自动控制原理课程设计题目(1)要点
自动控制原理课程设计题目及要求
一、单位负反馈随动系统的开环传递函数为
)
101.0)(11.0()(++=
s s s K
s G k
1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定
2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。
3、设计系统的串联校正装置，使系统达到下列指标 （1）静态速度误差系数K v ≥100s -1； （2）相位裕量γ≥30°
（3）幅频特性曲线中穿越频率ωc ≥45rad/s 。 4、给出校正装置的传递函数。
5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率ωc 、相位裕量γ、相角穿越频率ωg 和幅值裕量K g 。
6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。
7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。
二、设单位负反馈随动系统固有部分的传递函数为
)
2)(1()(++=
s s s K
s G k
1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定。
2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。
3、设计系统的串联校正装置，使系统达到下列指标： （1）静态速度误差系数K v ≥5s -1； （2）相位裕量γ≥40° （3）幅值裕量K g ≥10dB 。
4、给出校正装置的传递函数。
5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率ωc 、相位裕量γ、相角穿越频率ωg 和幅值裕量K g 。
6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。
7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。
三、设单位负反馈系统的开环传递函数为 )
2(4
)(+=
s s s G k
1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。
2、设计系统的串联校正装置，要求校正后的系统满足指标：
闭环系统主导极点满足ωn ＝4rad/s 和ξ＝0.5。 3、给出校正装置的传递函数。
4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率ωc 、相位裕量γ、相角穿越频率ωg 和幅值裕量Kg 。
5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。
6、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。
四、设单位负反馈系统的开环传递函数为 )
2)(1(06
.1)(++=
s s s s G k
1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。
2、设计系统的串联校正装置，要求校正后的系统满足指标： （1）静态速度误差系数K v ＝5s -1；
（2）维持原系统的闭环主导极点基本不变。 3、给出校正装置的传递函数。
4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率ωc 、相位裕量γ、相角穿越频率ωg 和幅值裕量Kg 。
5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。
6、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。
五、单位负反馈随动系统的开环传递函数为
)
125.0)(11.0()(++=
s s s K
s G k
1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定
2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。
3、设计系统的串联校正装置，使系统达到下列指标 （1）静态速度误差系数K v ≥4s -1； （2）相位裕量γ≥40° （3）幅值裕量K g ≥12dB 。。
4、给出校正装置的传递函数。
5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率ωc 、相位裕量γ、相角穿越频率ωg 和幅值裕量K g 。
6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。
7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。
六、单位负反馈随动系统的开环传递函数为
)
101.0)(11.0()(++=
s s s K
s G k
1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定
2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。
3、设计系统的串联滞后超前校正装置，使系统达到下列指标 （1）静态速度误差系数K v ≥100s -1； （2）相位裕量γ≥40°
（3）幅频特性曲线中穿越频率ωc ＝20rad/s 。 4、给出校正装置的传递函数。
5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率ωc 、相位裕量γ、相角穿越频率ωg 和幅值裕量K g 。
6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。
7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。
七、已知串联校正单位负反馈系统的对象和校正装置的传递函数分别为
)
5)(1()(++=
s s s K
s G p ， c c c c p s z s K s G ++=)(
校正装置在零点和极点可取如下数值：（1）75.0-=-c z ，5.7-=-c p ；（2）1-=-c z ，
10-=-c p ；（3）5.1-=-c z ，15-=-c p 。若保证闭环主导极点满足ξ＝0.45，试分别
对三种情况设计Kc ，并比较它们的闭环极点位置、静态速度误差系数和时间响应快速性。
1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。
2、分别对三种情况设计Kc ，使校正后的系统满足指标：
闭环系统主导极点满足ξ＝0.45。
3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图和根轨迹示意图。
4、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。
5、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。
八、设单位负反馈随动系统固有部分的传递函数为
)
2(4)(+=
s s K
s G k
1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定。
2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。
3、设计系统的串联校正装置，使系统达到下列指标： （1）静态速度误差系数K v ＝20s -1； （2）相位裕量γ≥50° （3）幅值裕量K g ≥10dB 。
4、给出校正装置的传递函数。
5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率ωc 、相位裕量γ、相角穿越频率ωg 和幅值裕量K g 。
6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。
7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。
九、设单位负反馈系统的开环传递函数为 )
5.0(4
)(+=
s s s G k
1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。
2、设计系统的串联校正装置，要求校正后的系统满足指标： （1）静态速度误差系数K v ＝50s -1；
（2）闭环主导极点满足ωn ＝5rad/s 和ξ＝0.5。 3、给出校正装置的传递函数。
4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率ωc 、相
位裕量γ、相角穿越频率ωg 和幅值裕量Kg 。
5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。
6、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。
自动控制原理课程设计题目（08050541X ）
十、单位负反馈随动系统的开环传递函数为（ksm1）
)
1s 001.0)(1s .1.0(s K
)s (G 0++=
1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定
2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。
3、设计系统的校正装置，使系统达到下列指标
（1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差≤0.001 （2）超调量Mp<30%，调节时间Ts<0.05秒。
（3）相角稳定裕度在Pm >45°, 幅值定裕度Gm>20。 4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。
5、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的剪切频率Wcp 和-π穿频率Wcg 。
6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。
7、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。
8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。
十一、设单位反馈随动系统固有部分的传递函数为（ksm2）
)
20s )(5s )(4s (s )
10s (160)s (G 0++++=
1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定。
2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。
3、设计系统的校正装置，使系统达到下列指标：
（1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差系数Kv=500 （2）超调量Mp<55%，调节时间Ts<0.5秒。
（3）相角稳定裕度在Pm >20°, 幅值定裕度Gm>30。 4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。
5、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的剪切频率Wcp 和-π穿频率Wcg 。
7、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。
8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。
十二、一个位置随动系统如图所示（ksm3）
其中，自整角机、相敏放大1007.0525.1)(1+?=
s s G ，可控硅功率放大1
00167.040
)(2+=s s G ，
执行电机1
9.00063.098.23)(2
3++=s s s G ，减速器s s G 1
.0)(4=。 1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定。
2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。
3、对系统进行超前-滞后串联校正。要求校正后的系统满足指标： （1）幅值稳定裕度Gm>18，相角稳定裕度Pm>35o
