五邑大学自动控制原理456章自动控制原理总复习

1第4章1什么叫根轨迹？根轨迹就是开环系统传递函数的某一个参数变化时，闭环系统特征方程的根在复平面上变化的轨迹。2写出根轨迹幅值条件和相角条件的数学表达式混合条件1)(|)(|sGsGkk幅值条件1|)(||)(|11njjmiigpszsK相角条件)12()()(11kpszsnjjmii3根轨迹有哪些特性？（1）根轨迹和连续：即任一根轨迹曲线是一条连续曲线。（2）根轨迹的对称性：对称于实轴。（3）根轨迹的支数：根轨迹的分支数等于系统阶数。（4）根轨迹的起点与终点：Kg等于零时即为根轨迹的起点；Kg等于无穷时则为根轨迹的终点。（5）根轨迹渐近线的倾角：)1,1,0()12(mnkmnk根轨迹渐近线与实轴的交点坐标：mnzpniimjj)(11（6）实轴上的根轨迹确定方法：复平面实轴上的点属于闭环系统根轨迹区间条件是：该点右方开环系统的零点数和极点数的总和为奇数。（7）根轨迹的汇合点和分离点分离角d：在分离点或汇合点上，根轨迹的切线和实轴的夹角称为分离角d。d=/l=180°/l（8）根轨迹的出射角和入射角当开环零、极点处于复平面上时，根轨迹离开复极点的出发角称为出射角；根轨迹趋于复零点的终止角称为入射角。出射角：ncjjjmiick1111)12(入射角：njjmyriiiyrk11)12(（9）根轨迹和虚轴的交点：根轨迹和虚轴交点的坐标和临界根轨迹增益的求取方法。24什么是常量根轨迹？开环传递函数增益Kg变化时系统的单位反馈闭环根轨迹。5什么是参量根轨迹？除Kg变化以外，开环传递函数中其它参数变化情况下的根轨迹统称为参量根轨迹或广义根轨迹。第5章1定义系统的频率响应。系统在正弦作用下稳态响应的振幅、相位与所加正弦作用的频率之间的依赖关系。称为系统的频率响应。2定义系统的幅频特性。系统稳态响应的幅值Cm与输入信号的幅值Rm之比A()称为系统的幅频特性。3定义系统的相频特性。系统稳态响应与其正弦输入信号的相位差j()=G(j)称为系统的相频特性。4什么频率特性的极坐标图?以系统开环频率特性的实部为直角坐标系中的横坐标，以其虚部为纵坐标，以为参变量的幅值与相位的图解表示法。也称奈奎斯特(Nyquist)图。5什么频率特性的对数坐标图?它是由两张图组成，以lgw为横坐标，采用对数分度，以20lg|G(jw)H(jw)|为纵坐标时称为对数幅频图，以j(jw)为纵坐标时称为对数相频图。也可统称伯德(Bode)图。6什么频率特性的对数幅相频率特性图?它是以系统的相位j(jw)为横坐标，以对数20lg|G(jw)H(jw)|为纵坐标，以w为参变量的一种图示法。也称尼柯尔斯(Nichols)图。7频率特性的极坐标图有什么特点?奈奎斯特曲线对称于实轴。8开环增益对频率特性的对数坐标图有什么影响？而当增益改变时，相频特性不变，幅频特性上下平移。9定义最小相位系统。在右半复平面上既无极点也无零点且无纯滞后环节的系统称为最小相位系统。10最小相位系统的频率特性的对数坐标图有什么特点？最小相位系统在具有相同幅频特性的一类系统中，当w从零变化至无穷时，系统的相角变化范围最小，且对数频率特性的变化趋势和相频特性的变化趋势是一致的。11叙述奈魁斯特稳定判据。若系统开环传递函数在s右半平面有P个极点，且开环频率特性曲线对(-1，j0)点包围的次数为N，（N0顺时针，N0逆时针），则闭环系统在s右半平面的极点总数为Z=N+P。若Z=0，则闭环系统稳定，否则不稳定。312定义相角裕度。相角裕度是指系统开环频率特性Gk(j)与单位圆相交时的向量与负实轴的夹角，通常用g表示。有时又称为相角余量。13定义幅值裕度幅值裕度是指系统开环频率特性Gk(j)的相角为-180°时，与负实轴相交时幅值的倒数，通常用hg表示。14什么是谐振峰值Mp和谐振频率wp系统闭环频率特性幅值最大峰值称为谐振峰值，而此处的频率则称为谐振频率。