定性系统和不确定性
系统等
?按输入量变化规律：恒值控制系统、随动系统和程序控制系统
5、对控制系统的基本要求：稳定性、快速性和准确性，即稳、准、快。
第二章控制系统的数学模型
1、数学模型
●时域：微分方程、差分方程和状态方程
●复数域：传递函数、结构图
●频域：频率特性
2、线性系统：用线性微分方程描述的元件或系统，称为线性元件或线性系统。
3、线性系统的基本特性：可以应用叠加原理，即具有可叠加性和均匀性（或齐次性）
4、传递函数
●定义：线性定常系统的传递函数，定义为零初始状态条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变
换之比
●性质P30
5、结构图的等效变换与简化（重点）
●详见P45-51
6、信号流图的绘制（重点）
●详见P53-60
第三章线性系统的时域分析法
1、典型输入信号
●见P71表3-1
2、动态过程与稳态过程
●动态过程：系统在典型输入信号作用下，系统输出量从初始状态到最终状态的响应过程。动态过程可提
供系统稳定性信息以及响应速度及阻尼情况
●稳态过程：系统在典型输入信号作用下，当时间t趋于无穷时，系统输出量的表现方式。表征系统输出
量复现输入量的程度，提供系统有关稳态误差的信息用稳态性能描述
3、动态性能与稳态性能
●动态性能指标：延迟时间、上升时间、峰值时间、调节时间、超调量（详见P73）
●稳态误差是系统控制精度或抗扰动能力的一种度量
4、一阶系统时域分析
●动态性能指标td=0.69T，tr=2.20T，ts=3T
●一阶系统对典型输入信号的输出响应（详见P76表3-2）
5、二阶系统时域分析
●数学模型标准形式
●欠阻尼、临界阻尼、过阻尼判别
●欠阻尼二阶系统各特征参量之间的关系（见P81 图3-11）
●二阶系统参量计算
6、线性系统稳定性分析
●稳定性：系统在扰动消失后，由初始偏差恢复到原平衡状态的性能
●线性系统充分必要条件
7、劳斯稳定判据（重点）详见P100-107
8、稳态误差的计算见P108-109
9、系统类型判别见P109
10、输入信号作用下的稳态误差（详见P112 表3-6）
第四章线性系统根轨迹法
1、根轨迹：简称根迹，是开环系统某一参数从零变到无穷时，闭环系统特征方程式的根在s平面上变化的根迹
2、根轨迹方程（详见P146-147）
●相角条件
●模值条件
3、根轨迹的绘制（重点）（详见P147-159）
4、广义根轨迹
●常规根轨迹：负反馈系统中K*变化时的根轨迹（180度根轨迹）
●参数根轨迹：以非开环增益为可变参数绘制的根轨迹
●零度根轨迹（详见P165-167）
5、系统性能分析
●主导极点：既接近虚轴，又不十分接近闭唤零点的闭环极点
●偶极子：闭环零、极点相距很近
●闭环系统零极点对时间响应性能的影响（详见P170）
第五章线性系统频域分析
1、频率特性的几何表示（详见P190-191）
●幅相频率特性曲线
●对数频率特性曲线（伯德曲线或伯德图）
?线性分度、对数分度
●对数幅相曲线
2、典型环节（详见P192）
3、典型环节的频率特性（重点详见P192-204）
●开环幅相曲线的绘制（P198 三个重要因素，P201 绘制规律）
●开环对数频率特性曲线（P202 绘制方法，P203 交接频率变化表）
4、奈氏稳定判据（详见P210-214）Z=P-R=P-2N R=2N=2(N+-N-)
5、稳定裕度
●相角裕度γ——截止频率ωc 含义
●幅值裕度h——穿越频率ωx 含义
第六章线性系统校正方法
1、校正：在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置，是系统整个特性发生变化，从而满足给
定的各项性能指标
2、 频域指标与时域指标转换（详见P244）
3、 校正方式
● 校正装置的连接：串联校正、反馈校正、前馈矫正和复合校正（特点） ● 校正相位类型：超前校正、滞后校正
● 电气元件组成校正装置的类型：有源校正、无源校正（相角超前）
? 为了避免功率损耗，无缘串联校正装置通常安置在前向通路中能量较低的部位上 ? 由于反馈信号通常由系统输出端或放大器输出级供给，信号是从高功率点传向低功率点，因此反馈
矫正一般无需附加放大器。此外，反馈校正尚可消除系统原有部分参数波动对系统性能的影响
4、 校正基本控制规律（详见P146-248）
● 比例（P ）控制规律实质上是一个具有可调增益的放大器。在信号变换过程中，P 控制器只改变信号的
增益而不影响其相位
● 比例-微分（PD ）控制规律：能反映输入信号的变化趋势，产生有效的早期修正信号，以增加系统的阻
尼程度，从而改善系统的稳定性
● 积分（I ）控制规律：串联校正时，可提高系统型别，有利于系统稳态性能的提高，但是系统增加了一
个位于原点的开环极点，使信号产生90°的相位滞后，与系统稳定性不利 ● 比例-积分（PI ）控制规律：
● 比例-积分-微分（PID ）控制规律（重点） 5、 画幅相曲线（重点）
第七章 线性离散系统分析与校正
1、 连续系统：如果控制系统中的所有信号都是时间变量的连续函数，换句话说，这些信号在全部时间上都是已
知的，则这样的系统称为连续时间系统，简称连续系统 2、 离散系统：如果控制系统中有一处或几处信号是遗传脉冲或数码，换句话说，这些信号仅定义在离散时间上，
则这样的系统成为离散时间系统，简称离散系统
3、 采样：在采样控制系统中，把连续信号转变为脉冲序列的过程称为采样过程
● 周期采样：在有规律的间隔上，系统取到了离散信息 ● 随机采样：信息之间的间隔是时变的，或是随机的
4、 信号复现过程：在采样控制系统中，把脉冲序列转变为连续信号的过程
5、 保持器的意义：采用保持器不仅因为需要实现两种信号之间的转换，也是因为采样器输出的是脉冲信号e*
（t ），如果不经滤波将其恢复成连续信号，则e*（t ）中的高频分量相当于给系统中的连续部分加入了噪声，不但影响控制质量，严重时会加剧机械部件的磨损
6、 香农采样定理：如果采样器的输入信号e （t ）具有有限带宽，并且有直到ωh 的频率分量，则使信号e （t ）
圆满地从采样信号e*（t ）中恢复过来的采样周期T ，满足下列条件：
h
22T ω
π≤
7、 零阶保持器：一种按常值外推的保持器，它把前一采样时刻nT 的采样值e （nT ）（因为在各采样点上，e*（nT ）
=e （nT ））一直保持到下一采样时刻（n+1）T 到来之前，从而使采样信号e*（t ）变成阶梯信号eh （t ） ● 传递函数