（2）系统对阶跃响应的超调量Mp<36%，调节时间Ts <0.3秒。 （3）系统的跟踪误差Es<0.002。
4、计算校正后系统的剪切频率Wcp 和-π穿频率Wcs
5、给出校正装置的传递函数。
7、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。
8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。
十三、单位负反馈随动系统的开环传递函数为（ksm4）
)
10s )(5s (s 500
)s (G 0++=
1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定。
2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。
3、设计一个调节器进行串联校正。要求校正后的系统满足指标： （1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差<0.01 （2）超调量Mp<15%，调节时间Ts<3秒
（3）幅值稳定裕度Gm>20，相角稳定裕度Pm>45o 4、计算校正后系统的剪切频率Wcp 和-π穿频率Wcg 。 5、给出校正装置的传递函数。
7、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。
8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 十四、（9题）教材P320：6-24；6-25；6-26；P309：例6-7；6-8；6-9；P278：例6-1；6-2；6-3；
十五、单位负反馈随动系统的开环传递函数为（ksm5）
)
16s )(8s (s 256
)s (G 0++=
位置随动系统
1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定。
2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。
3、对系统进行串联校正。要求校正后的系统满足指标： （1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差<10% （2）超调量Mp<20%，调节时间Ts<0.6秒。
（3）幅值稳定裕度Gm>20，相角稳定裕度Pm>45o 4、计算校正后系统的剪切频率Wcp 和-π穿频率Wcg 。 5、给出校正装置的传递函数。
7、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。
8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。
十六、一个位置随动系统如图所示（ksm6）
其中，自整角机、相敏放大1007.0525.1)(1+?=
s s G ，可控硅功率放大1
00167.040
)(2+=s s G ，
执行电机1s 007.098.23)s (G 3+=，拖动系统19.01)(4+=s s G ，减速器s
s G 1
.0)(5=。
1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定。
2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标：
（1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数Kv=600s -1 （2）相角稳定裕度Pm>40o , 幅值稳定裕度Gm>15。 （3）系统对阶跃响应的超调量Mp <35%
3、计算校正后系统的剪切频率Wcp 和-π穿频率Wcg 。
4、给出校正装置的传递函数。
5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。
7、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。
8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 十七、设单位反馈系统被控对象的传递函数为 )
2)(1()(0
0++=
s s s K s G （ksm7）
1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。
2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标： （1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数=10。 （2）相角稳定裕度Pm>45o , 幅值稳定裕度Gm>12。
（3）系统对阶跃响应的超调量Mp <25%,系统的调节时间Ts<15s
位置随动系统
3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。
4、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的剪切频率Wcp 和-π穿频率Wcg 。
5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。
7、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。
8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 十八、设单位反馈系统被控对象的开环传递函数为 )
1s 2.0)(1s 1.0(s 1
)s (G 0++=
（ksm8）
1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。
2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标： （1）静态速度误差系数Kv =30 （2）相角稳定裕度Pm>35o , 幅值稳定裕度Gm>12。 （3）超调量Mp<25%，调节时间Ts<7秒。
3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。
4、给出校正装置的传递函数，。
5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。
7、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。
8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。
十九、设单位反馈系统的开环传递函数为 )
20s )(10s )(5s (s )
50s ()s (G 0++++=
（ksm9）
1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。
2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标：
（1）在单位斜坡输入下，稳态速度误差<1%（静态速度误差系数Kv =100）。 （2）相角稳定裕度Pm>40o , 幅值稳定裕度Gm>15。
（3）在阶跃信号作用下，系统超调量Mp<30%，调节时间Ts<1秒。 3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。 4、给出校正装置的传递函数。
5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。
6、分别画出系统校正前、后的的根轨迹图。
7、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。
8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。
二十、晶闸管-直流电机调速系统如图所示 （ksm10）
1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。
2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标： （1）相角稳定裕度Pm>40o , 幅值稳定裕度Gm>13。
（2）在阶跃信号作用下，系统超调量Mp<25%，调节时间Ts<0.15秒。 3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。 4、给出校正装置的传递函数。
5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。
6、分别画出系统校正前、后的的根轨迹图。
7、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。
8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 二十一、设单位反馈系统被控对象的开环传递函数为 )
1s 5.0)(1s (s K
)s (G 0++=
（ksm11）
1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。
2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标： （1）静态速度误差系数Kv =10 （2）相角稳定裕度Pm>50o ，幅值稳定裕度Gm>15。 （3）超调量Mp<15%，调节时间Ts<5秒。
3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。
4、给出校正装置的传递函数，。
5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。
6、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。
7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。
二十二、设控制系统的结构如图所示 （ksm12）
1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。
2、设计系统的反馈校正器H(s)，要求校正后的系统满足指标： （1）相角稳定裕度Pm>60o ，幅值稳定裕度Gm>20。 （2）超调量Mp<20%，调节时间Ts<0.7秒。
3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。
4、给出校正装置的传递函数，。
5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。
6、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。
7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。
二十三、设单位反馈系统的开环传递函数为 )
100s )(1s 00167.0)(1s 1.0(s )
80s (125)s (G 0++++=
1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。
2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标： （1）在单位斜坡输入下，稳态速度误差<1%。 （2）相角稳定裕度Pm>80o , 幅值稳定裕度Gm>25。
（3）在阶跃信号作用下，系统超调量Mp<15%，调节时间Ts<0.5 4、给出校正装置的传递函数。
5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。
6、分别画出系统校正前、后的的根轨迹图。
7、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。
8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。
24、. 已知广义被控对象:)
1(1
1)(+-=-s s s e s G Ts , 给定T=1s
针对单位斜坡输入设计最小拍有纹波控制系统。
解：由已知条件，被控对象含有一个积分环节，有能力产生单位斜坡响应。求广义对象脉冲传递函数为
[])
368.01)(1()718.01(368.0 1111)1()1()1(1)1( )1(11)()(1111111211121
--------------+=
??????-+----=??????+-=?
?
?