系统带宽和带宽频率设为系统的闭环频率特性，当幅频特性下降到时，对应的频率称为带宽频率。频率范围称为系统带宽。15在自动控制系统中常用的典型环节有哪些？有比例、积分、惯性、振荡、微分和延迟环节等多种。18自动控制系统的开环传递函数是如何定义的？将反馈通道H(s)的输出端断开，则前向通道传递函数G1(s)G2(s)与反馈通道传递函数H(s)的乘积G1(s)G2(s)H(s)称为系统的开环传递函数，通常用GK(s)表示。19什么是脉冲响应函数？脉冲响应函数表示零初始条件时，线性系统对理想单位脉冲输入信号的响应。20衰减振荡阶跃响应性能指标有哪些？如何定义？（1）延迟时间td单位阶跃响应第一次达到稳态值的50%所需要的时间。（2）上升时间tr单位阶跃响应第一次达到稳态值所需要的时间。（3）峰值时间tp单位阶跃响应超过稳态值后达到第一个峰值cmax所需要的时间。（4）最大超调量s%单位阶跃响应的最大值cmax超出其稳态值的百分比。（5）调节时间ts在单位阶跃响应曲线的稳态值的上下各取5%作为误差带。则单位阶跃响应曲线进入并不再超出该误差带所需的最小时间。调节时间又称为过渡过程时间。（6）振荡次数N（7）稳态误差ess当时间t趋于无穷大时，系统单位阶跃响应的稳态值与阶跃输入稳态值1之差。21什么是系统误差？什么是系统稳态误差？4系统误差指系统输出量的希望值c0(t)和实际值c(t)之间的差值。系统稳态误差是指当t→∞时的系统误差。22什么是系统偏差？什么是系统稳态偏差？系统偏差是指系统的输入信号r(t)和主反馈信号b(t)之间的差值。系统稳态偏差是指当t→∞时的系统偏差。23什么是比例控制器？若控制器的输出m(t)与误差e(t)成正比，则称这种控制器为比例控制器，简称P控制器。24什么是比例微分控制器？若控制器的输出m(t)不仅与误差e(t)成正比，还与误差e(t)的一阶导数成正比，则称这种控制器为比例微分控制器，简称PD控制器。25什么是比例积分控制器？若控制器的输出m(t)不仅与误差e(t)成正比，还与误差e(t)对时间的积分成正比，则称这种控制器为比例积分控制器，简称PI控制器。26什么是比例积分微分控制器？若控制器的输出m(t)不仅与误差e(t)成正比，又与误差e(t)对时间的积分成正比，还与误差e(t)导数成正比，则称这种控制器为比例积分微分控制器，简称PID控制器。27线性系统稳定的充要条件是什么？线性系统稳定的充要条件：系统特征方程的根（即传递函数的极点）全为负实数或具有负实部的共轭复根。或者说，特征方程的根应全部位于复平面的左半部。第6章12传递函数的定义是什么？传递函数是线性定常系统在零初始条件下输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。12-2传递函数有哪些特点？（1）传递函数的概念适用于线性定常系统，它与线性常系数微分方程一一对应。（2）传递函数仅与系统的结构和参数有关，与系统的输入无关。（3）传递函数的概念主要适用于单输入单输出系统。（4）传递函数忽略了初始条件的影响。（5）传递函数传递函数是s的有理分式。（6）传递函数如果出现复数零、极点，那么复数零、极点必然是两两共轭的。12-3传递函数除一般有理分式形式外常用的还有哪几种表达形式？（1）零点、极点形式，也称为首1型形式。（2）时间常数形式，也称为尾1型形式。13在自动控制系统中常用的典型环节有哪些？有比例、积分、惯性、振荡、微分和延迟环节等多种。513-2自动控制系统的结构图的4种基本图形符号是什么？（1）函数方块（2）信号线（3）分支点（4）综合点。14自动控制系统中串联环节的等效规则是：两个以上串联环节组成的自动控制系统，其等效环节的传递函数为各个环节的传递函数之积。15自动控制系统中并联环节的等效规则：两个以上并联环节组成的自动控制系统，其等效环节的传递函数为各个环节的传递函数之代数和。