王建辉,顾树生自动控制原理课后题汇总

1-1试举几个开环与闭环自动控制系统的例子，画出它们的框图，并说明它们的工作原理，讨论其特点。

1-2闭环自动控制系统是由哪些环节组成的？各环节在系统中起什么作用？

1-3图P1-1所示，为一直流发电机电压自动控制系统。图中，1为发电机；2为减速器；

3为执行机构；4为比例放大器；5为可调电位器。

（1）该系统由哪些环节组成，各起什么作用？

（2）绘出系统的框图，说明当负载电流变化时，系统如何保持发电机的电压恒定。（3）该系统是有差还是无差系统？

（4）系统中有哪些可能的扰动？

U的极性接反，成为正反馈系统，对1-4图1-6所示闭环调速系统，如果将反馈电压

f

系统工作有什么影响？此时各环节工作于什么状态？电动机的转速能否按照给定值运行？

1-5图P1-2为仓库大门自动控制系统。试说明自动控制大门开启和关闭的工作原理。

如果大门不能全开或全关，则怎样进行调整？

图P1-1 电压自动控制系统

图P1-2 仓库大门控制系统

2-1 试求出图P2-1中各电路的传递函数。

图P2-1

2-2 试求出图P2-2中各有源网络的传递函数。

图P2-2

2-3 求图P2-3所示各机械运动系统的传递函数。 （1）求图（a ）的 ()()?=s X s X r c （2）求图（b ）的()

()

?=s X s X r c （3）求图（c ）的

()()?12=s X s X （4）求图（d ）的 ()()

?1=s F s X

图P2-3

2-4 图P2-4所示为一齿轮传动机构。设此机构无间隙、无变形，求折算到传动轴上的等效转动惯量、等效粘性摩擦系数和()()

()

s M s s W 2θ=

。

图P2-4 图P2-5

2-5 图P2-5所示为一磁场控制的直流电动机。设工作时电枢电流不变，控制电压加在励磁绕组上，输出为电机角位移，求传递函数()()

()

s u s s W r θ=。

2-6 图P2-6所示为一用作放大器的直流发电机，原电机以恒定转速运行。试确定传递函数

()

()

()s W s U s U r c =，设不计发电机的电枢电感和电阻。

图P2-6

2-7 已知一系统由如下方程组组成，试绘制系统方框图，并求出闭环传递函数。

()()()()()()[]()s X s W s W s W s W s X s X c r 87111--=

()()()()()[]s X s W s X s W s X 36122-= ()()()()[]()s W s W s X s X s X c 3523-= ()()()s X s W s X c 34=

2-8 试分别化简图P2-7和图P2-8所示的结构图，并求出相应的传递函数。

图P2-7 图P2-8

2-9 求如图P2-9所示系统的传递函数()()()s X s X s W r c =

1，()()

()

s X s X s W N c =2。

图P2-9

2-10 求如图P2-10所示系统的传递函数。

图P2-10

2-11 求图P2-11所示系统的闭环传递函数。

图P2-11

2-12 图P2-12所示为一位置随动系统，如果电机电枢电感很小可忽略不计，并且不计系统的负载和粘性摩擦，设r r u ?β=，c f u ?β=，其中r ?、c ?分别为位置给定电位计及反馈电位计的转角，减速器的各齿轮的齿数以N i 表示之。试绘制系统的结构图并求系统的传递函数：

()()

()

s s s W r c φφ=

图P2-12

2-13 画出图P2-13所示结构图的信号流图，用梅逊公式求传递函数：()()

()

s X s X s W r c =1，()()()

s N s X s W c =

2。

图P2-13

2-14 画出图P2-14所示系统的信号流图，并分别求出两个系统的传递函数

()()s X s X r c 11，()

()

s X s X r c 22。

图P2-14

3-1 一单位反馈控制系统的开环传递函数为()()

11

+=

s s s W K 。 求：（1）系统的单位阶跃响应及动态特性指标δ%、t r 、t S 、μ； （2）输入量x r （t ）=t 时，系统的输出响应；

（2）输入量x r （t ）为单位脉冲函数时，系统的输出响应。 3-2 一单位反馈控制系统的开环传递函数为()()

1+=

s s K s W k

K τ，其单位阶跃响应曲线如图

P3-1所示，图中的X m =1.25，t m =1.5s 。试确定系统参数K k 及 τ 值。

图P3-1

3-3 一单位反馈控制系统的开环传递函数为()()

n n

K s s s W ξωω22+=。已知系统的x r （t ）

=1（t ），误差时间函数为()t t e e t e 73.37.14.04.1---=，求系统的阻尼比ξ、自然振荡角频率n ω、系统的开环传递函数和闭环传递函数、系统的稳态误差。

3-4 已知单位反馈控制系统的开环传递函数为()()

1+=s s K s W k

K τ，试选择K k 及τ值以满足下列

指标。

当x r （t ）=t 时，系统的稳态误差e （∞）≤0.02； 当x r （t ）=1（t ）时，系统的δ%≤30%，t S （5%）≤0.3s 。

3-5 已知单位反馈控制系统的闭环传递函数为()2

2

22n

n n

B s s

s W ωξωω++=

，试画出以n ω为常

数、ξ为变数时，系统特征方程式的根在s 复平面上的分布轨迹。

3-6 一系统的动态结构图如图P3-2所示，求在不同的K k 值下（例如，K k =1、K k =3、K k =7）系统的闭环极点、单位阶跃响应、动态指标及稳态误差。

图P3-2

3-7 一闭环反馈控制系统的动态结构图如图P3-3所示。 （1）求当δ%≤20%、t S （5%）=1.8s 时，系统的参数K 1及τ值。

（2）求上述系统的位置误差系数K p 、速度误差系数K v 、加速度误差系数K a 及其相应的稳态误差。

图P3-3

3-8 一系统的动态结构图如图P3-4所示。 求 （1）1.0,021==ττ时，系统的%δ、%)5(s t

（2）0,1.021==ττ时，系统的%δ、%)5(s t

（3）比较上述两种校正情况下的暂态性能指标及稳态性能。

图P3-4

3-9 如图P3-5所示系统，图中的()s W g 为调节对象的传递函数，()s W c 为调节器的传递函

数。如果调节对象为()()()

1121++=

s T s T K s W g

g ，T 1 > T 2 ，系统要求的指标为：位置稳态误差

为零，调节时间最短，超调量%δ≤4.3 %，问下述三种调节器中哪一种能满足上述指标？其参数应具备什么条件？三种调节器为 （a ）()p c K s W =； (b) ()()

s

s K s W p c 1+=τ； (c) ()()

()