???+-==z z z z z e z
z z z s s Z z s s s e Z s G Z z G Ts 可以看出，G(z)的零点为-0.718(单位圆内)、极点为1(单位圆上)、0.368(单位圆内)，故u=0,v=0(单位圆上除外),m=1。根据稳定性要求，G(z)中z=1的极点应包含在Φe (z)的零点中，由于系统针对等速输入进行设计，故p=2。为满足准确性条件另有Φe (z)=(1-z -1)2F 1(z),显然准确性条件中已满足了稳定性要求，于是可设
)()(1101--+=Φz c c z z
2)1(1
)1(110=+=Φ'=+=Φc c c c
解得 1,210
-==c c 。
闭环脉冲传递函数为
2
12111)
1()(1)(2)2()(------=Φ-=Φ-=-=Φz z z z z z z z e
则
)
718.01)(1()
368.01)(5.01(435.5)()()()(1
111----+---=ΦΦ=z z z z z G z z z D e 1
1223412
()()()(2)234(1)
z Y z R z z z z z z z z -------=Φ=-=+++
-
25、.计算机控制系统如图所示，对象的传递函数2
()
(0.51)
G s s s =
+,采样周期T =0.5s,系统输入为单位速度函数，
试设计有限拍调节器D(z).
G (z)
解：
2124()(1)(0.51)(1)Ts Ts e HG Z Z Z e s s s s s --????-==-????++????
124(1)(1)z Z s s -??=-??+??
1
2211(1)2z Z s s s -??=--+??+?? 11
12121211
(1)(1)(1)(1)T Tz z z z e z ------??=-++??
---??
1110.368(10.718)(1)(10.368)
Z Z Z ---+=
-- 由于r(t)=t,查表得
12()(1)c G z z -=-
求得的控制器的脉冲传递函数
1111() 5.435(10.5)(10.368)()()()(1)(10.718)
c e G Z Z Z D Z HG Z G Z Z Z ------==
-+
3. 已知某连续控制器的传递函数为
()2
2
2
2n
n n
D s s s ωωξω=++
试用双线性变换法求出相应的数字控制器的脉冲传递函数 D （z ） ， 并给出控制器的差分形式。其中 T = 1 s 。 解：令
控制器的差分形式为
26、单位速度反馈线性离散系统如图所示，设被控对象的传递函数为010
()
(0.11)
G s s s =
+，采样周期T ＝0.1s ，试
设计单位速度输入时最少拍系统的数字控制器D （z ）。
答：⑴求G （z ）。
()()01*2
101()
()(1){[]}0.11Ts e G s G z z Z z s s s --??-??=-=+????
＝()()1
2110
10.11z z s s -??-??+??
＝()()()()()10111
211011*********T T e z Tz z z e z z --------??-??--??---??
将T ＝0.1s 代入上式，得
()
()()
11110.36810.717()110.368z z G z z z ----+=
--
∵ 是单位速度输入，所以选择
()()2
112112z z z z ---Φ=--=-
∴ 数字控制器为
()()()()1z D z G z z Φ=
-Φ????
＝
()()
()()
11115.43510.510.368110.717z z z z -------+
27、 计算机控制系统如下图所示，设被控对象的传递函数10
()
(1)
C m G s s T s =+，
零阶保持器()1Ts
h e G s s
--=
已知：0.025m T
T s ==，试针对等速输入函数设计快速有纹波系统，求数字控
制器的脉冲传递函数D （z ）。
解：110()(1)
Ts m e G s s s T s --=+
将()G s 展开得
121
1121/11()10(1)1()10(1)(1)11m Ts
m m m m m
T T z T G s e T s s T s T T Tz G z z z z e -------??
??=---??
?+??????=--+??---??
代入T ＝T m =0.025s
11110.092(10.718)
()(1)(10.368)z z G z z z ----+=
--
可以看出，G （z ）的零点为-0.7189（单位圆内）、极点为1（单位圆上）、0.368（单位圆内）,故u=0,v=1,m=1.根据稳定性要求，G （z ）中z=1的极点应包含在()e z Φ的零点中，由于系统针对等速输入进行设计，q=2。为满足准确性条件，另有12()
(1)e z z -Φ=-，显然准确性条件中已满足了稳定性要求，于是有
1101()()z z z --Φ=Φ+Φ
01
'
01(1)(1)20Φ=Φ+Φ???Φ=Φ+Φ=??
解得0'
121
Φ=??Φ=-?
闭环脉冲传递函数
111212
1111()(2)21()(1)1()21.8(10.5)(10.368)
()()1()(1)(10.718)
z z z z z z z z z z D z G z z z z ---------Φ=-=--Φ=-Φ--==
-Φ-+
这就是计算要实现的数字控制器的脉冲传递函数。
6. 已知某加热炉温度计算机控制系统的过渡过程曲线如下图所示，其中，τ=30，Ｔg =180s ，Ｔ=10s 。试求PID 控制算法的参数，并求其差分方程。 解： R = 1/T g = 180，R τ=1/180×30＝1/6。 查表，得：
Ｋp =1.2/ R τ= 7.2。 T i =2τ=60s 。
Ｔd = 0.5τ=15s 。
7.210/60 1.2I P
I
T
K K T ==?=
7.215/1010.8D
D P
T K K T
==?=
()()()()()()()()11212P I D u k u k K e k e k K e k K e k e k e k =-+--++--+-????????
()()()()()()()17.21 1.210.8212u k e k e k e k e k e k e k =-+--++--+-????????
28、 设有限拍系统如图所示，()()
10
1G
s s s =
+，采样周期
T=1s ，试针对单位速度输入函数设计有限拍有波纹系
统，并画出数字控制器和系统输出波形。
解： ①该系统为一阶系统，能够跟踪单位速度输入信号。
②求Ｇ(z)。
()()1101Ts e G z Z s s s -??-=??+?
?＝()()1
2
1011z Z s s -??-??+??＝ ()1
21111011z Z s
s s -??-+-??+??＝()()11211111101111T Tz z e z z z ------????-+-??---??