● 特性：低通特性、相角滞后特性、时间滞后特性
襄樊学院2008-2009学年度上学期《自动控制原理1》
课程类别：必修课 适用专业：自动化专业 试卷编号： A
一、简答题（每题4分，共20分）
1、什么是自动控制？
2、什么是线性时变控制系统？
3、什么是控制系统的传递函数？
4、在控制理论分析中，作用于控制系统的典型输入信号有哪几种？
5、什么是离散控制系统？
二、填空题（每空1分，共15分）
1、控制系统的基本控制方式有： 、 、 。 2
、根据描述控制系统的变量不同，控制系统的数学模型有： 、
、 。
3、改善二阶系统的性能常用
和 二种控制方法。 4、根据根轨迹绘制法则，根轨迹的起点起始于 ，根轨迹的终点终止于 。
5、根据对数频率稳定判据判断系统的稳定性，当幅频特性穿越0db 线时，对应的相角裕度γ＜0，这时系统是 ；当相频特性穿越－180。线时，对应的幅频特性h ＜0，这时系统是 。
6、在频域设计中，一般地说，开环频率特性的低频段表征了闭环系统的 ；开环频率特性的中频段表征了闭环系统的 ；开环频率特性的高频段表征了闭环系统的 ；
三、作图题（共15分）
1、知己系统开环零、极点分布如图所示，试概略绘出相应的闭环系统根轨迹图。
(每题3分，共9分)
2、试根据奈氏稳定判据，判断图4、图5所示曲线对应的闭环系统的稳定性。（每题3分，共6分）（式中：K＞1；T1、T2 、T＞0）
四、已知系统闭环传递函数为：
9
4.2
18
)
(
2+
+
=
Φ
s
s
s求系统的增益、阻尼比、自然振荡频率，并指出该系统动态过程曲线的特征。(9分)
五、求图6所示控制系统的传递函数
)
(
)
(
)
(
s
R
s
C
s=
Φ（10分）
图6
六、设单位负反馈系统的开环传递函数为：
1
)
(
2
1
)1
(
)
(
)1(
2
1
-
=
+
+
=
TS
k
s
G
ST
S
T
k
s
G）
（
)
25
6
)(
4
)(
2
(
)
(
2+
+
+
+
=
S
S
S
S
K
s
G，试用劳斯判据确定K为多大
值时，将使系统振荡，并求出振荡频率。（10分）
七、图7为某控制系统阶跃单位响应h(t)波形，试根据图中所示，求系统的阻尼
系数ξ和自然振荡频率ωn，和系统的闭环传递函数（13分）
（提示：
2
1
1
%
100
%2
ξ
ω
π
δξ
ξπ
-
=
?
=-
-
n
p
t
e ）
图7
八、用Z变换法求解差分方程：（8分）
y(k+2)－2y(k+1)+ y(k)=0
y(0)=y(1)=1 （
a
z
z
a
Z T
t
-
=
?
?
?
?
?
?
提示：）
自动控制原理复习提纲
《自动控制原理》课程概念性知识复习提纲详细版 第一章： 1.自动控制的任务（背）：是在没有人直接参与下，利用控制装置操纵被控对象，使被控量等于给定值。 2.自动控制基本方式一.按给定值操纵的开环控制二.按干扰补偿的开环控制三.按偏差调节的闭环控制 3.性能要求：稳快准 第二章： 4.微分方程的建立：课后2.5 5.传递函数定义（背） 线性定常系统（或元件）的传递函数为在零初始条件下，系统（或元件）的输出变量拉氏变换与输入变量拉氏变换之比。 这里的零初始条件包含两方面的意思，一是指输入作用是在t=0以后才加于系统，因此输入量及其各阶导数，在t=0-时的值为零。二是指输入信号作用于系统之间系统是静止的，即t＝0-时，系统的输出量及其各阶导数为零。这是反映控制系统的实际工作情况的，因为式（2-38）表示的是平衡工作点附近的增量方程，许多情况下传递函数是能完全反映系统的动态性能的。 6.结构图化简：课后2.14（结构图化简一道大题，梅森公式化简一道大题） 复习要点
7.几种传递函数（要求：懂得原理）一.输入信号r(t)作用下的系统闭环传递函数 二.干扰信号n(t)作用下的系统闭环传递函数 三.闭环系统的误差传递函数 8.阶跃响应，脉冲响应，传递函数之间的关系 阶跃响应：H(s)= 1s 单位斜坡响应：t C （s ）=21 s 单位脉冲响应：K(s)=Φ(s) 11()()()H s s K s s s =Φ?=? 211 ()()()t C s s H s s s =Φ?=? 综合可得 K(s)=sH(s) H(s)=s t C 第三章： 9.阶跃响应的性能指标有哪些，各个性能指标的意义是什么。
自动控制原理课程总结
自动控制原理课程总结 20091334023张杰 作为一门电子信息类的学生，专业的培养目标就是要求我们能够设计简单的控制电路，加之自己对单片机的兴趣，因此有必要学习自动控制原理这门课程。第一节课老师的一些理念我非常的认同，比如一门课程要把握这门课的整体框架，即这门课多的灵魂所在，毕竟我们学的东西很多，如果不每天使用这些，一段很长的时间以后我们又能够记得多少呢，把握一门课的整体框架很重要；还有就是老师强调的就是要培养自己快速学习的能力，这个世界有很多东西要学，我们所处的IT行业新知识的更新速度更是飞快，以后在工作岗位上的许多知识技能都要从头开始，一个人最大的竞争优势就是能在最短的时间内掌握应有的技能……当时我就暗暗高兴，觉得选修这门课时明智之举。 没有拿到书以前我所认为的子偶那个控制原理就是讲一些自动控制的某些方法，等接触到这门课程才发现这门课程用到了还多的方面的基本知识，深入了解之后才知道这门课程讲的是一些控制原理的一些原理，自动控制原理的思路，一些数学模型，以及线性系统的分析…… 本书的第一章对自动控制原理做了一个概述，正如老师所讲，学一门课程要先了解这门课程的整体结构，反馈的控制就是本书的重点，其基本原理是取被控量的反馈信息，用以不断地修正被控量与输入量之间的误差，从而实现对被控对象进行控制的任务。课程的主要内容包括：自动控制系统的基本组成和结构、自动控制系统的性能指标，自动控制系统的类型（连续、离散、线性、非线性等）及特点、自动控制系统的分析（时域法、频域法等）和设计方法等。这就是本书的整体框架。 第二章刚开始讲的就是《信号与系统》的主要内容，傅里叶变换和拉普拉斯变换的规则和性质，这是自动控制原理的基础与基本的数学工具。在给定的最小RLC无源网络中了解了线性微分方程的建立以及控制系统微分方程的建立以及求解方法。接着是控制系统的复数域数学模型，再次加强了传递函数的概念，我们接下来研究的好多性质都是围绕传递函数进行的，这是一个很重要的概念。在控制系统的结构图和信号的流图这节中我是真正掌握了控制原理图的读图方法，解答了我以前学《信号与系统》与系统时读不懂结构图的困惑，顿时豁然开朗。方框图和信号流图的变换和化简讲了好多的性质，对我们以后读懂结构图打下的基础，其中有许多法则在这里就不列出了，毕竟这不是这篇课程总结的目的。我感觉有个梅森公式很有用，有了这个公式，我们以后在解题时就可以省去好多的不必要浪费的时间，直接套用公式就可以求出传递函数，对解大题时分析思路有很大的帮助。 在确定系统的数学模型之后，我们可以用时域分析法，根轨迹法或频域分析法来分析线性系统的性能，第三章讲的就是线性系统的时域分析法，首先应掌握典型的输入输出信号，以及什么是动态和稳态过程以及它们的性能。重点是线性连续系统的动态过程分析。一阶系统的分析是指一阶微分方程作为运动方程的控制系统，需要掌握的内容是一届系统对典型输入信号的输出响应。二阶系统是指以二阶微分方程作为运动方程的控制系统，以二阶系统的单位阶跃响应为例，分别研究了欠阻尼的单位阶跃响应，临界阻尼，过阻尼二阶系统的单位阶跃响应。