1121++=s s K s W p

c ττ。

图P3-5

3-10 有闭环系统的特征方程式如下，试用劳斯判椐判断系统的稳定性，并说明特征根在复平面上的分布。

（1）05042023=+++s s s （2）010042023=+++s s s （3）08862234=++++s s s s （4）0722********=-++-+s s s s s （5）0121222189323456=++++++s s s s s s 3-11 单位反馈系统的开环传递函数为

()()()()

1

5.0115.02

++++=

s s s s s K s W k k

试确定使系统稳定的K k 值范围。

3-12 已知系统的结构图如图P3-6所示，试用劳斯判椐确定使系统稳定的K f 值范围。

图P3-6

3-13 如果采用图P3-7所示系统，问τ取何值时，系统方能稳定？

3-14 设单位反馈系统的开环传递函数为()()()

s s s K

s W k 167.0133.01++=，要求闭环特征根的实

部均小于–1，求K 值应取的范围。

图P3-7

3-15 设有一单位反馈系统，如果其开环传递函数为 （1）()()()

15410

++=s s s s W k

（2）()()()()

1541.0102+++=

s s s s s W k

求输入量为()t t x r =和()2542t t t x r ++=时系统的稳态误差。 3-16有一单位反馈系统，系统的开环传递函数为()s

K s W k k =

。求当输入量为()221

t t x r =和

()t t x r ωsin =时，控制系统的稳态误差。

3-17有一单位反馈系统，其开环传递函数为()()

1510

3-+=

s s s s W k ，求系统的动态误差系数；并求

当输入量为()22

1

1t t t x r ++=时，稳态误差的时间函数()t e s 。

3-18 一系统的结构图如图P3-8所示，并设 ()()s s T K s W 1111+=，()()

s T s K s W 22

21+=。当扰动量分别以()s s N 1

=?、21s

作用于系统时，求系统的扰动稳态误差。

图P3-8

3-19 一复合控制系统的结构图如图P3-9所示，其中1231==K K ，T 2=0.25s ，K 2=2。

（1）求输入量分别为()1=t x r ，()t t x r =，()2

2

1t t x r =

时，系统的稳态误差； （2）求系统的单位阶跃响应，及其%δ，s t 值。

图P3-9 图P3-10

3-20 一复合控制系统如图P3-10所示，图中()bs as s W c +=2，()()()

s s s s W g 2.011.0110

++=。

如果系统由1型提高为3型系统，求a 值及b 值。

4-1 求下列各开环传递函数所对应的负反馈系统的根轨迹。 （1）)2)(1()3()(+++=

s s s K s W g K

（2）)

2)(3()

5()(+++=

s s s s K s W g K

（3）)

10)(5)(1()3()(++++=

s s s s K s W g K

4-2 求下列各开环传递函数所对应的负反馈系统的根轨迹。 （1）3

2)2()(2+++=

s s s K s W g K

（2）)

22)(2()(2+++=

s s s s K s W g

K

（3）)

22)(3()2()(2

++++=

s s s s s K s W g K

（4）)164)(1()1()(2++-+=

s s s s s K s W g K

（5）2

)125.0)(1()11.0()(+++=

s s s s K s W g K

4-3 已知单位负反馈系统的开环传递函数为

)

22)(1()(2+++=

s s Ts s K

s W K

求当4=K 时，以T 为参变量的根轨迹。 4-4 已知单位负反馈系统的开环传递函数为

)

1()

()(2

++=

s s a s K s W K 求当4

1

=

K 时，以a 为参变量的根轨迹。 4-5 已知单位负反馈系统的开环传递函数为

)

22)(16()(2

+++=

s s s K s W g

K

试用根轨迹法确定使闭环主导极点的阻尼比5.0=ξ和自然角频率2=n ω时g K 值。 4-6 已知单位正反馈系统的开环传递函数为

2

)4)(1)(1()(+-+=

s s s K s W g

K

试绘制其根轨迹。 4-7 设系统开环传递函数为

)

4)(2()1()(2

+++=

s s s s K s W g K

试绘制系统在负反馈与正反馈两种情况下的根轨迹。 4-8 设单位负反馈系统的开环传递函数为

)

11.0()

1()(2++=

s s s K s W K

如果要求系统的一对共轭主导根的阻尼系数为0.75，用根轨迹法确定 （1） 串联相位迟后环节，设15=a k 。 （2） 串联相位引前环节，设15=a k 。 4-9 已知单位负反馈系统的开环传递函数为

)

20)(4()(++=

s s s K s W g

K

设要求)/1(12s k v ≥、%25%≤δ、s t s 7.0≤，试确定串联引前校正装置的传递函数，并绘制校正前、后的系统根轨迹。

4-10 设单位负反馈系统的开环传递函数为

)

5)(4()(++=

s s s K s W g

K

要求校正后)/1(30s k v ≥、主导极点阻尼比707.0=ξ，试求串联迟后校正装置的传递函数。 4-11 已知负反馈系统的开环传递函数为

)

12()(+=

s s K

s W K

要使系统闭环主导极点的阻尼比5.0=ξ、自然振荡角频率5=n ω、)/1(50s k v ≥时，求串联迟后—引前校正装置的传递函数，并绘制校正前、后的系统根轨迹。

5-1 已知单位反馈系统的开环传递函数为 1

10

)(+=s s W K 当系统的给定信号为

（1）)30sin()(1 +=t t x r （2）)452cos(2)(2 -=t t x r

（3）)452cos(2)30sin()(3 --+=t t t x r 时，求系统的稳态输出。

5-2 绘出下列各传递函数对应的幅相频率特性。

（1））、21,10()(===-N K Ks s W N （2）1

1.010

)(±=

s s W

(3) )21,10()(、===N K Ks s W N

(4) )11.0(10)(±=s s W (5) )

2(4

)(+=

s s s W

(6) )2)(1(4

)(++=

s s s W

(7) 20

3

)(++=

s s s W

(8) )

02.0(2

.0)(++=

s s s s W

(9) )707.0(12)(2

2=++=ξξTs s T s W

(10)1

2)

12.0(25)(2+++=

s s s s W

5-3 绘出习题5-2各传递函数对应的对数频率特性。

5-4 绘出下列系统的开环传递函数的幅相频率特性和对数频率特性。 （1）)01()

1)(1()

1()(321213>>>>+++=

T T T s T s T s s T K s W K

（2）)

100(500

)(2

++=

s s s s W K

（3）1

)(2.0+=-s e s W s

K

5-5 用奈氏稳定判据判断下列反馈系统的稳定性，各系统开环传递函数如下

（1）)()

1)(1()1()(213213T T T s T s T s s T K s W K +>+++=

（2）)

12.0)(1(10

)(+-=

s s s s W K

（3）)

1()