∵ Ｔ＝１s 。
∴
()()
()()
111
1
3.6810.718110.368z z G z z z ----+=
--＝
()
()1
1
1G z z -'- j = 1，u =0，v =1。
③ 对于单位速度信号，q =2，所以，q > j 。
④ 写出()e
z Φ。
()()2
111e z F z -Φ=-，()111111m m F z f z f z --=++
+
⑤ 写出()z Φ
。
()()2z F z Φ=＝1212n n f z f z --+
+。
⑥ 确定m 和n 。
m = u = 0；n = v – j +q = 2；
⑦ 确定21f 和22f 。
122122f z f z --+＝()2
1
11z --- →
212f =，221f =-
⑧ 确定()e
z Φ和()z Φ。
()2
11e z -Φ=- ，
()122z z z --Φ=-
⑨ 确定Ｄ(z)。
()
()()()e z D z G z z Φ=Φ＝
(
)()(
)()()
111
22
11
1110.36823.6810.7181z z z z z z z ----------+- ＝
()()
()()
111
1
0.54310.36810.510.7181z z z z ------+-
⑩ 求解()E z 、()U z 、()C z 。并绘制波形进行验证与分析。
()()()e E z R z z =Φ＝
()
()1
2
1112
1
11Tz z Tz z z -----?-==-；
()()()U z E z D z =＝1z -×
()()
()()
11110.54310.36810.510.7181z z z z ------+-
＝1
23450.540.320.40.120.25z
z z z z ------+-++
；
()()()C z R z z =Φ＝
()
()1
122
121Tz z z z ----?--
＝2
34234z
z z ---+++
；
29、设有限拍系统如图所示，()()
10
1G
s s s =
+，采样周期T=1s ，试针对单位速度输入函数设计有限拍无波纹系统，
并画出数字控制器和系统输出波形。
解： ①该系统为一阶系统，能够跟踪单位速度输入信号。
②求Ｇ(z)。
()()1101Ts e G z Z s s s -??-=??+??
＝(
)()1
21011z Z s s -??-??+??＝ ()1
21111011z Z s s s -??-+-??+??
＝()()11211111101111T Tz z e z z z ------????-+-??---??
∵ Ｔ＝１s 。
∴
()()
()()111
1
3.6810.718110.368z z G z z z
----+=
--＝
()()
()11
10.7181z G z z --+'- w =1，v =1 ，j = 1。
③ 对于单位速度信号，q =2，所以，q > j 。
④ 写出()e
z Φ。
()()2
11
1e z F z -Φ=-，()1111
11m m F z f
z f z --=++
+
⑤ 写出()z Φ
。
()()()1210.718z z F z -Φ=+＝1212n n f z f z --+
+。
⑥ 确定m 和n 。
m = w = 1；n = v – j +q = 2；
⑦ 确定21f 和22f 。
∵
()()e 1z z Φ=-Φ
∴
()()1
1
2212210.718z f
z
f z ---++＝()()2
1111111z f z ----+ 比较同类项的系数：
→
110.592f =，21 1.407f =，220.826f =-
⑧ 确定()e
z Φ和()z Φ。
()()2
111e z F z -Φ=-＝()()2
111111z f z ---+＝()()2
11110.592z z ---+，
()()()1210.718z z F z -Φ=+＝()()112212210.718z f z f z ---++
＝
()()1
1
210.718 1.4070.826z z
z ---+-
⑨ 确定Ｄ(z)。
()
()()()
e z D z G z z Φ=
Φ＝
()()()()()()()1
1
1
1
2
2
1
1
11
110.36810.718 1.4070.8263.6810.718110.592z z z z z z z z z -----------+-+-+ ＝()()()()
1
1
1
1
0.38210.36810.587110.592z z z z -------+
⑩ 求解()E z 、()U z 、()C z 。并绘制波形进行验证与分析。
()()()e E z R z z =Φ＝
()
()()()1
2
11
1
1
1
22
1110.59210.5920.5921Tz z
z Tz z z
z z --------?-+=+=+-；
()()()U z E z D z =＝()1110.592z z --+×
()()
()()
111
1
0.38210.36810.587110.592z z z z -------+
＝1
23450.380.020.100.100.10z
z z z z -----+++++
；
()()()C z R z z =Φ＝
()
()()1
1122
110.718 1.4070.8261Tz z z z z -----?+--
＝2
341.40734z
z z ---+++
；
30、设有限拍系统如图所示，试设计在单位阶跃响应输入作用下，采样周期T=1s 时的有限拍无波纹D(z)，并计算输出响应y(k)，控制信号u(k)和误差e(k)，画出它们对时间的变化波形。其中：
5
()(1)o G s s s =+， 1()Ts h e G s s
--=
。
解： ①
115()(1)[](1)
G z z Z s s s -=-?+
125
(1)[
](1)
z Z s s -=-+
12111(1)[
]1
z Z s s s -=--++
11
1211
11
(1)[](1)11T z z Z z z e z
------=--+---
111111.84(10.718)
(1)(10.368)
T s
z z z z --=--+=--
② 化为标准形式。
1'
1
10.718()()1z G z G z z --+=-
∴ w = 1，j = 1 , v=1。
③ ∵输入信号为单位阶跃信号 ，∴q = 1，且有q = j 。
④ 写出()e z Φ。
1111
()[(1)](1)()v j q e i i z a z z F z ---=Φ=--?∏
11(1)()z F z -=-?
其中，12111121()
1m m F z f z f z f z ---=+++
+
⑤ 写出()z Φ。
121
()[(1)]()w
i i z b z F z -=Φ=-?∏
12(10.718)()z F z -=+? 其中，12221222()
n n F z f z f z f z ---=++
+
⑥ 确定m 、n ，最高次数。
1
1
m w n v j q ==??
=-+=? ⑦ 确定F 1(z)和F 2(z)各项的系数。
1111()1F z f z -=+，1221()F z f z -=
由()e z Φ=1()z -Φ知：
1111(1)(1)z f z ---?+＝11211(10.718)z f z ---+?
∴
1212111121211(1)10.718f z f z f z f z ----+--=--
∴比较同类项系数，得方程组：
1121
1121
10.718f f f f -=-??
-=-?