《自动控制原理》课程考试复习要点
《自动控制原理》课程考试复习要点 第1章控制原理绪论 一、主要内容 1、自动控制的概念，控制系统中各部分名称及概念 2、开环控制于闭环控制的区别，负反馈原理 3、系统的分类 4、方框图绘制（原理图） 5、对自动控制系统的一般要求（稳、准、快） 二、自动控制概念中的基本知识点 1、闭环系统（或反馈系统）的特征：采用负反馈，系统的被控变量对控制作用有直接影响，即被控变量对自己有控制作用。 2、典型闭环系统的功能框图。 自动控制在没有人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程按照预定的规律运行。 自动控制系统由控制器和被控对象组成，能够实现自动控制任务的系统。 被控制量在控制系统中．按规定的任务需要加以控制的物理量。 控制量作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星．也称控制输入。 扰动量干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量，也称扰动输入或干扰掐入。 反馈通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端，与输入信号相比较。反送到输入端的信号称为反馈信号。 负反馈反馈信号与输人信号相减，其差为偏差信号。 负反馈控制原理检测偏差用以消除偏差。将系统的输出信号引回插入端，与输入信号相减，形成偏差信号。然后根据偏差信号产生相应的控制作用，力图消除或减少偏差的过程。 开环控制系统系统的输入和输出之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响，这样的系统称为开环控制系统。开环控制又分为无扰动补偿和有扰动补偿两种。 闭环控制系统凡是系统输出端与输入端存在反馈回路，即输出量对控制作用有直接影响的系统，叫作闭环控制系统。 自动控制原理课程中所讨论的主要是闭环负反馈控制系统。 复合控制系统复合控制系统是一种将开环控制和闭环控制结合在一起的控制系统。它在闭环控制的基础上，用开环方式提供一个控制输入信号或扰动输入信号的顺馈通道，用以提高系统的精度。 自动控制系统组成组成一个自动控制系统通常包括以下基本元件 1．给定元件给出与被控制量希望位相对应的控制输入信号(给定信号)，这个控制输入信号的量纲要与
自动控制原理复习资料——卢京潮版第二章
第二章：控制系统的数学模型 §2.1 引言 ·系统数学模型－描述系统输入、输出及系统内部变量之间关系的数学表达式。 ·建模方法? ??实验法（辩识法）机理分析法 ·本章所讲的模型形式?? ?复域：传递函数 时域：微分方程 §2.2控制系统时域数学模型 1、 线性元部件、系统微分方程的建立 （1）L-R-C 网络 C r u R i dt di L u +?+?= ↓c i C u =?& c c c u u C R u C L +'??+''??= 11c c c r R u u u u L LC LC '''∴++= ── 2阶线性定常微分方程 （2）弹簧—阻尼器机械位移系统 分析A 、B 点受力情况 02B 0A A A i 1x k )x x f()x x (k =-=-∴&& 由 A 1A i 1x k )x x (k =- 解出01 2 i A x k k x x - =
代入B 等式：02001 2 i x k )x x k k x f(=-- &&& 0201 2 i x k x )k k 1f(x f ++ =?&& 得：()i 1021021x fk x k k x k k f &&=++ ── 一阶线性定常微分方程 （3）电枢控制式直流电动机 电枢回路：b a E i R u +?=┈克希霍夫 电枢及电势：m e b C E ω?=┈楞次 电磁力矩：i C M m m ?=┈安培 力矩方程：m m m m m M f J =+?ωω& ┈牛 顿 变量关系：m m b a M E i u ω- --- 消去中间变量有： a m m m m u k T =+ωω& [][]?? ?? ?+?=+?=传递函数时间函数 C C f R C k C C f R R J T m e m m m m e m m m （4）X-Y 记录仪（不加内电路）
自动控制原理总复习资料解答题
∑??=i i i s s Q s H ) ()(1 )(第一章：1 闭环系统（或反馈系统）的特征：采用负反馈，系统的被控变量对控制作用有直接影响，即被控变量对自己有控制作用 。2 典型闭环系统的功能框图。 自动控制 在没有人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程按照预定的规律运行。 自动控制系统 由控制器和被控对象组成，能够实现自动控制任务的系统。 被控制量 在控制系统中．按规定的任务需要加以控制的物理量。 控制量 作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星．也称控制输入。 扰动量 干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量，也称扰动输入或干扰掐入。 反馈 通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端，与输入信号相比较。反送到输入端的信号称为反馈信号。 负反馈 反馈信号与输人信号相减，其差为偏差信号。 