101.0(100)(-+=

s s s s W K

5-6 设系统的开环幅相频率特性如图P5-1所示，写出开环传递函数的形式，判断闭环系统

是否稳定。图中P 为开环传递函数右半平面的极点数。

图P5-1

5-7 已知最小相位系统开环对数幅频特性如图P5-2。 （1）写出其传递函数 （2）绘出近似的对数相频特性

图P5-2

5-8 已知系统开环传递函数分别为 （1）)

106.0)(125.0(6

)(++=

s s s s W K

（2）)

1006.0)(1025.0()

12.0(75)(2+++=

s s s s s W K

试绘制波德图，求相位裕量及增益裕量，并判断闭环系统的稳定性。 5-9 设单位反馈系统的开环传递函数为 )

15.0)(11.0(2

)(++=

s s s s W K

当输入信号)(t x r 为5rad/s 的正弦信号时，求系统稳态误差。

5-10 已知单位反馈系统的开环传递函数，试绘制系统的闭环频率特性，计算系统的谐振频率及谐振峰值。 （1）)

2(16

)(+=

s s s W K

（2）)

15()

15.0(60)(++=

s s s s W K

5-11 单位反馈系统的开环传递函数为

)

1087.0(7

)(+=

s s s W K

试用频域和时域关系求系统的超调量%δ及调节时间s t 5-12 已知单位反馈系统的开环传递函数为 )

101.0)(11.0(10

)(++=

s s s s W K

作尼氏图，并求出谐振峰值和稳定裕量。

5-13 如图P5-3所示为0型单位反馈系统的开环幅相频率特性，求该系统的阻尼比ξ和自然振荡角频率。

图P5-3

6－1 设一单位反馈系统其开环传递函数为

()()

24+=

s s K

s W K

若使系统的稳态速度误差系数120-=s k v ，相位裕量不小于?50，增益裕量不小于10dB ，试确定系统的串联校正装置。

6－2 设一单位反馈系统，其开环传递函数为

()()

12.02+=

s s K

s W K

求系统的稳态加速度误差系数210-=s k a 和相位裕量不小于?35时的串联校正装置。

6－3 设一单位反馈系统，其开环传递函数为

()2

1s s W K =

要求校正后的开环频率特性曲线与M ＝4dB 的等M 圆相切。切点频率,3=p ω，并且在高频段200>ω具有锐截止-3特性，试确定校正装置。

6－4 设一单位反馈系统，其开环传递函数为

()()()

15.012.010

++=

s s s s W K

要求具有相位裕量等于?45及增益裕量等于6dB 的性能指标，试分别采用串联引前校正和串联迟后校正两种方法，确定校正装置。

6－5 设一随动系统，其开环传递函数为

()()

15.0+=

s s K

s W K

如要求系统的速度稳态误差为10％，5.1≤p M ，试确定串联校正装置的参数。

6－6 设一单位反馈系统，其开环传递函数为

()()()

100166.011.0126

++=

s s s s W K

要求校正后系统的相位裕量()?±?=240c ωγ，增益裕量等于10dB ，穿越频率s rad c /1≥ω，且开环增益保持不变，试确定串联迟后校正装置。

6－7 采用反馈校正后的系统结构如图6－1所示，其中H （S ）为校正装置，

图6—1

()s W 2为校正对象。要求系统满足下列指标：稳态位置误差()0=∞p e ；稳态速度误差

()%5.0=∞v e ；()?≥45c ωγ。试确定反馈校正装置的参数，并求等效开环传递函数。

()2001=s W

()()()

11.0101.010

++=

s s s W K

()s

s W K 1.0=

6－8 一系统的结构图如题6－7，要求系统的稳态速度误差系数200=v k ，超调量δ％＜20％，调节时间s t s 2≤，试确定反馈校正装置的参数，并绘制校正前、后的波德图，写出校正后的等效开环传递函数。

7-1 一放大装置的非线性特性示于图7-1，求其描述函数。

7-2 图7-2为变放大系数非线性特性，求其描述函数。

图7-1 图7-2 7-3 求图7-3所示非线性环节的描述函数。

7-4 图7-4给出几个非线性特性，分别写出其基准描述函数公式，并在复平面上大致画出其基准描述函数的负倒数特性。

图7-3

自动控制原理课后习题答案

1.2根据题1.2图所示的电动机速度控制系统工作原理 （1）将a,b 与c,d 用线连接成负反馈系统； （ 2）画出系统 框图。 c d + - 发电机 解： （1） a 接d,b 接c. （2） 系 统 框 图 如下 1.3题1.3图所示为液位自动控制系统原理示意图。在任何情况下，希望页面高度c 维持不变，说明系统工作原理并画出系统框图。

解： 工作原理：当打开用水开关时，液面下降，浮子下降，从而通过电位器分压，使得电动机两端出现正向电压，电动机正转带动减速器旋转，开大控制阀，使得进水量增加，液面上升。同理，当液面上升时，浮子上升，通过电位器，使得电动机两端出现负向电压，从而带动减速器反向转动控制阀，减小进水量，从而达到稳定液面的目的。 系统框图如下： 2.1试求下列函数的拉式变换，设t<0时，x(t)=0: (1) x(t)=2+3t+4t 2 解： X(S)= s 2 +23s +38 s

(2) x(t)=5sin2t-2cos2t 解：X(S)=5 422+S -242+S S =4 2102+-S S (3) x(t)=1-e t T 1- 解：X(S)=S 1- T S 11+ = S 1-1 +ST T = ) 1(1 +ST S (4) x(t)=e t 4.0-cos12t 解：X(S)=2 212 )4.0(4 .0+++S S 2.2试求下列象函数X(S)的拉式反变换x(t)： (1) X(S)= ) 2)(1(++s s s 解：= )(S X )2)(1(++s s s =1 122+-+S S t t e e t x ---=∴22)( (2) X(S)=) 1(1 522 2++-s s s s 解：=)(S X ) 1(1522 2++-s s s s =15 12+-+S S S

