1五邑大学自动控制原理总复习

1第1章1自动控制的定义是什么：自动控制就是在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（控制装置），使机器、设备或生产过程（控制对象）的某个工作状态或参数（被控量）自动地按照预定的规律运行。2什么是自动控制系统？一个带有反馈装置的动力学系统能自动而连续地测量被控制量，并求出偏差，进而根据偏差的大小和正负极性对系统进行控制，而控制的目的就是力图减小或消除所存在的偏差。这样的系统称为自动控制系统。3自动控制系统的基本组成部分有哪些？自动控制系统它一般由控制装置和被控对象组成。4自动控制系统的被控对象的定义是什么？被控制对象是指那些要求实现自动控制的机器、设备或者生产过程。控制装置是指对被控对象起控制作用的设备总体。5什么是前向通道？什么是反馈通道？系统输入端到输出端之间的通道称为前向通道；而将从输出端到比较环节的通道称为反馈通道。6自动控制系统有哪些特点？(1)在结构上必须具有反馈装置，并按负反馈的原则组成闭环控制系统。(2)由偏差产生控制作用。(3)控制的目的就是力图减小或消除偏差，从而使被控制量接近期望值。7什么是恒值系统和随动系统？恒值系统是指参考输入量保持常值的系统。随动系统是指参考输入量随时间任意变化的系统。8什么是线性系统和非线性系统，各有何特点？线性系统是指构成系统的所有元件都是线性元件的系统。其动态性能可用线性微分方程描述，系统满足叠加原理。非线性系统是指构成系统的元件中含有非线性元件的系统。其只能用非线性微分方程描述，不满足叠加原理。8-2线性系统和非线性系统最大的区别是什么？答：线性系统满足叠加原理，非线性系统则没有这个性质。9什么是连续系统和离散系统连续系统是指系统内各处的信号都是以连续的模拟量传递的系统。如果系统内某处信号是以脉冲序列或数码形式传递的系统则称为离散系统。10应用上对自动控制系统的三个方面的基本要求是什么？稳定性、快速性和准确性三个方面。第2章11什么叫数学模型？自动控制理论研究中常用的数学模型有哪些？用于描述控制系统内各变量（物理量）之间动态关系的数学表达式，称为数学模型。自动控制理论研究中常用的数学模型有微分方程、传递函数、结构图、信号流图、频率特性以及状态空间描述等。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。2（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。13-2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？3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？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。4（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21（2）峰值时间tpdnpt21（3）最大超调量%%100%21e（4）调节时间tsnsnstΔtΔ34时当时当5%2%（5）振荡次数N%52132fsttNdfωπt235稳定的基本概念是如何定义的？设系统处于某一起始的平衡状态。在外作用的影响下，离开了该平衡状态。当外作用消失后，如果经过足够长的时间它能回复到原来的起始平衡状态，则称这样的系统为稳定的系统。否则为不稳定的系统。36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。37线性系统稳定性与哪些因素有关？稳定性是线性定常系统的一个属性，只与系统本身的结构和参数有关。38什么是系统误差？系统输出量的希望值c0(t)和实际值c(t)之间的差值。即)()()(0*tctcte39什么是系统稳态误差？当t→∞时的系统误差，用e*ss表示。即)(lim**teetss40什么是系统偏差？系统的输入信号r(t)和主反馈信号b(t)之间的差值。即)()()(tbtrte41什么是系统稳态偏差？当t→∞时的系统偏差，用ess表示。即)(limteetss542减小稳态误差的方法（1）提高系统开环放大系数（2）增加积分环节的个数（3）采用复合控制包括：按干扰补偿的复合控制和按给定输入的复合控制结构。