负反馈控制原理 检测偏差用以消除偏差。将系统的输出信号引回插入端，与输入信号相减，形成偏差信号。然后根据偏差信号产生相应的控制作用，力图消除或减少偏差的过程。 开环控制系统 系统的输入和输出之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响，这样的系统称为开环控制系统。开环控制又分为无扰动补偿和有扰动补偿两种。 闭环控制系统 凡是系统输出端与输入端存在反馈回路，即输出量对控制作用有直接影响的系统，叫作闭环控制系统。 自动控制原理课程中所讨论的主要是闭环负反馈控制系统。 复合控制系统 复合控制系统是一种将开环控制和闭环控制结合在一起的控制系统。它在闭环控制的基础上，用开环方式提供一个控制输入信号或扰动输入信号的顺馈通道，用以提高系统的精度。 自动控制系统组成 闭环负反馈控制系统的典型结构如图1．2所示。组成一个自动控制系统通常包括以下基本元件 1．给定元件 给出与被控制量希望位相对应的控制输入信号(给定信号)，这个控制输入信号的量纲要与主反馈信号的量纲相同。给定元件通常不在闭环回路中。2．测量元件 测量元件也叫传感器，用于测量被控制量，产生与被控制量有一定函数关系的信号。被控制量成比例或与其导数成 比例的信号。测量元件的精度直接影响控制系统的精度应使测量元件的精度高于系统的精度，还要有足够宽的频带。3．比较无件 用于比较控制量和反馈量并产生偏差信号。电桥、运算放大器可作为电信号的比较元件。有些比较元件与测量元件是结合在一起的，如测角位移的旋转变压器和自整角机等。4．放大元件 对信号进行幅值或功率的放大，以及信号形式的变换．如交流变直流的相敏整流或直流变交流的相敏调制。5．执行元件 用于操纵被控对象，如机械位移系统中的电动机、液压伺服马达、温度控制系统中的加热装置。执行元件的选择应具有足够大的功率和足够宽的频带。6．校正元件 用于改善系统的动态和稳态性能。根据被控对象特点和性能指标的要求而设计。校正元件串联在由偏差信号到被控制信号间的前向通道中的称为串联校正；校正元件在反馈回路中的称为反馈校正。7．被控对象 控制系统所要控制的对象，例如水箱水位控制系统中的水箱、房间温度控制系统中的房间、火炮随动系统中的火炮、电动机转速控制系统中电机所带的负载等。设计控制系统时，认为被控对象是不可改变的，它的输出即为控制系统的被控制量。8．能源元件 为控制系统提供能源的元件，在方框图中通常不画出。 对控制系统的基本要求1．稳定性 稳定性是系统正常工作的必要条件。2．准确性 要求过渡过程结束后，系统的稳态精度比较高，稳态误差比较小．或者对某种典型输入信号的稳态误差为零。3．快速性 系统的响应速度快、过渡过程时间短、超调量小。系统的稳定性足够好、频带足够宽，才可能实现快速性的要求。 第二章：1、建立系统的微分方程。2、绘制动态框图并求传递函数。3、传递函数 在零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为传递函数。传递函数的概念适用于线性定常单输入、单输出系统。求传递函数通常有两种方法：对系统的微分方程取拉氏变换，或化简系统的动态方框图。对于由电阻、电感、电容元件组成的电气网络，一般采用运算阻抗的方法求传递函数。4、结构图的变换与化简 化简方框图是求传递函数的常用方法。对方框图进行变换和化简时要遵循等效原则：对任一环节进行变换时， 变换前后该环节的输人量、输出量及其相互关系应保持不变。化简方框图的主要方法就是将串联环节、并联环节和基本反馈环节用一个等效环节代替。化简方框图的关键是解除交叉结构，即移动分支点或相加点，使被简化的环节中不存在与外部直
自动控制原理复习资料
∑??=i i i s s Q s H ) ()(1 )(第一章：1 闭环系统（或反馈系统）的特征：采用负反馈，系统的被控变量对控制作用有直接影响，即被控变量对自己有控制作用 。2 典型闭环系统的功能框图。 自动控制 在没有人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程按照预定的规律运行。 自动控制系统 由控制器和被控对象组成，能够实现自动控制任务的系统。 被控制量 在控制系统中．按规定的任务需要加以控制的物理量。 控制量 作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星．也称控制输入。 扰动量 干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量，也称扰动输入或干扰掐入。 反馈 通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端，与输入信号相比较。反送到输入端的信号称为反馈信号。 负反馈 反馈信号与输人信号相减，其差为偏差信号。 负反馈控制原理 检测偏差用以消除偏差。将系统的输出信号引回插入端，与输入信号相减，形成偏差信号。然后根据偏差信号产生相应的控制作用，力图消除或减少偏差的过程。 开环控制系统 系统的输入和输出之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响，这样的系统称为开环控制系统。开环控制又分为无扰动补偿和有扰动补偿两种。 闭环控制系统 凡是系统输出端与输入端存在反馈回路，即输出量对控制作用有直接影响的系统，叫作闭环控制系统。 自动控制原理课程中所讨论的主要是闭环负反馈控制系统。 复合控制系统 复合控制系统是一种将开环控制和闭环控制结合在一起的控制系统。它在闭环控制的基础上，用开环方式提供一个控制输入信号或扰动输入信号的顺馈通道，用以提高系统的精度。 自动控制系统组成 闭环负反馈控制系统的典型结构如图1．2所示。组成一个自动控制系统通常包括以下基本元件 1．给定元件 给出与被控制量希望位相对应的控制输入信号(给定信号)，这个控制输入信号的量纲要与主反馈信号的量纲相同。给定元件通常不在闭环回路中。2．测量元件 测量元件也叫传感器，用于测量被控制量，产生与被控制量有一定函数关 系的信号。被控制量成比例或与其导数成比例的 信号。测量元件的精度直接影响控制系统的精度应使测量元件的精度高于系统的精度，还要有足够宽的频带。3．比较无件 用于比较控制量和反馈量并产生偏差信号。电桥、运算放大器可作为电信号的比较元件。有些比较元件与测量元件是结合在一起的，如测角位移的旋转变压器和自整 角机等。4．