自动控制原理知识点

第一节自动控制的基本方式 一、两个定义： （1）自动控制：在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使某种设备、装置或生产过程中的某些物理量或工作状态能自动地按照预定规律变化或数值运行的方法，称为自动控制。 （2）自动控制系统：由控制器(含测量元件)和被控对象组成的有机整体。或由相互关联、相互制约、相互影响的一些元部件组成的具有自动控制功能的有机整体。称为自动控制系统。 在控制系统中，把影响系统输出量的外界输入量称为系统的输入量。 系统的输入量，通常指两种：给定输入量和扰动输入量。 给定输入量，又常称为参考较输入量，它决定系统输出量的要求值或某种变化规律。 扰动输入量，又常称为干扰输入量，它是系统不希望但又客观存在的外部输入量，例如，电源电压的波动、环境温度的变化、电动机拖动负载的变化等，都是实际系统中存在的扰动输入量。扰动输入量影响给定输入量对系统输出量的控制。 自动控制的基本方式 二、基本控制方式(3种) 1、开环控制方式 (1)定义： 控制系统的输出量对系统不产生作用的控制方式，称为开环控制方式。 具有这种控制方式的有机整体，称为开环控制系统。 如果从系统的结构角度看，开环控制方式也可表达为，没有系统输出量反馈的控制方式。(2)职能方框图 任何开环控制系统，从组成系统元部件的职能角度看，均可用下面的方框图表示。 2、闭环控制方式 (1) 定义： 系统输出量直接或间接地反馈到系统的输入端，参予了系统控制的方式，称为闭环控制方式。如果从系统的结构看，闭环控制方式也可表达为，有系统输出量反馈的控制方式。 自动控制的基本方式 工作原理 开环调速结构基础上引入一台测速发电机，作为检测系统输出量即电动机转速并转换为电压。 反馈电压与给定电压比较(相减)后，产生一偏差电压，经电压和功率放大器放大后去控制电动机的转速。 当系统处于稳定运行状态时，电动机就以电位器滑动端给出的电压值所对应的希望转速运行。 当系统受到某种干扰时(例如负载变大)，电动机的转速会发生变化(下降)，测速反馈

自动控制原理基本知识测试题

第一章自动控制的一般概念 一、填空题 1.（稳定性）、（快速性）和（快速性）是对自动控制系统性能的基本要求。 2.线性控制系统的特点是可以使用（叠加）原理，而非线性控制系统则不能。 3.根据系统给定值信号特点，控制系统可分为（定值）控制系统、（随动）控制系统和（程序）控制系统。 4.自动控制的基本方式有（开环）控制、（闭环）控制和（复合）控制。 5.一个简单自动控制系统主要由（被控对象）、（执行器）、（控制器）和（测量变送器）四个基本环节组成。 6.自动控制系统过度过程有（单调）过程、（衰减振荡）过程、（等幅振荡）过程和（发散振荡）过程。 二、单项选择题 1.下列系统中属于开环控制的为（ C ）。 A.自动跟踪雷达 B.无人驾驶车 C.普通车床 D.家用空调器 2.下列系统属于闭环控制系统的为（ D ）。 A.自动流水线 B.传统交通红绿灯控制 C.普通车床 D.家用电冰箱 3.下列系统属于定值控制系统的为（ C ）。 A.自动化流水线 B.自动跟踪雷达 C.家用电冰箱 D.家用微波炉 4.下列系统属于随动控制系统的为（ B ）。 A.自动化流水线 B.火炮自动跟踪系统 C.家用空调器 D.家用电冰箱 5.下列系统属于程序控制系统的为（ B ）。 A.家用空调器 B.传统交通红绿灯控制 C.普通车床 D.火炮自动跟踪系统 6.（ C ）为按照系统给定值信号特点定义的控制系统。 A.连续控制系统 B.离散控制系统 C.随动控制系统 D.线性控制系统 7.下列不是对自动控制系统性能的基本要求的是（ B ）。 A.稳定性 B.复现性 C.快速性 D.准确性 8.下列不是自动控制系统基本方式的是（ C ）。 A.开环控制 B.闭环控制 C.前馈控制 D.复合控制 9.下列不是自动控制系统的基本组成环节的是（ B ）。 A.被控对象 B.被控变量 C.控制器 D.测量变送器 10.自动控制系统不稳定的过度过程是（ A ）。 A.发散振荡过程 B.衰减振荡过程 C.单调过程 D.以上都不是 第二章自动控制系统的数学模型 一、填空题 1.数学模型是指描述系统（输入）、（输出）变量以及系统内部各变量之间（动态关系）的数学表达式。 2.常用的数学模型有（微分方程）、（传递函数）以及状态空间表达式等。 3.（结构图）和（信号流图），是在数学表达式基础演化而来的数学模型的图示形式。 4.线性定常系统的传递函数定义：在（零初始）条件下，系统的（输出）量的拉氏变换与（输入）量拉氏变换之比。 5.系统的传递函数完全由系统的（结构、参数）决定，与（输入信号）的形式无关。 6.传递函数的拉氏变换为该系统的（脉冲响应）函数。 7.令线性定常系统传递函数的分子多项式为零，则可得到系统的（零）点。 8.令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的（极）点。 9.令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的（特征）方程。 10.方框图的基本连接方式有（串联）连接、（并联）连接和（反馈）连接。 二、单项选择题 1.以下关于数学模型的描述，错误的是（ A ） A.信号流图不是数学模型的图示 B.数学模型是描述系统输入、输出变量以及系统内部河变量之间的动态关系的数学表达式 C.常用的数学模型有微分方程、传递函数及状态空间表达式等 D.系统数学模型的建立方法有解析法和实验法两类 2.以下关于传递函数的描述，错误的是（ B ） A.传递函数是复变量s的有理真分式函数 B.传递函数取决于系统和元件的结构和参数，并与外作用及初始条件有关 C.传递函数是一种动态数学模型

自动控制原理课后习题答案解析

目录 1自动控制系统的基本概念 1.1内容提要 1.2习题与解答 2自动控制系统的数学模型 2.1内容提要 2.2习题与解答 3自动控制系统的时域分析 3.1内容提要 3.2习颗与他答 4根轨迹法 4.1内容提要 4.2习题与解答 5频率法 5.1内容提要 5.2习题与解答 6控制系统的校正及综合 6.1内容提要 6.2习题与解答 7非线性系统分析 7.1内容提要 7.2习题与解答 8线性离散系统的理论基础 8.1内容提要 8.2习题与解答 9状态空间法 9.1内容提要 9.2习题与解答 附录拉普拉斯变换 参考文献 1自动控制系统的基本概念 1. 1内容提要 基本术语：反馈量，扰动量，输人量，输出量，被控对象； 基本结构：开环，闭环，复合； 基本类型：线性和非线性，连续和离散，程序控制与随动； 基本要求：暂态，稳态，稳定性。 本章要解决的问题，是在自动控制系统的基本概念基础上，能够针对一个实际的控制系统，找出其被控对象、输人量、输出量，并分析其结构、类型和工作原理。