得
110.418f =，210.582f =。
⑧ 将 F 1(z)和F 2(z)代入可求得()z Φ、()e z Φ。
1111(1)(1)e z f z --Φ=-?+11(1)(10.418)z z --=-?+
1121()(10.718)z z f z --Φ+?＝110.582(10.718)z z --+?＝
⑨ 求D(z)。
()
()()()
e z D z G z z Φ=Φ11111111
0.582(10.718)(1)(10.368)1.84(10.718)(1)(10.418)z z z z z z z z --------+??--+-?+＝
11
0.316(10.368)
10.418z z ---+＝
⑩ 求解()E z 、()U z 、()C z 。并绘制波形进行验证与分析。
ⅰ
()()()C z R z z =Φ
1
11z
--＝
11
0.582(10.718)z z --+?
1230.5820.99990.9999z z z ---=++
+
ⅱ
()()()e E z R z z =Φ
11
1
1(1)(10.418)1z z z
---=
-?+-
110.418z -=+
∴ 该系统是2拍系统。
ⅲ
()()()U z E z D z =
11
1
0.316(10.368)
(10.418)10.418z z z ----=++
10.316(10.368)z -=-
10.3160.116z -=-
绘制波形：
k ——c(k) k ——e(k) k ——u(k)
(
c k k
(
e k k
(
u k
31、 设有限拍系统如图所示，试设计在单位速度输入作用下，采样周期T=1s 时的有限拍无波纹D(z)，并计算输出响应y(k)，控制信号u(k)和误差e(k)，画出它们对时间的变化波形。其中：
5
()(1)o G s s s =+， 1()Ts h e G s s
--=
。
解：
①
115()(1)[](1)
G z z Z s s s -=-?+
125
(1)[
](1)
z Z s s -=-+
12
111(1)[
]1
z Z s s s -=--++
11
1211
11
(1)[](1)11T z z Z z z e z ------=--+---
11111
1.84(10.718)(1)(10.368)
T s
z z z z --=--+=-- ② 化为标准形式。
1'
1
10.718()()1z G z G z z --+=-
∴ w = 1，j = 1 , v=1。
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
自动控制原理课程设计
审定成绩： 自动控制原理课程设计报告 题目：单位负反馈系统设计校正 学生姓名姚海军班级0902 院别物理与电子学院专业电子科学与技术学号14092500070 指导老师杜健嵘 设计时间2011-12-10
目录一设计任务 二设计要求 三设计原理 四设计方法步骤及设计校正构图五课程设计总结 六参考文献
一、 设计任务 设单位负反馈系统的开环传递函数为 ) 12.0)(11.0()(0 ++= s s s K s G 用相应的频率域校正方法对系统进行校正设计，使系统满足如下动态和静态性能： (1) 相角裕度0 45 ≥γ ； (2) 在单位斜坡输入下的稳态误差05.0＜ss e ； (3) 系统的剪切频率s /rad 3＜c ω。 二、设计要求 （1） 分析设计要求，说明校正的设计思路（超前校正，滞后校正或滞后－超前 校正）； （2） 详细设计（包括的图形有：校正结构图，校正前系统的Bode 图，校正装 置的Bode 图，校正后系统的Bode 图）； （3） 用MATLAB 编程代码及运行结果（包括图形、运算结果）； （4） 校正前后系统的单位阶跃响应图。 三、设计原理 校正方式的选择。按照校正装置在系统中的链接方式，控制系统校正方式分为串联校正、反馈校正、前馈校正和复合校正4种。串联校正是最常用的一种校正方式，这种方式经济，且设计简单，易于实现，在实际应用中多采用这种校正方式。串联校正方式是校正器与受控对象进行串联连接的。本设计按照要求将采用串联校正方式进行校。校正方法的选择。根据控制系统的性能指标表达方式可以进行校正方法的确定。本设计要求以频域指标的形式给出，因此采用基于Bode 图的频域法进行校正。 几种串联校正简述。串联校正可分为串联超前校正、串联滞后校正和滞后-超前校正等。 超前校正的目的是改善系统的动态性能，实现在系统静态性能不受损的前提下，提高系统的动态性能。通过加入超前校正环节，利用其相位超前特性来增大系统的相位裕度，改变系统的开环频率特性。一般使校正环节的最大相位超前角出现在系统新的穿越频率点。
自动控制原理期末考试卷与答案
自动控制原理期末考试卷与答案 一、填空题（每空 1 分，共20分） 1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即： 稳定性 、快速性和 准确性 。 2、控制系统的 输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值 称为传递函数。 3、在经典控制理论中，可采用 劳斯判据(或：时域分析法)、根轨迹法或奈奎斯特判据(或：频域分析法) 等方法判断线性控制系统稳定性。 4、控制系统的数学模型，取决于系统 结构 和 参数, 与外作用及初始条件无关。 5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为 20lg ()A ω(或：()L ω)，横坐标为lg ω 。 6、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P 是指 开环传函中具有正实部的极点的个数，Z 是指 闭环传函中具有正实部的极点的个数，R 指 奈氏曲线逆时针方向包围 (-1, j0 )整圈数。 7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，s t 定义为 调整时间 。%σ是超调量 。 8、设系统的开环传递函数为12(1)(1) K s T s T s ++，则其开环幅频特性为 2212()()1()1A T T ωωωω= +?+，相频特性为 01112()90()() tg T tg T ?ωωω--=---。 9、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 给定值 与反馈量的差值进行的。 10、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5() 105t t g t e e --=+，则该系统的传递函数G(s)为 105 0.20.5s s s s + ++。 11、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为 开环控制系统；当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时，称为 闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于 闭环控制系统。 12、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 13、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统 稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 14、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值越频率c ω对应时域性能指标 调整时间s t ，它们反映了系统动态过程的快速性 二、(8分)试建立如图3所示电路的动态微分方程，并求传递函数。 图3 解：1、建立电路的动态微分方程 根据KCL 有 2 00i 10i ) t (u )]t (u )t (d[u )t (u )t (u R dt C R =-+- (2分) 即 )t (u ) t (du )t (u )()t (du i 2i 21021021R dt C R R R R dt C R R +=++ (2分) 2、求传递函数 对微分方程进行拉氏变换得 )(U )(U )(U )()(U i 2i 21021021s R s Cs R R s R R s Cs R R +=++ (2分)
自动控制原理试卷有参考答案
一、填空题（每空1分，共15分） 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的。 2、复合控制有两种基本形式：即按输入的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为 ()G s ，则G(s)为G 1(s)+G 2(s)（用G 1(s)与G 2(s)表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示， 则无阻尼自然频率=n ω 1.414， 阻尼比=ξ0.707， 该系统的特征方程为2220s s ++=， 该系统的单位阶跃响应曲线为衰减振荡。 5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+， 则该系统的传递函数G(s)为 105 0.20.5s s s s + ++。 6、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为 (1) (1) K s s Ts τ++。 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。 2、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制系统；当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时，称为闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于闭环控制系统。 3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 4、传递函数是指在 零初始条件下、线性定常控制系统的 输出拉氏变换与 输入拉氏变换之比。 5、设系统的开环传递函数为2(1)(1)K s s Ts τ++，则其开环幅频特性为222221 1 K T τωωω++； 相频特性为arctan 180arctan T τωω--(或：2 180arctan 1T T τωω τω---+)。 6、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值穿越频率c ω对应时域性能指标调整时间s t ，它们反映了系统动态过程的快速性 .