放大元件 对信号进行幅值或功率的 放大，以及信号形式的变换．如交流变直流的相敏整流或直流变交流的相敏调制。5．执行元件 用于操纵被控对象，如机械位移系统中的电动机、液压伺服马达、温度控制系统中的加热装置。执行元件的选择应具有足够大的功率和足够宽的频带。6．校正元件 用于改善系统的动态和稳态性能。根据被控对象特点和性能指标的要求而设计。校正元件串联在由偏差信号到被控制信号间的前向通道中的称为串联校正；校正元件在反馈回路中的称为反馈校正。7．被控对象 控制系统所要控制的对象，例如水箱水位控制系统中的水箱、房间温度控制系统中的房间、火炮随动系统中的火炮、电动机转速控制系统中电机所带的负载等。设计控制系统时，认为被控对象是不可改变的，它的输出即为控制系统的被控制量。8．能源元件 为控制系统提供能源的元件，在方框图中通常不画出。 对控制系统的基本要求1．稳定性 稳定性是系统正常工作的必要条件。2．准确性 要求过渡过程结束后，系统的稳态精度比较高，稳态误差比较小．或者对某种典型输入信号的稳态误差为零。3．快速性 系统的响应速度快、过渡过程时间短、超调量小。系统的稳定性足够好、频带足够宽，才可能实现快速性的要求。 第二章：1、建立系统的微分方程，绘制动态框图并求传递函数。3、传递函数 在零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为传递函数。传递函数的概念适用于线性定常单输入、单输出系统。求传递函数通常有两种方法：对系统的微分方程取拉氏变换，或化简系统的动态方框图。对于由电阻、电感、电容元件组成的电气网络，一般采用运算阻抗的方法求传递函数。4、结构图的变换与化简 化简方框图是求传递函数的常用方法。对方框图进行变换和化简时要遵循等效原则：对任一环节进行变换时，变换前后该环节的输人量、输出量及其相互关系应保持不变。化简方框图的主要方法就是将串联环节、并联环节和基本反馈环节用一个等效环节代替。化简方框图的关键是解除交叉结构， 即移动分支点或相加点，使被简化的环节中不存在与外部直接相连的分支点和相加点。5、利用梅森(Mason)公式求传递函数。 )(s Q i 第i 条前向通路传递函数的乘积。?流图的特征式= 1 - 所有回路传递函数乘积之和+每两个互不接触回路传递函数乘 积之和-每三个 (1) ∑∑-+ b c c b a a L L L ..........条前向通路接触的回路 中处除去与第从余子式i ,??i 第三章：1、一阶系统对典型输入信号的输出响应。（单位）阶跃函数（Step function ）0,)(1≥t t ;（单位）斜坡函数（Ramp
自动控制原理总复习资料完美
第一章的概念 1、典型的反馈控制系统基本组成框图： 2、自动控制系统基本控制方式：(1)、反馈控制方式；(2)、开环控制方式；(3)、复合控制方式。 3、基本要求的提法：可以归结为稳定性、准确性和快速性。 第二章要求: 1、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法； 2、牢固掌握传递函数的概念、定义和性质； 3、明确传递函数与微分方程之间的关系； 4、能熟练地进行结构图等效变换； 5、明确结构图与信号流图之间的关系； 6、熟练运用梅逊公式求系统的传递函数； 例1 某一个控制系统动态结构图如下，试分别求系统的传递函数: ) ( ) ( , ) ( ) ( 1 2 1 1 s R s C s R s C ， ) ( ) ( , ) ( ) ( 2 1 2 2 S R S C s R s C 。 4 3 2 1 3 2 1 1 2 4 3 2 1 1 1 1 1 ) ( ) ( , 1 ) ( ) ( ) ( G G G G G G G s R s C G G G G s G s R s C - - = - = 串连补偿 元件 放大 元件 执行元 件 被控对 象 反馈补偿元件 测量元件 输出量 主反馈 局部反馈 输入量 －－
例2 某一个控制系统动态结构图如下，试分别求系统的传递函数： ) () (,)()(,)()(,)()(s N S E s R s E s N s C s R s C 。 例3： 将上图汇总得到： U i (s ) U o (s ) U o (s U (s 2I C (s ) -1 -1 -1 1/R 1 1/C 1s 1/C 2s 1/R 2 1()i t 2()i t 1()u t ()c t () r t 1R 2R 1C 2C +_ +_ + _Ka 11C s 21C s 21 R 1R ()R s () C s 1() U s 1()U s 1() U s 1() I s 1()I s 2() I s 2() I s 2()I s () C s (b) (t) i R (t) u r(t)111 =-?-=(t)]dt i (t)[i C 1 (t)u 2111(t) i R c(t) (t)u 22 1 =-?=(t)dt i C 1c(t)22 + _ + _ + -11C s 2 1R 21C s 1 1R ()R s () C s (s)H(s)(s)G G 1(s)(s)G G R(s)C(s)2121+=(s)H(s)(s)G G 1(s)G -N(s)C(s) 212+=∑?=n K K P P 1
2013-自动控制原理知识点总结
自动控制原理知识点总结 第一章 1?什么是自动控制？（填空） 自动控制：是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。 2. 自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空） 开环控制和闭环控制 3. 开环控制和闭环控制的概念？ 开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系 特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差，控制精度也不高。 闭环控制：控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对被控过程的影响。 主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。 掌握典型闭环控制系统的结构。开环控制和闭环控制各自的优缺点？ （分析题：对一个实际的控制系统，能够参照下图画出其闭环控制方框图。） 