16自动控制系统的开环传递函数是如何定义的？将反馈通道H(s)的输出端断开，则前向通道传递函数G1(s)G2(s)与反馈通道传递函数H(s)的乘积G1(s)G2(s)H(s)称为系统的开环传递函数，通常用GK(s)表示。17什么是脉冲响应函数？脉冲响应函数表示零初始条件时，线性系统对理想单位脉冲输入信号的响应。18衰减振荡阶跃响应性能指标有哪些？如何定义？（1）延迟时间td单位阶跃响应第一次达到稳态值的50%所需要的时间。（2）上升时间tr单位阶跃响应第一次达到稳态值所需要的时间。（3）峰值时间tp单位阶跃响应超过稳态值后达到第一个峰值cmax所需要的时间。（4）最大超调量s%单位阶跃响应的最大值cmax超出其稳态值的百分比。（5）调节时间ts在单位阶跃响应曲线的稳态值的上下各取5%作为误差带。则单位阶跃响应曲线进入并不再超出该误差带所需的最小时间。调节时间又称为过渡过程时间。（6）振荡次数N（7）稳态误差ess当时间t趋于无穷大时，系统单位阶跃响应的稳态值与阶跃输入稳态值1之差。19什么是系统误差？什么是系统稳态误差？系统误差指系统输出量的希望值c0(t)和实际值c(t)之间的差值。系统稳态误差是指当t→∞时的系统误差。20什么是系统偏差？什么是系统稳态偏差？系统偏差是指系统的输入信号r(t)和主反馈信号b(t)之间的差值。系统稳态偏差是指当t→∞时的系统偏差。21什么是比例控制器？若控制器的输出m(t)与误差e(t)成正比，则称这种控制器为比例控制器，简称P控制器。22什么是比例微分控制器？若控制器的输出m(t)不仅与误差e(t)成正比，还与误差e(t)的一阶导数成正比，则称这种控制器为比例微分控制器，简称PD控制器。23什么是比例积分控制器？若控制器的输出m(t)不仅与误差e(t)成正比，还与误差e(t)对时间的积分成正比，则称这种控制器为比例积分控制器，简称PI控制器。24什么是比例积分微分控制器？若控制器的输出m(t)不仅与误差e(t)成正比，又与误差e(t)对时间的积分成正比，还与误差e(t)导数成正比，则称这种控制器为比例积分微分控制器，简称PID控制器。25线性系统稳定的充要条件是什么？6线性系统稳定的充要条件：系统特征方程的根（即传递函数的极点）全为负实数或具有负实部的共轭复根。或者说，特征方程的根应全部位于复平面的左半部。第3章26研究自动控制系统性能时，常用的典型输入信号有哪几种？单位脉冲函数外，还有单位阶跃函数、单位斜坡函数、单位抛物线函数以及单位正弦函数。27写出单位阶跃信号的数学定义式：0001)(1ttt28写出单位斜坡信号的数学定义式：0001)(1)(tttttr29写出单位抛物线信号的数学定义式：0002/)(121)(22tttttta30写出单位正弦波信号的数学定义式：000sin)(ttttu31衰减振荡阶跃响应时域性能指标有哪些？给出其定义。（1）上升时间tr单位阶跃响应第一次达到稳态值)(c所需要的时间。（2）峰值时间tp单位阶跃响应超过稳态值后达到第一个峰值cmax所需要的时间。（3）最大超调量s%单位阶跃响应的最大值cmax超出其稳态值)(c的百分比。（4）调节时间ts在单位阶跃响应曲线的稳态值)(c上下各取)(05.0c作为误差带。则单位阶跃响应曲线进入并不再超出该误差带所需的最小时间。又称为过渡过程时间。32二阶系统闭环传递函数为的典型方程如何？2222)(1)()(nnnsssGsGs33典型二阶系统的单位阶跃响有哪几种响应形式？（1）0的情况，称为无阻尼系统，时间响应表现等幅振荡。（2）10的情况，称为欠阻尼系统，时间响应表现幅度衰减的振荡。（3）1的情况，称为临界阻尼系统，时间响应表现单调上升曲线。（4）1的情况，称为过阻尼系统，时间响应表现单调上升曲线。34写出衰减振荡阶跃响应时域性能指标的数学计算式。（1）上升时间trdndrt