1.2习题与解答 题1-1图P1-1所示，为一直 流发电机电压白动控制系统示 意图。图中，1为发电机；2为减速器； 3为执行电机；4为比例放大器； 5为可调电位器。 (1)该系统有哪些环节组成， 各起什么作用” (2)绘出系统的框图，说明当 负载电流变化时，系统如何保持发 电机的电压恒定 (3)该系统是有差系统还是无 差系统。 (4)系统中有哪些可能的扰动， 答 (1)该系统由给定环节、比较环节、中间环节、执行结构、检测环节、 发电机等环节组成。 给定环节:电压源0U 。用来设定直流发电机电压的给定值。 比较环节:本系统所实现的被控量与给定量进行比较，是通过给定电 压与反馈电压反极性相接加到比例放大器上实现的 中间环节:比例放大器。它的作用是将偏差信号放大，使其足以带动 执行机构工作。该环节又称为放大环节 执行机构:该环节由执行电机、减速器和可调电位器构成。该环节的 作用是通过改变发电机励磁回路的电阻值，改变发电机的磁场，调节发 电机的输出电压 被控对象:发电机。其作用是供给负载恒定不变的电压. 检测环节跨接在发电机电枢两端、且与电压源0U 反极性相接到比 例放大器输人端的导线。它的作用是将系统的输出量直接反馈到系统的 输人端。 (2)系统结构框图如图1-5所示。当负载电流变化如增大时，发电 机电压下降，电压偏差增大，偏差电压经过运算放大器放大后，控制可逆 伺服电动机，带动可调电阻器的滑动端使励磁电流增大，使发电机的电压 增大直至恢复到给定电压的数值上，实现电压的恒定控制。 图P1-7电压自动控制系统示意图

自动控制原理知识点总结教学资料

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。） 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 e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 ss 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

自动控制原理练习题

第一章 1．开环控制和闭环控制的主要区别是什么？是否利用系统的输出信息对系统进行控制 2. 电加热炉炉温控制中，热电阻丝端电压U 及炉内物体质量M 的变化，哪个是控制量？哪个是扰动？为什么？ 3. 简述自动控制所起的作用是什么？在没有人直接参与的情况下，利用控制装置，对生产过程、工艺参数、目标要求等进行自动的调节与控制，使之按照预定的方案达到要求的指标。 4. 简述自动控制电加热炉炉温控制的原理。 解答：一、工作原理： 系统分析：受控对象——炉子；被控量——炉温；给定装置——电位器 干扰——电源U ，外界环境 ，加热物件 ； 测量元件——热电偶； 执行机构——可逆电动机 工作过程：静态 ?U=0 动态 ?U ≠0 工件增多（负载增大）↑↑→↑→↑→?↓→↓→↑→T U U U U T c a f （负载减小）↓↓→↓→↓→?↑→↑→↓→T U U U U T c a f 二、 温控制系统框图 5．比较被控量输出和给定值的大小，根据其偏差实现对被控量的控制，这种控制方式称为 。 6．简述控制系统主要由哪三大部分组成？ 7.反馈控制系统是指：a.负反馈 b.正反馈 答案a.负反馈 8.反馈控制系统的特点是：答案 控制精度高、结构复杂 9.开环控制的特点是：答案 控制精度低、结构简单 10.闭环控制系统的基本环节有：给定、比较、控制、对象、反馈 11.自控系统各环节的输出量分别为： 给定量、反馈量、偏差、控制量输出量。 第二章 1． 自控系统的数学模型主要有以下三种：微分方程、传递函数、频率特性 2． 实际的物理系统都是：a.非线性的 b.线性的 a.非线性的 3． 传递函数等于输出像函数比输入像函数。 4． 传递函数只与系统结构参数有关，与输出量、输入量无关。 5． 惯性环节的惯性时间常数越大，系统快速性越差。 6.由laplace 变换的微分定理，(())L x t ''= 。 被控量（T ） c U U a 给定量 g U U ? 放大器 执行机构 被控对象 扰 动 检测元件

自动控制原理题海04(含答案)

第四章习题及答案 4-1已知开环零、极点如图4-1 所示，试绘制相应的根轨迹。 解根轨如图解4-2所示：

4-2 已知单位反馈系统的开环传递函数，试概略绘出系统根轨迹。 ⑴ ) 15.0)(12.0()(++= s s s K s G ； ⑵ ) 3)(2() 5()(*+++=s s s s K s G ； 解 ⑴ )15.0)(12.0()(++= s s s K s G = ) 2)(5(10++s s s K 系统有三个开环极点：01=p ,2p = -2,3p = -5 ① 实轴上的根轨迹： (]5,-∞-, []0,2- ② 渐近线： ??? ????±=+=-=--=πππ?σ,33)12(3 73520k a a ③ 分离点： 02 1511=++++d d d 解之得：88.01-=d ，7863.32-d (舍去)。 ④ 与虚轴的交点：特征方程为 D(s)=0101072 3 =+++K s s s 令 ???=+-==+-=0 10)](Im[0 107)](Re[3 2ωωωωωj D K j D 解得???==7 10 K ω 与虚轴的交点（0，j 10±）。 根轨迹如图解4-3(a)所示。 ⑵ 根轨迹绘制如下： ① 实轴上的根轨迹： []3,5--, []0,2-

② 渐近线： ??? ????±=+==----=22)12(02 )5(320ππ?σk a a ③ 分离点： 5 131211+=++++d d d d 用试探法可得 886.0-=d 。根轨迹如图解4-3(b)所示。 4-9 已知系统的开环传递函数，试概略绘出相应的根轨迹。 ⑶ )22)(3() 2()()(2 ++++=*s s s s s K s H s G ； ⑷ ) 164)(1() 1()()(2 ++-+=*s s s s s K s H s G 。 解 ⑶ ) 22)(3()2()()(2++++= *s s s s s K s H s G 系统有四个开环极点、一个开环零点。根轨迹绘制如下： ① 实轴上的根轨迹： [],3,-∞- []0,2- ② 渐近线： ??? ????±=+=-=----++-+-=πππ?σ,33)12(13)2()11()11(3k j j a a ③ 与虚轴交点：闭环特征方程为 D （s ）=s(s+3)(s 2+2s+2)+* K (s+2)=0 把s=j ω代入上方程，令 ?????=-+==+-=** 5)6())(Im(028))(Re(324ωωωωωωK j D K j D 解得： ? ??==*00 K ω ???=±=* 03 .761 .1K ω ④起始角

(完整版)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。） 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 e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 ss 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）