给定偵 反馈星 典型团环控制系统方框图 4. 控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断） （1）、稳定性：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力 （2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的 （3）、准确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值e ss来表征的 第二章 1. 控制系统的数学模型有什么？（填空） 微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性 2. 了解微分方程的建立？ （1）、确定系统的输入变量和输入变量 （2）、建立初始微分方程组。即根据各环节所遵循的基本物理规律，分别列写出相应的微分方程，并建立微分方程组 （3）、消除中间变量，将式子标准化。将与输入量有关的项写在方程式等号的右边，与输出量有关的项写在等号的左边 3. 传递函数定义和性质？认真理解。（填空或选择） 传递函数：在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换域系统输入量的拉普拉斯变
自动控制原理复习提纲
第一章绪论 1、基本概念 （1）自动控制：在没有人直接参与的情况下，利用控制器使被控对象（或过程）的某些物理量（被控量）自动地按预先给定的规律去运行。 （2）自动控制系统：能够实现自动控制任务的系统，由控制装置与被控对象组成。 （3）被控对象：指被控设备或过程。 （4）输出量，也称被控量：指被控制的量。它表征被控对象或过程的状态和性能，它又常常被称为系统对输入的响应。 （5）输入量：是人为给定的系统预期输出的希望值。 （6）偏差信号：参考输入与实际输出的差称为偏差信号，偏差信号一般作为控制器的输入信号。 （7）负反馈控制：把被控量反送到系统的输入端与给定量进行比较，利用偏差引起控制器产生控制量，以减小或消除偏差。 2、自动控制方式 （1）开环控制 开环控制系统指系统的输出量对系统的控制作用没有影响的系统。它分为按给定控制和按扰动控制两种形式。 按给定控制：信号由给定输入到输出单向传递。 按扰动控制（顺馈控制）：根据测得的扰动信号来补偿扰动对输出的影响。（2）闭环控制（反馈控制） 闭环控制系统指系统的输出量与输入端存在反馈回路，即输出量对控制作用有直接影响的系统。系统根据实际输出来修正控制作用，实现对被控对象进行控制的任务，这种控制原理称为反馈控制原理。 3、自动控制系统的分类 （1）按给定信号的特征分类 ①恒值控制系统：希望系统的输出维持在给定值上不变或变化很小。 ②随动控制系统：给定信号的变化规律是事先不确定的随机信号。 ③程序控制系统：系统的给定输入不是随机的，而是确定的、按预先的规律变化。
（2）按系统的数学模型分类 ?????? ??????→? ?? ???????? ????????→?????? ?????→???????????→??? ??? ??? 分析法分析法分析法分析法 时域法根轨迹法线性定常系统频域法线性系统状态空间法时域法线性时变系统状态空间法非本质非线性线性化法 描述函数法非线性系统本质非线性相平面法状态空间法 （3）按信号传递的连续性划分 ①连续系统：系统中的所有元件的输入输出信号均为时间的连续函数，所以又常称为模拟系统。这类系统常用微分方程来表示。 ②离散系统：系统中只要有一处的信号是脉冲序列或数字信号时，该系统就是离散系统。这类系统常用差分方程来表示。 （4）按系统的输入/输出信号的数量分类 ①单变量系统（SISO ）：指系统只有一个输入和一个输出。 经典控制理论研究的对象主要是单输入单输出的线性定常系统。 ②多变量系统（MIMO ）：指系统有多个输入或单个输出或多个输出。 多变量系统是现代控制理论研究的主要对象，在数学上以状态空间变量法和矩阵理论为主要研究工具。 4、绘制系统方框图 一般遵循以下步骤： ①搞清系统工作原理，判别系统控制方式； ②找出系统的被控对象及控制装置包含的各功能元件； ③确定系统输入量、输出量以及扰动量，然后按典型系统方框图的连接模式将各部分连接起来。 5、对控制系统的基本要求 三大性能指标： （1）稳定性：要求系统稳定，是系统正常工作的基本条件；
自动控制原理课程教学大纲
物理电子工程学院《自动控制原理》课程教学大纲课程编号：04210164 课程性质：专业必修课 先修课程：高等数学、函数变换、模拟电路、电路分析 总学时数：76 学分：4 适合专业：电子信息工程、机械与电子工程、机械自动化、电器自动化、通信、包装工程等专业 (一) 课程教学目标 自动控制理论是电子信息科学与技术专业的一门重要的专业基础课程。它侧重于理论角度，系统地阐述了自动控制科学和技术领域的基本概念和基本规律，介绍了自动控制技术从建模分析到应用设计的各种思想和方法，内容十分丰富。通过自动控制理论的教学，应使学生全面系统地掌握自动控制技术领域的基本概念、基本规律和基本分析与设计方法，以便将来胜任实际工作，具有从事相关工程和技术工作的基本素质，同时具有一定的分析和解决有关自动控制实际问题的能力。 (二) 课程的目的与任务 本课程是电子通信工程、机电一体化、包装工程等专业、工科及相关理科的必修基础课程。通过本课程的学习，使学生掌握自动控制的基础理论，并具有对简单连续系统进行定性分析、定量估算和初步设计的能力，为专业课学习和参加控制工程实践打下必要的基础。学生将掌握自动控制系统分析与设计等方面的基
本方法，如控制系统的时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、状态空间分析法、采样控制系统的分析等基本方法等。为各类计算机控制系统设计打好基础。 (三) 理论教学的基本要求 1、熟练掌握自动控制的概念、基本控制方式及特点、对控制系统性能的基本要求。 2、熟练掌握典型环节的传递函数、结构图化简或梅森公式以及控制系统传递函数的建立和表示方法，初步掌握小偏差线性化方法和通过机理分析建立数学模型的方法。 3、熟练掌握暂态性能指标、劳思判据、稳态误差、终值定理和稳定性的概念以及利用这些概念对二阶系统性能的分析，初步掌握高阶系统分析方法、主导极点的概念。 4、熟练掌握根轨迹的概念和绘制法则，并能利用根轨迹对系统性能进行分析，初步掌握偶极子的概念以及添加零极点对系统性能的影响。 5、熟练掌握频率特性的概念、开环系统频率特性Nyquist图和Bode图的画法和奈氏判据，掌握绝对稳定系统、条件稳定系统、最小相位系统、非最小相位系统、稳定裕量、频域性能指标的概念，以及频率特性与系统性能的关系。 6、熟练掌握校正的基本概念、基本校正方式和反馈校正的作用，初步掌握复合校正的概念和以串联校正为主的频率响应综合法，了解以串联校正为主的根轨迹综合法，掌握常用校正装置及其作用。 (四) 教学学时分配数