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
自动控制原理课程设计速度伺服控制系统设计样本
自动控制原理课程设计题目速度伺服控制系统设计 专业电气工程及其自动化 姓名 班级 学号 指引教师 机电工程学院 12月
目录一课程设计设计目 二设计任务 三设计思想 四设计过程 五应用simulink进行动态仿真六设计总结 七参照文献
一、课程设计目： 通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理、普通电学系统自动控制办法基本上，用MATLAB实现系统仿真与调试。 二、设计任务： 速度伺服控制系统设计。 控制系统如图所示，规定运用根轨迹法拟定测速反馈系数' k，以 t 使系统阻尼比等于0.5，并估算校正后系统性能指标。 三、设计思想： 反馈校正： 在控制工程实践中，为改进控制系统性能，除可选用串联校正方式外，经常采用反馈校正方式。常用有被控量速度，加速度反馈，执行机构输出及其速度反馈，以及复杂系统中间变量反馈等。反馈校正采用局部反馈包围系统前向通道中一某些环节以实现校正，。从控制观点来看，采用反馈校正不但可以得到与串联校正同样校正效果，并且尚有许多串联校正不具备突出长处：第一，反馈校正能有效地变化
被包围环节动态构造和参数；第二，在一定条件下，反馈校正装置特性可以完全取代被包围环节特性，反馈校正系数方框图从而可大大削弱这某些环节由于特性参数变化及各种干扰带给系统不利影响。 该设计应用是微分负反馈校正： 如下图所示，微分负反馈校正包围振荡环节。其闭环传递函数为 B G s （）=00t G s 1G (s)K s +（）=22t 1T s T K s ζ+（2+）+1 =22'1T s 21Ts ζ++ 试中，'ζ=ζ+t K 2T ，表白微分负反馈不变化被包围环节性质，但由于阻尼比增大，使得系统动态响应超调量减小，振荡次数减小，改进了系统平稳性。 微分负反馈校正系统方框图
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
自动控制原理试题库(含答案)
一、填空题（每空 1 分，共15分） 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的。 2、复合控制有两种基本形式：即按输入的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()G s ，则G(s)为G1(s)+G2(s)（用G 1(s)与G 2(s) 表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示， 则无阻尼自然频率=n ω2， 阻尼比=ξ，20.7072 = 该系统的特征方程为2220s s ++= ， 该系统的单位阶跃响应曲线为衰减振荡。 5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+， 则该系统的传递函数G(s)为1050.20.5s s s s +++。 6、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为(1) (1)K s s Ts τ++。 8、PI 控制器的输入－输出关系的时域表达式是 1()[()()]p u t K e t e t dt T =+?， 其相应的传递函数为1[1]p K Ts +，由于积分环节的引入，可以改善系统的稳态性 能。 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。 2、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制系统；当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时，称为闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于闭环控制系统。 3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 4、传递函数是指在零初始条件下、线性定常控制系统的输出拉氏变换与输入拉
(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）
自动控制设计(自动控制原理课程设计)
自动控制原理课程设计 本课程设计的目的着重于自动控制基本原理与设计方法的综合实际应用。主要内容包括:古典自动控制理论(PID)设计、现代控制理论状态观测器的设计、自动控制MATLAB 仿真。通过本课程设计的实践,掌握自动控制理论工程设计的基本方法与工具。 1 内容 某生产过程设备如图1所示,由液容为C1与C2的两个液箱组成,图中Q 为稳态液体流量)/(3s m ,i Q ?为液箱A 输入水流量对稳态值的微小变化)/(3s m ,1Q ?为液箱A 到液箱B 流量对稳态值的微小变化)/(3s m ,2Q ?为液箱B 输出水流量对稳态值的微小变化)/(3s m ,1h 为液箱A 的液位稳态值)(m ,1h ?为液箱A 液面高度对其稳态值的微小变化)(m ,2h 为液箱B 的液位稳态值)(m ,2h ?为液箱B 液面高度对其稳态值的微小变化)(m ,21,R R 分别为A,B 两液槽的出水管液阻))//((3s m m 。设u 为调节阀开度)(2m 。 已知液箱A 液位不可直接测量但可观,液箱B 液位可直接测量。 图1 某生产过程示意图
要求 1. 建立上述系统的数学模型; 2. 对模型特性进行分析,时域指标计算,绘出bode,乃示图,阶跃反应曲线 3. 对B 容器的液位分别设计:P,PI,PD,PID 控制器进行控制; 4. 对原系统进行极点配置,将极点配置在－1＋j 与－1－j;(极点可以不一样) 5. 设计一观测器,对液箱A 的液位进行观测(此处可以不带极点配置); 6. 如果要实现液位h2的控制,可采用什么方法,怎么更加有效？试之。 用MATLAB 对上述设计分别进行仿真。 (提示:流量Q=液位h/液阻R,液箱的液容为液箱的横断面积,液阻R=液面差变化h ?/流量变化Q ?。) 2 双容液位对象的数学模型的建立及MATLAB 仿真过程 一、对系统数学建模 如图一所示,被控参数2h ?的动态方程可由下面几个关系式导出: 液箱A:dt h d C Q Q i 111?=?-? 液箱B:dt h d C Q Q 22 21?=?-? 111/Q h R ??= 222/Q h R ??= u K Q u i ?=? 消去中间变量,可得: u K h dt h d T T dt h d T T ?=?+?++?222122221)( 式中,21,C C ——两液槽的容量系数 21,R R ——两液槽的出水端阻力 111C R T =——第一个容积的时间常数 222C R T =——第二个容积的时间常数 2R K K u =_双容对象的放大系数