自动控制原理期末考试复习题及答案

一、 填空题 1、线性定常连续控制系统按其输入量的变化规律特性可分为_恒值控制_系统、随动系统和_程序控制_系统。 2、传递函数为 [12(s+10)] / {(s+2)[(s/3)+1](s+30)} 的系统的零点为_-10_， 极点为_-2__， 增益为_____2_______。 3、构成方框图的四种基本符号是： 信号线、比较点、传递环节的方框和引出点 。 4、我们将 一对靠得很近的闭环零、极点 称为偶极子。 5、自动控制系统的基本控制方式有反馈控制方式、_开环控制方式和_复合控制方式_。 6、已知一系统单位脉冲响应为t e t g 5.16)(-=，则该系统的传递函数为 。 7、自动控制系统包含_被控对象_和自动控制装置两大部分。 8、线性系统数学模型的其中五种形式是微分方程、传递函数、__差分方程_、脉冲传递函数_、__方框图和信号流图_。 9、_相角条件_是确定平面上根轨迹的充分必要条件，而用_幅值条件__确定根轨迹上各 点的根轨迹增益k*的值。当n-m ≥_2_时, 开环n 个极点之和等于闭环n 个极点之和。 10、已知一系统单位脉冲响应为 t e t g 25.13)(-=，则系统的传递函数为_ _。 11、当∞→ω时比例微分环节的相位是： A.90 A.ο 90 B.ο 90- C.ο45 D.ο 45- 12、对自动控制的性能要求可归纳为_稳定性__、_快速性_和准确性三个方面， 在阶跃 响应性能指标中，调节时间体现的是这三个方面中的_快速性___，而稳态误差体现的是_稳定性和准确性_。 13、当且仅当离散特征方程的全部特征根均分布在Z 平面上的_单位圆 _内，即所有特征根的模均小于___1____,相应的线性定常离散系统才是稳定的。 14、下列系统中属于开环控制系统的是 D.普通数控加工系统

自动控制原理胡寿松第四版课后答案

1－3 解：系统的工作原理为：当流出增加时，液位降低，浮球降落，控制器通过移动气动阀门的开度，流入量增加，液位开始上。当流入量和流出量相等时达到平衡。当流出量减小时，系统的变化过程则相反。 流出量 希望液位 图一 1－4 （1）非线性系统 （2）非线性时变系统 （3）线性定常系统 （4）线性定常系统 （5）线性时变系统 （6）线性定常系统

2 2-1 解： 显然，弹簧力为 kx (t ) ，根据牛顿第二运动定律有： F (t ) ? kx (t ) = m 移项整理，得机械系统的微分方程为： d 2 x (t ) dt 2 m d x (t ) + kx (t ) = F (t ) dt 2 对上述方程中各项求拉氏变换得： ms 2 X (s ) + kX (s ) = F (s ) 所以，机械系统的传递函数为： G (s ) = X (s ) = F (s ) 1 ms 2 + k 2-2 解一： 由图易得： i 1 (t )R 1 = u 1 (t ) ? u 2 (t ) u c (t ) + i 1 (t )R 2 = u 2 (t ) du c (t )

i 1 (t ) = C dt 由上述方程组可得无源网络的运动方程为：

C ( R + R ) du 2 (t ) u (t ) = CR du 1 (t ) u (t ) 1 2 dt + 2 2 + 1 dt 对上述方程中各项求拉氏变换得： C (R 1 + R 2 )sU 2 (s ) + U 2 (s ) = CR 2 sU 1 (s ) + U 1 (s ) 所以，无源网络的传递函数为： G (s ) = U 2 (s ) = U 1 (s ) 1 + sCR 2 1 + sC (R 1 + R 2 ) 解二（运算阻抗法或复阻抗法）： U (s ) 1 + R 2 1 + R Cs 2 = Cs = 2 U (s ) R + 1 + R 1 + ( R + R )Cs 1 1 2 1 Cs 2 2-5 解：按照上述方程的顺序，从输出量开始绘制系统的结构图，其绘制结果如下图所示： 依次消掉上述方程中的中间变量 X 1 , X 2 , X 3 , 可得系统传递函数为： C (s ) = R (s ) G 1 (s )G 2 (s )G 3 (s )G 4 (s ) 1 + G 2 (s )G 3 (s )G 6 (s ) + G 3 (s )G 4 (s )G 5 (s ) + G 1 (s )G 2 (s )G 3 (s )G 4 (s )[G 7 (s ) ? G 8 (s )] 2-6 解：

自动控制原理题海02(含答案)

第二章习题及答案 2-1 求下列各拉氏变换式的原函数。 (1) 1 )(-=-s e s X s (2) ) 3()2(1 )(3 ++=s s s s X (3) ) 22(1 )(2+++=s s s s s X 解 (1) 1)(-=t e t x (2) 原式 ＝ )3(31 241)2(83)2(41)2(212 3++++-+++-s s s s s ∴x （t ）＝ 24 1 31834432222++-+-----t t t t e e e t e t (3) 原式 ＝1)1(1211)1(121212221 212 22++?++++?-=++-s s s s s s s s ∴)(t x ＝ )cos (sin 2 1 21t t e t -+- 2-3 试建立图2-2所示各系统的微分方程。其中外力)(t F ，位移)(t x 和电压)(t u r 为输入量；位移)(t y 和电压)(t u c 为输出量；k (弹性系数)，f (阻尼系数)，R (电阻)，C (电容)和m (质量)均为常数。 解 （a ）以平衡状态为基点（不再考虑重力影响），对质块m 进行受力分析，如图解2-1(a)所示。根据牛顿定理可写出

22)()(dt y d m dt dy f t ky t F =-- 整理得 )(1 )()()(2 2t F m t y m k dt t dy m f dt t y d =++ （b ）如图解2-1(b)所示，取A,B 两点分别进行受力分析。对A 点有 )()(111dt dy dt dx f x x k -=- （1） 对B 点有 y k dt dy dt dx f 21)( =- （2） 联立式（1）、（2）可得： dt dx k k k y k k f k k dt dy 2112121)(+= ++ (c) 应用复数阻抗概念可写出 )()(11 )(11 s U s I cs R cs R s U c r ++ = （3） 2 ) ()(R s Uc s I = （4） 联立式（3）、（4），可解得： Cs R R R R Cs R R s U s U r c 212112) 1()()(+++= 微分方程为: r r c c u CR dt du u R CR R R dt du 1 21211 +=++ (d) 由图解2-1（d ）可写出 [] Cs s I s I s I R s U c R R r 1 )()()()(++= （5） )()(1 ) (s RI s RI Cs s I c R c -= （6） []Cs s I s I R s I s U c R c c 1 )()()()(++= （7） 联立式（5）、（6）、（7），消去中间变量)(s I C 和 )(s I R ，可得： 1 312)()(222222++++= RCs s C R RCs s C R s U s U r c

自动控制原理课后答案西工大版

一、 习 题 及 解 答 第1章习题及解答 1-1 根据图1-15所示的电动机速度控制系统工作原理图，完成： (1) 将a ，b 与c ，d 用线连接成负反馈状态； (2) 画出系统方框图。 解 （1）负反馈连接方式为：，d a ?c b ?； （2）系统方框图如图解1-1 所示。 1-2 图1-16是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。 图1-16 仓库大门自动开闭控制系统 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。系统方框图如图解1-2所示。 1-3 图1-17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、被控量和给定量，画出系统方框图。 图1-17 炉温自动控制系统原理图 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c u 的平方成正比，c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置，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f u 。f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出所控制偏差电压，经电压放大器、功率放大器放大成后，作为 况下，炉温等于某个期望值e u a u 控制电动机的电枢电压。 在正常情T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。此时，0=?=f r e u u u 故01，==a u u ，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c u 保持一定的数值。这时，炉子散失量正好等于从加热器吸的热取的热量，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

-自动控制原理知识点汇总

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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。） 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 e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 ss 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

自动控制原理复习题..