湖南大学自动控制原理复习总结(精辟)
自动控制理论（一）复习指南和要求【】
第二章 控制系统的数学模型复习指南与要点解析 要求： 根据系统结构图应用结构图的等效变换和简化或者应用信号流图与梅森公式求传递函数（方法不同，但同一系统两者结果必须相同） 一、控制系统3种模型，即时域模型----微分方程；※ 复域模型 ——传递函数；频域模型——频率特性。其中重点为传递函数。 系统输出量的拉氏变换式与输入量的拉氏变换式之比）和性质。 零初始条件下：如要求传递函数需拉氏变换，这句话必须的。 二、※※※结构图的等效变换和简化--- 实际上，也就是消去中间变量求取系统总传递函数的过程。 1．等效原则：变换前后变量关系保持等效，简化的前后要保持一致（P45） 2．结构图基本连接方式只有串联、并联和反馈连接三种。如果结构图彼此交叉，看不出3种基本连接方式，就应用移出引出点或比较点先解套，再画简。其中： ※引出点前移在移动支路中乘以()G s 。（注意：只须记住此，其他根据倒数关系导出即可） 引出点后移在移动支路中乘以1/()G s 。 相加点前移在移动支路中乘以1/()G s 。 相加点后移在移动支路中乘以()G s 。 [注]：乘以或者除以()G s ，()G s 到底在系统中指什么，关键看引出点或者相加点在谁的前后移动。在谁的前后移动，()G s 就是谁。 例1: ) 解法 1: 1) 3()G s 前面的引出点后移到3()G s 的后面（注：这句话可不写，但是必须绘制出下面的结构图，) 2) 消除反馈连接
) 3) 消除反馈连接 4) 得出传递函数 123121232123()()()() ()1()()()()()()()()() G s G s G s C s R s G s G s H s G s G s H s G s G s G s =+++ [注]：可以不写你是怎么做的，但是相应的解套的那步结构图必须绘制出来。一般，考虑到考试时间限制，化简结构图只须在纸上绘制出2-3个简化的结构图步骤即可，最后给出传递函数 () () C s R s =。。。。） 解法 2: 1()G s 后面的相加点前移到1()G s 前面，并与原来左数第二个相加点交换位置，即可解套，自己试一下。 [注]：条条大路通罗马，但是其最终传递函数 () () C s R s =一定相同） [注]：※※※比较点和引出点相邻，一般不交换位置※※※，切忌，否则要引线） 三. ※※※应用信号流图与梅森公式求传递函数 梅森公式： ∑=??=n k k k P P 1 1 式中，P —总增益；n —前向通道总数；P k —第k 条前向通道增益； △—系统特征式，即Λ+-+-=?∑∑∑f e d c b a L L L L L L 1 Li —回路增益； ∑La —所有回路增益之和； ∑LbLc —所有两个不接触回路增益乘积之和； ∑LdLeLf —所有三个不接触回路增益乘积之和； △k —第k 条前向通道的余因子式，在△计算式中删除与第k 条前向通道接触的回路。 [注] ：一般给出的是结构图，若用梅森公式求传递函数，则必须先画出信号流图。 注意2：在应用梅森公式时，一定要注意不要漏项。前向通道总数不要少，各个回路不要漏。 例2: 已知系统的方框图如图所示 。试求闭环传递函数C (s )/R (s ) (提示：应用信号流图及梅森公式) 解1） [注]
自动控制原理总复习资料(完美)
总复习 第一章的概念 1、典型的反馈控制系统基本组成框图： 2、自动控制系统基本控制方式：(1)、反馈控制方式；(2)、开环控制方式；(3)、复合控制方式。 3、基本要求的提法：可以归结为稳定性（长期稳定性）、准确性（精度）和快速性（相对稳定性）。 第二章要求: 1、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法； 2、牢固掌握传递函数的概念、定义和性质； 3、明确传递函数与微分方程之间的关系； 4、能熟练地进行结构图等效变换； 5、明确结构图与信号流图之间的关系； 6、熟练运用梅逊公式求系统的传递函数； 例1 某一个控制系统动态结构图如下，试分别求系统的传递函数: )()(,)()(1211s R s C s R s C ，) () (,)()(2122S R S C s R s C 。
4 3213211243211111)() (,1)()()(G G G G G G G s R s C G G G G s G s R s C --= -= 例2 某一个控制系统动态结构图如下，试分别求系统的传递函数： ) () (,)()(,)()(,)()(s N S E s R s E s N s C s R s C 。 例
例4、一个控制系统动态结构图如下，试求系统的传递函数。 X r 5 214323 211)()(W W W W W W S X S X r c ++= 例5 如图RLC 电路，试列写网络传递函数 U c (s)/U r (s). 解: 零初始条件下取拉氏变换： 例6某一个控制系统的单位阶跃响应为：t t e e t C --+-=221)(，试求系统的传递函数、微分方程和脉冲响应。 解：传递函数： )1)(2(2 3)(+++=s s s s G ，微分方程：)(2)(3)(2)(3)(2 2t r dt t dr t c dt t dc dt t c d +=++ 脉冲响应：t t e e t c 24)(--+-= 例7一个控制系统的单位脉冲响应为t t e e t C ---=24)(，试求系统的传递函数、微分方程、单位阶跃响应。 (t) )()() ()(2 2t u t u dt t du RC dt t u d LC r c c c =++11 )()()(2 ++==RCs LCs s U s U s G r c ) ()()()(2s U s U s RCsU s U LCs r c c c =++=?k K K P 1
自动控制原理复习.