自动控制原理-期末考试试题卷
洛阳理工学院 2010/2011 学年第二学期自动控制原理期末考试试题卷（B） 适用班级：B 考试日期时间：适用班级： 一、判断题。正确的打√，错误的打×。(每小题1分，共10分) 1.传递函数是线性定常系统的一种内部描述模型。（） 2.劳斯判据是判断线性定常系统稳定性的一种代数判据。（） 3.频域分析法是根据闭环系统的频率特性研究闭环系统性能的一种图解方法。( ) 4.频率响应是系统在正弦输入信号下的全部响应。（） 5.绘制系统Bode图时，低频段曲线由系统中的比例环节（放大环节）和微积分环节决定( ) 6.对于线性定常系统，若开环传递函数不包括积分和微分环节，则当0 ω=时，开环幅相特性曲线（Nyquist图）从正虚轴开始。（） 7.开环控制系统的控制器和控制对象之间只有正向作用，系统输出量不会对控制器产生任何影响。（） 8.Ⅰ型系统，当过渡过程结束后，系统对斜坡输入信号的跟踪误差为零。（） 9.控制系统分析方法中，经典控制理论的分析方法有频域分析法、根轨迹分析法、时域分析法。（） 10.已知某校正网络传递函数为 1 () 1 s G s as + = + ，当满足a>1条件时，则该校正网络为滞后校正网络。（） 二、单选题(每小题2分，共20分) 1.下述（）属于对闭环控制系统的基本要求。 （A）稳定性（B）准确性（C）快速性（D）前面三个都是 2.分析线性控制系统动态性能时，最常用的典型输入信号是（）。 （A）单位脉冲函数（B）单位阶跃函数 （C）单位斜坡函数（D）单位加速度函数 3.典型二阶系统阻尼比等于1时，称该系统处于（）状态。 （A）无阻尼（B）欠阻尼（C）临界阻尼（D）系统不稳定或临界稳定 4.稳定最小相位系统的Nyquist图，其增益（幅值）裕度（）。 （A）0 hdB<（B）0 hdB>（C）1 hdB<（D）1 hdB> 5.单位反馈控制系统的开环传递函数为 4 () (5) G s s s = + ，则系统在()2 r t t =输入作用下，其稳态误差为（）。 （A）10 4 （B） 5 4 （C） 4 5 （D）0 6.一个线性系统的稳定性取决于（）。 （A）系统的输入（B）系统本身的结构和参数
自动控制原理试题及答案解析
自动控制原理 一、简答题：（合计20分, 共4个小题，每题5分） 1. 如果一个控制系统的阻尼比比较小，请从时域指标和频域指标两方面 说明该系统会有什么样的表现？并解释原因。 2. 大多数情况下，为保证系统的稳定性，通常要求开环对数幅频特性曲 线在穿越频率处的斜率为多少？为什么？ 3. 简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。 4. 用根轨迹分别说明，对于典型的二阶系统增加一个开环零点和增加一 个开环极点对系统根轨迹走向的影响。 二、已知质量-弹簧-阻尼器系统如图(a)所示，其中质量为m 公斤，弹簧系数为k 牛顿/米，阻尼器系数为μ牛顿秒/米，当物体受F = 10牛顿的恒力作用时，其位移y (t )的的变化如图(b)所示。求m 、k 和μ的值。(合计20分) F ) t 图(a) 图(b) 三、已知一控制系统的结构图如下，（合计20分, 共2个小题，每题10分） 1） 确定该系统在输入信号()1()r t t =下的时域性能指标：超调量%σ，调 节时间s t 和峰值时间p t ； 2） 当()21(),()4sin3r t t n t t =?=时，求系统的稳态误差。
四、已知最小相位系统的开环对数幅频特性渐近线如图所示，c ω位于两个交接频率的几何中心。 1） 计算系统对阶跃信号、斜坡信号和加速度信号的稳态精度。 2） 计算超调量%σ和调节时间s t 。（合计20分, 共2个小题，每题10分） [ 1 %0.160.4( 1)sin σγ =+-, s t = 五、某火炮指挥系统结构如下图所示，()(0.21)(0.51) K G s s s s = ++系统最 大输出速度为2 r/min ，输出位置的容许误差小于2，求： 1） 确定满足上述指标的最小K 值，计算该K 值下的相位裕量和幅值裕量； 2） 前向通路中串联超前校正网络0.41 ()0.081 c s G s s +=+，试计算相位裕量。 （合计20分, 共2个小题，每题10分） (rad/s)
自动控制原理课程设计报告
自控课程设计课程设计(论文) 设计（论文）题目单位反馈系统中传递函数的研究 学院名称Z Z Z Z学院 专业名称Z Z Z Z Z 学生姓名Z Z Z 学生学号Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 任课教师Z Z Z Z Z 设计（论文）成绩
单位反馈系统中传递函数的研究 一、设计题目 设单位反馈系统被控对象的传递函数为 ) 2)(1()(0 0++= s s s K s G （ksm7） 1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。 2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标： （1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数=10。 （2）相角稳定裕度γ>45o , 幅值稳定裕度H>12。 （3）系统对阶跃响应的超调量Mp <25%,系统的调节时间Ts<15s 3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。 4、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的截止频率Wc 和穿频率Wx 。 5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 6、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。 7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 二、设计方法 1、未校正系统的根轨迹图分析 根轨迹简称根迹，它是开环系统某一参数从0变为无穷时，闭环系统特征方程式的根在s 平面上变化的轨迹。 1）、确定根轨迹起点和终点。 根轨迹起于开环极点，终于开环零点；本题中无零点，极点为：0、-1、-2 。故起于0、-1、-2，终于无穷处。 2）、确定分支数。 根轨迹分支数与开环有限零点数m 和有限极点数n 中大者相等，连续并且对称于实轴；本题中分支数为3条。