复习题 一、选择题： 1、线性定常二阶系统的闭环增益加大： A 、系统的快速性愈好 B 、超调量愈大 C 、峰值时间提前 D 、对系统的动态性能没有影响 2、系统的开环传递函数为两个“S”多项式之比) ()()(s N s M s G = 则闭环特征方程为： A 、N(S) = 0 B 、N(S)+M(S) = 0 C 、1+ N(S) = 0 D 、与是否为单位反馈系统有关 3、非单位反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，则输入端定义的误差E(S)与输出端定义的误差)('s E 之间有如下关系： A 、 )(')()(s E s H s E = B 、)()()('s E s H s E = C 、 )(')()()(s E s H s G s E = D 、)()()()('s E s H s G s E = 4、已知单位反馈系统的开环传递函数为)22(4 +s s ，则其幅值裕度)(dB h 等于： A 、0 B 、∞ C 、4 D 、 22 5、积分环节的幅频特性，其幅值与频率成： A 、指数关系 B 、正比关系 C 、反比关系 D 、不定关系 6、下列串联校正装置的传递函数中，能在1=c ω 处提供最大相位超前角的是： A 、1110++s s B 、11.0110++s s C 、15.012++s s D 、1 1011.0++s s 7、典型欠阻尼二阶系统超调量大于5％，则其阻尼比ξ的范围为： A 、ξ>1 B 、0<ξ<1 C 、1>ξ>0.707 D 、0<ξ<0.707 8、一阶系统的闭环极点越靠近平面的s 原点，其 A 、响应速度越慢 B 、响应速度越快 C 、准确度越高 D 、准确度越低 9、系统时间响应的瞬态分量 A 、是某一瞬时的输出值 B 、反映系统的准确度 C 、反映系统的动特性 D 、只取决于开环极点 10、某系统单位斜坡输入时，∞=ss e ，说明该系统： A 、闭环不稳定 B 、闭环传函中至少有一个纯积分环节 C 、开环一定不稳定 D 、是0型系统

根轨迹图中特殊点的特殊性质研究

根轨迹图中特殊点的特殊性质研究 陈林元 （哈尔滨工程大学理学院数学与应用数学系06级本科） 摘要：采用根轨迹方法研究控制系统的性能具有快速方便的优点。根轨迹图形在实轴上的汇集点和分离点，以及虚轴上的临界点具有特殊性质。应用根轨迹绘制原则难以确定根轨迹图在这些特殊点的特殊性质，从而影响根轨迹发判断系统性能的准确性。应用复变函数的解析性及函数导数连续性的性质对根轨迹在实轴分离点和汇集点的切线性质进行分析，根轨迹两条分支在分离点与汇集点的切线垂直于实轴；定义广义极值点和利用原函数与反函数之间的关系分析了根轨迹在虚轴上的临界点的性质，给出根轨迹穿过临界点的条件以及与临界点相切的条件。确定了根轨迹在特殊点的特殊性质，给出了特殊点的绘制原则，避免了因根轨迹在特殊点的绘制错误所带来的系统性能判断不准。 关键词：根轨迹图；分离点、汇集点；原函数、反函数；广义极值点 Investigation of the special property on special point of Root Locus Chenlinyuan Maths and Applied Mathematics of the Science College .Haerbin Engineering University Abstract: Using the method of Root Locus to study control system has some advantages of convenient and quick.The point of Root Locus integrated or divided on the real axis and the critical point on image axis has special properties.But the traditional means can not give the accurate properties. Use the methods of complex function and the relationship between original function to analyse these,and get the conclusion that the Root Locus cross the real axis vertically and whether cross the image axis just depends.The new methods can avoid the deviation in judging the properties of the systems. Key words:Root Locus;integrated and divided point;original function and inverse function;extended extremum 根轨迹分析法在分析控制系统性能时具有快速方便的优点，具有广泛的应用。由绘制根轨迹图的十条基本原则可以画出大概的根轨迹图，但在一些特殊位置的具体性质还需进行进一步研究。根轨迹分支穿过实轴时与实轴的位置关系怎样？根轨迹与虚轴临界点是相切还是穿过？ 传统的根轨迹绘制原则没有给出根轨迹在这些特殊位置的性质说明，而特殊点的性质会影响根轨迹法判断的准确性。利用连续导函数的性质和原函数与反函数极值点之间的关系，给出了根轨迹在实轴交点或分离点以及与虚轴交点之间的位置关系及绘制原则，并对这种特殊点的性质给出了证明，提高了根轨迹法分析系统性能的准确性。避免了根轨迹法因特殊点处的偏差降低判断的准确性 1 根轨迹在实轴分离点或汇集点与实轴的位置关系： (1) 问题的提出

自动控制原理课后习题答案

. 第一章引论 1-1 试描述自动控制系统基本组成，并比较开环控制系统和闭环控制系统的特点。答： 自动控制系统一般都是反馈控制系统，主要由控制装置、被控部分、测量元件组成。控制装置是由具有一定职能的各种基本元件组成的，按其职能分，主要有给定元件、比较元件、校正元件和放大元件。如下图所示为自动控制系统的基本组成。 开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向作用，而没有反向联系的控制过程。此时，系统构成没有传感器对输出信号的检测部分。开环控制的特点是：输出不影响输入，结构简单，通常容易实现；系统的精度与组成的元器件精度密切相关；系统的稳定性不是主要问题；系统的控制精度取决于系统事先的调整精度，对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。 闭环控制的特点是：输出影响输入，即通过传感器检测输出信号，然后将此信号与输入信号比较，再将其偏差送入控制器，所以能削弱或抑制干扰；可由低精度元件组成高精度系统。 闭环系统与开环系统比较的关键，是在于其结构有无反馈环节。 < 1-2 请说明自动控制系统的基本性能要求。 答： 自动控制系统的基本要求概括来讲，就是要求系统具有稳定性、快速性和准确性。 稳定性是对系统的基本要求，不稳定的系统不能实现预定任务。稳定性通常由系统的结构决定与外界因素无关。对恒值系统，要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值（例如恒温控制系统）。对随动系统，被控制量始终跟踪参量的变化（例如炮轰飞机装置）。 快速性是对过渡过程的形式和快慢提出要求，因此快速性一般也称为动态特性。在系统稳定的前提下，希望过渡过程进行得越快越好，但如果要求过渡过程时间很短，可能使动态误差过大，合理的设计应该兼顾这两方面的要求。 准确性用稳态误差来衡量。在给定输入信号作用下，当系统达到稳态后，其实际输出与所期望的输出之差叫做给定稳态误差。显然，这种误差越小，表示系统的精度