第一章：1 闭环系统（或反馈系统）的特征：采用负反馈，系统的被控变量对控制作用有直接影响，即被控变量对自己有控制作用。2 典型闭环系统的功能框图。自动控制在没有人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程按照预定的规律运行。 自动控制系统由控制器和被控对象组成，能够实现自动控制任务的系统。 被控制量在控制系统中．按规定的任务需要加以控制的物理量。 控制量作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星．也称控制输入。 扰动量干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量，也称扰动输入或干扰掐入。反馈通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端，与输入信号相比较。反送到输入端的信号称为反馈信号。 负反馈反馈信号与输人信号相减，其差为偏差信号。 负反馈控制原理检测偏差用以消除偏差。将系统的输出信号引回插入端，与输入信号相减，形成偏差信号。然后根据偏差信号产生相应的控制作用，力图消除 或减少偏差的过程。 开环控制系统系统的输 入和输出之间不存在反馈 回路，输出量对系统的控 制作用没有影响，这样的 系统称为开环控制系统。 开环控制又分为无扰动补 偿和有扰动补偿两种。 闭环控制系统凡是系统输出端与输入端存在反馈回路，即输出量对控制作用有直接影响的系统，叫作闭环控制系统。 自动控制原理课程中所讨论的主要是闭环负反馈控制系统。 复合控制系统复合控制系统是一种将开环控制和闭环控制结合在一起的控制系统。它在闭环控制的基础上，用开环方式提供一个控制输入信号或扰动输入信号的顺馈通道，用以提高系统的精度。 自动控制系统组成闭环负反馈控制系统的典型结构如图1．2所示。组成一个自动控制系统通常包括以下基本元件 1．给定元件给出与被控制量希望位相对应的控制输入信号(给定信号)，这个控制输入信号的量纲要与主反馈信号的量纲相同。给定元件通常不在闭环回路中。2．测量元件测量元件也叫传感器，用于测量被控制量，产生与被控制量有一定函数关系的信号。被控制量成比例或与其导数成比例的信号。测量元件的精度直接影响控制系统的精度应使测量元件的精度高于系统的精度，还要有足够宽的频带。3．比较无件用于比较控制量和反馈量并产生偏差信号。电桥、运算放大器可作为电信号的比较元件。有些比较元件与测量元件是结合在一起的，如测角位移的旋转变压器和自整角机等。4．放大元件对信号进行幅值或功率的放大，以及信号形式的变换．如交流变直流的相敏整流或直流变交流的相敏调制。5．执行
自动控制原理作业答案1-7(考试重点)
红色为重点（2016 年考题） 第一章 1-2 仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。 解当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。反之，当合上关门开关时，电动机反转带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。系统方框图如下图所示。 1-4 题1-4 图为水温控制系统示意图。冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。试绘制系统方块图，并说明为了保持热水温度为期望值，系统是如何工作的？系统的被控对象和控制装置各是什么？ 解工作原理：温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温，并在温度控制器中与给定温度相比较，若低于给定温度，其偏差值使蒸汽阀门开大，进入热交换器的蒸汽量加大，热水温度升高，直至偏差为零。如果由于某种原因，冷水流量加大，则流量值由流量计测得，通过温度控制器，开大阀门，使蒸汽量增加，提前进行控制，实现按冷水流量进行顺馈补偿，保证热交换器出口的水温不发生大的波动。 其中，热交换器是被控对象，实际热水温度为被控量，给定量（希望温度）在控制器中设定；冷水流量是干扰量。 系统方块图如下图所示。这是一个按干扰补偿的复合控制系统。 1-5 图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量及各部件的作用，画出系统方框图。
解加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压Uc 的平方成正比，Uc 增高，炉温就上升，Uc 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压Uf。Uf 作为系统的反馈电压与给定电压Ur 进行比较，得出偏差电压Ue，经电压放大器、功率放大器放大成au 后，作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下，炉温等于某个期望值T° C，热电偶的输出电压Uf 正好等于给定电压Ur。此时，Ue=Ur-Uf=0， 故U1=Ua=0，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使Uc 保持一定的数值。这时，炉子 散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。 当炉膛温度T° C 由于某种原因突然下降（例如炉门打开造成的热量流失），则出现以下的控制过程,控制的结果是使炉膛温度回升，直至T°C 的实际值等于期望值为止。 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压ru （表征炉温的希望值）。系 统方框图见下图。 注意:方框图中被控对象和被控量放在最右边,检测的是被控量,非被控对象 第二章 2-2 设机械系统如图2—57 所示，其中x i 为输入位移，x o为输出位移。试分别列写各系统的微分方程式及传递函数。
5.自动控制原理考试复习笔记--本科生总结
自动控制原理复习总结笔记 一、 自动控制理论的分析方法： （1）时域分析法； （2）频率法； （3）根轨迹法； （4）状态空间方法； （5）离散系统分析方法； （6）非线性分析方法 二、系统的数学模型 (1)解析表达：微分方程；差分方程；传递函数；脉冲传递函数；频率特性；脉冲响应函数；阶跃响应函数 (2)图形表达：动态方框图（结构图）；信号流图；零极点分布；频率响应曲线；单位阶跃响应曲线 时域响应分析 一、对系统的三点要求： (1)必须稳定，且有相位裕量γ和增益裕量g K (2)动态品质指标好。p t 、s t 、r t 、σ% (3)稳态误差小，精度高 二、结构图简化——梅逊公式 例1、 解：方法一：利用结构图分析： ()()()()[]()()[]()s X s Y s R s Y s X s R s E 11--=+-=
方法二：利用梅逊公式 ? ? = ∑=n k K K P s G 1 )( 其中特征式 (11) ,,1 ,1 +- + -=?∑∑∑===Q f e d f e d M k j k j N i i L L L L L L 式中： ∑i L 为所有单独回路增益之和 ∑j i L L 为所有两个互不接触的单独回路增益乘积之和 ∑f e d L L L 为所有三个互不接触的单独回路增益乘积之和 其中，k P 为第K 条前向通路之总增益； k ? 为从Δ中剔除与第K 条前向通路有接触的项； n 为从输入节点到输出节点的前向通路数目 对应此例，则有： 通路：211G G P ?= ，11=? 特征式：312131211)(1G G G G G G G G ++=---=? 则： 3 121111)() (G G G G P s R s Y ++?= 例2：[2002年备考题]
自动控制原理总复习资料(完美)教学总结
自动控制原理总复习资料(完美)
总复习 第一章的概念 1、典型的反馈控制系统基本组成框图： 2、自动控制系统基本控制方式：(1)、反馈控制方式；(2)、开环控制方式；(3)、复合控制方式。 3、基本要求的提法：可以归结为稳定性（长期稳定性）、准确性（精度）和快速性（相对稳定性）。 第二章要求: 1、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法； 2、牢固掌握传递函数的概念、定义和性质； 3、明确传递函数与微分方程之间的关系； 4、能熟练地进行结构图等效变换； 5、明确结构图与信号流图之间的关系； 串连补偿 元件 放大 元件 执行元 件 被控对 象 反馈补偿元件 测量元件 输出量 主反馈 局部反馈 输入量 －－
6、熟练运用梅逊公式求系统的传递函数； 例1 某一个控制系统动态结构图如下，试分别求系统的传递函数 : ) ( ) ( , ) ( ) ( 1 2 1 1 s R s C s R s C ， ) ( ) ( , ) ( ) ( 2 1 2 2 S R S C s R s C 。 4 3 2 1 3 2 1 1 2 4 3 2 1 1 1 1 1 ) ( ) ( , 1 ) ( ) ( ) ( G G G G G G G s R s C G G G G s G s R s C - - = - = 例2 某一个控制系统动态结构图如下，试分别求系统的传递函数： ) ( ) ( , ) ( ) ( , ) ( ) ( , ) ( ) ( s N S E s R s E s N s C s R s C 。 例3： 1 () i t2() i t 1 () u t () c t () r t 1 R2R 1 C 2 C (t) i R (t) u r(t) 1 1 1= - ?- =(t)]dt i (t) [i C 1 (t) u 2 1 1 1 (s)H(s) (s)G G 1 (s) (s)G G R(s) C(s) 2 1 2 1 + = (s)H(s) (s)G G 1 (s) G - N(s) C(s) 2 1 2 + =