重庆大学(自动控制原理)课后复习资料,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；
自动控制原理课程设计
扬州大学水利与能源动力工程学院 课程实习报告 课程名称：自动控制原理及专业软件课程实习 题目名称：三阶系统分析与校正 年级专业及班级：建电1402 姓名：王杰 学号： 141504230 指导教师：许慧 评定成绩： 教师评语： 指导老师签名： 2016 年 12月 27日
一、课程实习的目的 （1）培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用经典控制理论和相关课程知识的能力； （2）掌握自动控制原理的时域分析法、根轨迹法、频域分析法，以及各种校正装置的作用及用法，能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分析，能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的指标； （3）学会使用MATLAB语言及Simulink动态仿真工具进行系统仿真与调试； （4）学会使用硬件搭建控制系统； （5）锻炼独立思考和动手解决控制系统实际问题的能力，为今后从事控制相关工作打下较好的基础。 二、课程实习任务 某系统开环传递函数 G(s)=K/s(0.1s+1）（0.2s+1） 分析系统是否满足性能指标： （1)系统响应斜坡信号r(t)=t,稳态误差小于等于0.01； （2）相角裕度y>=40度； 如不满足，试为其设计一个pid校正装置。 三、课程实习内容 （1）未校正系统的分析： 1）利用MATLAB绘画未校正系统的开环和闭环零极点图 2）绘画根轨迹，分析未校正系统随着根轨迹增益变化的性能（稳定性、快速性）。 3）作出单位阶跃输入下的系统响应，分析系统单位阶跃响应的性能指标。 4）绘出系统开环传函的bode图，利用频域分析方法分析系统的频域性能指标（相角裕度和幅值裕度，开环振幅）。 （2）利用频域分析方法，根据题目要求选择校正方案，要求有理论分析和计算。并与Matlab计算值比较。 （3）选定合适的校正方案（串联滞后/串联超前/串联滞后-超前），理论分析并计算校正环节的参数，并确定何种装置实现。
自动控制原理期末考试题A卷
A 卷 一、填空题（每空 1 分，共10分） 1、 在水箱水温控制系统中，受控对象为 ，被控量为 。 2、 对自动控制的性能要求可归纳为___________、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______________，而稳态误差体现的是______________。 3、 闭环系统的根轨迹起始于开环传递函数的 ，终止于开环传递函数的 或无穷远。 4、 PID 控制器的输入－输出关系的时域表达式是 ，其相应的传递函数为 。 5、 香农采样定理指出：如采样器的输入信号e(t)具有有限宽带，且有直到ωh 的频率分量，则使信号e(t) 完满地从采样信号e*(t) 中恢复过来的采样周期T 要满足下列条件：________________。 二、选择题（每题 2 分，共10分） 1、 设系统的传递函数为G （S ）＝1 52512++s s ，则系统的阻尼比为（ ）。 A ．21 B ．1 C ．51 D ．25 1 2、 非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为 ( ) A 、 ()()()E S R S G S =? B 、()()()()E S R S G S H S =?? C 、()()()()E S R S G S H S =?- D 、()()()() E S R S G S H S =- 3、 伯德图中的低频段反映了系统的（ ）。 A ．稳态性能 B ．动态性能 C ．抗高频干扰能力 D ．.以上都不是 4、 已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是( )。 A 、 (2)(1)K s s s -+ B 、(1)(5K s s s +-+） C 、2(1)K s s s +－ D 、(1)(2) K s s s -- 5、 已知系统的开环传递函数为 100(0.11)(5)s s ++，则该系统的开环增益为 ( )。 A 、 100 B 、1000 C 、20 D 、不能确定
自动控制原理试题及答案 (5)
课程教学 大纲编号： 100102 课程名称： 自动控制原理 学分 4.5 试卷编号：100102021 考试方式： 闭卷考试 考试时间： 120 分钟 满分分值： 100 组卷年月： 2000/5 组卷教师： 向峥嵘 审定教师； 陈庆伟 一．（10分）是非题： 1． 闭环控制系统是自动控制系统，开环控制系统不是自动控制系统（ ）。 2．闭环控制系统的稳定性，与构成他的开环传递函数无关（ ），与闭环传递函数有关（ ）；以及与输入信号有关（ ）。 3．控制系统的稳态误差与系统的阶数有关（ ）；与系统的类型有关；（ ） 与系统的输入信号有关；（ ），以及与系统的放大倍数有关。（ ） 4．前向通道传递函数为)k (s k 02>的单位负反馈系统能无差的跟踪斜波信号 （ ）。 5．最小相位系统是稳定的控制系统（ ）。 二．（10分）填空题 图示系统的开环放大倍数为 ，静态位置误差为 ，静态速度误差为 ，误差传递函数) s (R )s (E 为 ，当输入信号4=)t (r 时，系统的稳态误差ss e 。 三．（10分）填空题 在频率校正法中，串联超前校正是利用串联矫正装置在系统的 频区产生相角 ，以提高系统的 ，且使幅值穿越频率c ω ，从而系统的响应速度 。串联滞后校正是利用校正装
在 频区产生的特性，以使c ω ，达到提高 的目的，校正后的系统响应速度 。 四．（10分）计算作图题 化简如图所示的结构图，并求闭环传递函数) s (R )s (C 。 五．（10分） 一个开环传递函数为 ) s (s k )s (G 1+= τ的单位负反馈系统，其单位阶跃响应曲线如图所示，试确定参数k 及τ。 六．（8分） 设单位负反馈系统的开环传递函数为) s .(s )s (G 110100+= ，试计算系统的响应控制信号t sin )t (r 5=时的稳态误差。 七．（10分） 设某系统的开环传递函数为)Ts (s k )s (H )s (G 1+=，现希望系统特征方程的所有根都 在a s -=这条线的左边区域内，试确定满足此要求k 的值和T 值的范围)a (0>。
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