自动控制原理例题与习题[1]

自动控制原理例题与习题 第一章自动控制的一般概念 【例1】试述开环控制系统的主要优缺点。 【答】 开环控制系统的优点有： 1. 1.构造简单，维护容易。 2. 2.成本比相应的死循环系统低。 3. 3.不存在稳定性问题。 4. 4.当输出量难以测量，或者要测量输出量在经济上不允许时，采用开环系统比较合适（例如在洗衣 机系统中，要提供一个测量洗衣机输出品质，即衣服的清洁程度的装置，必须花费很大）。 开环控制系统的缺点有： 1. 1.扰动和标定尺度的变化将引起误差，从而使系统的输出量偏离希望的数值。 2. 2.为了保持必要的输出品质，需要对标定尺度随时修正。 【例2】图1.1为液位自动控制系统示意图。在任何情况下，希望液面高度c维持不变，试说明系统工作原理，并画出系统原理方框图。 图1.1 液位自动控制系统示意图 【解】系统的控制任务是保持液面高度不变。水箱是被控对象，水箱液位是被控量，电位器设定电压u r(表征液位的希望值c r)是给定量。 当电位器电刷位于中点位置(对应u r)时，电动机不动，控制阀门有一定的开度、使水箱中流入水量与流出水量相等。从而液面保持在希望高度c r上。一旦流入水量或流出水量发生变化，例如当液面升高时，浮子位置也相应升高，通过杠杆作用使电位器电刷从中点位置下移，从而给电动机提供一定的控制电压，驱动电动初通过减速器减小阀门开度，使进入水箱的液体流量减少。这时，水箱液面下降，浮子位置相应下降，直到电位器电刷回到中点位置，系统重新处于平衡状态，液面恢复给定高度。反之，若水箱液位下降，则系统会自动增大阀门开度，加大流入水量，使液位升到给定高度c r。 系统原理方框图如图1.2所示。 图1.2 系统原理方框图 习题 1．题图1-1是一晶体管稳压电源。试将其画成方块图并说明在该电源里哪些起着测量、放大、执行的作用以及系统里的干扰量和给定量是什么？

2018华科自动化考研经验

2016年4月20日开始着手考研，以下切入真题，未尽详细之处，欢迎提问。 数学 数学推荐用李永乐复习全套，不推荐张宇，据说张宇的四套卷、八套卷偏难偏怪。虽然我数学考了148分，但是我并没有刷多少题目，模拟卷一份都没做。我觉得你刷题多是好的，但是一定要建立在深刻掌握的基础上去刷题，不要为了刷题而刷题，把刷题当成一种任务。数学我是5月份开始复习的，5月份6月份专攻数学，其它科目都搁浅了，基本上5、6月份把高数、线代、概率论的课本过了一遍。暑假开始复习全书第一遍，可以说第一遍是异常的难熬，也许我数学底子并不好，第一遍复习全书十之七八要看答案，有些看了答案理解还不到位，暑假把复习全书过了第一遍，基本上是煎熬，心得很少。 9月份开始第二遍复习全书，第二遍好很多，渐渐有了很多自己的感悟和心得，乐得其所。10月份开始真题，660题我只做了三分之一，因为时间不够，专业课占了很多时间，从10月后我数学基本上就真题和全书来回打转，复习全书里有些部分估计过了五六遍，每一遍都有收获，不过整体来说复习全书三遍是过了的，因为第三遍不是按章节逐步展开的，基本上是根据做的真题去翻全书。真题第一遍是按试卷做的，留了两份当考前模拟，第二遍是按类别做的。记录不详细请勿见怪，主要是分享心得，下面敲重点了。 （1）高数 高数的同济教材非常好，建议一定要过一遍，课后题选做，不要全做，毕竟和真题差别太大。重要定理的证明要掌握，书上定理的证明考研都考过好几次了。 （2）线代 线代建议直接用李永乐的线代讲义，配上李永乐讲的视频，非常好。线代课本要过一遍，课后题不多，而且跟考研题目挺相似，建议全做。课本里面的证明不要太拘泥，了解即可，把重点放在线代讲义和真题上。 （3）概率论 概率论的课本非常不适合考研复习，强烈建议概率论的课本不要看课后习题也不要做，直接听王式安的视频，然后怼题目即可，毕竟我们的目标是拿分，高效的拿分。敲黑板啦，听视频，怼题目，不要看课本，这能为你们节约很多时间的！ 英语 虽然后来我考的是英语二，但是我英语一的真题（97-16）的真题都做了一遍。我的英语基础还可以，主要考阅读吃饭。坊间有传言得阅读者得英语，今天我要更正这句话，得阅读与作文者得英语！2017年的英语二超级简单，出考场后我即对了答案，错了一个，新题型和阅读就斩获48分，而且英语二的翻译（15分）很简单，12分是可以拿到的，这样我就有60分了，另外还有25分的作文和10分的翻译，按理来说80+很稳，然而最后我只得了78分。造成这个结果的原因就是我不重视作文，逃避作文，在进考场之前一篇作文都没练过，只背过几篇作文。说这么多只是为了强调英语作文和阅读都重要。 说说英语的学习方法，英语千万千万不要做模拟题，基础好的没必要做，基础差的更别在模拟题上浪费时间，有那么多真题足够了，一定要把真题的套路吃透，英语真题设的坑，非常多。还有强调一点，英语完形填空不要花额外时间搞，把历年真题里的完形填空练手一遍即可，把重点放在阅读和作文上即可，英语完形填空要想提分非常难，而且20个题目10分，收益比非常低，一般考试的时候英语完形填空都是放在最后做的，时间实在来不及5分钟即可做完。如果你把时间放在英语完形填空上，我建议不如把时间放在政治上，政治提分还是比较容易的，收益比挺高。另外，翻译考试前也要练练。单词，都说考试不至单词不止，而我在考前两个月就没有再背单词了，而且之前都是用扇贝背的单词。讲的比较粗浅，只把我觉得非常有必要说出来的东西分享给你们，毕竟马克思说了具体情况具体分析，我的