222010322072023 付珣利自动化01班位置随动系统：
控制系统原理图
（作业一）
1.1系统方块图
1.2控制方案
若电网电压受到波动，ui↑则δu↑u↑n↑uo↑
所以δu↓u↓n↓从而使n达到稳定。
（作业二）
2.1由原理可知：
Θe （s ）=Θi （s ）—Θ0（s ） US （s ）=K0Θe （s ）
Us （s ）=Raia(s)+LaSia+Eb （s ） M(s)=C m ia(s) JS 2θ0(S)+fs θ
(S)= M(s)-Mc (s) Eb(s)=Kb θ0(S)
2.2系统传递函数
)
()(0s s i θθ=
()
)
)((1))((1)(1))((3
2103
210f JS R S L S K C f JS R S L S C K K K K f
JS R S L S K C f JS R S L S C K K K K a a b
m a a m
a a b
m a a m
+++
++++++
++=
m b m a a m
C K K K K K C f JS R S L S C K K K K 32103210))((++++
2.3动态结构图
设定参数：f=20N,J=20K ·m 2,a R =20 Ω,La=1H,Ko=40,k1k2k3=100,Cm=1,Kb=0 （因为暂取Kb=0，测速反馈通道相当于没加进）
图.动态结构图
则开环传递函数为：G(s)=
)
105.0)(1(10
++s s s
闭环传递函数：Ψ（s ）=10
)105.0)(1(10
+++s s s
2.4信号流图
（作业三）系统性能
3.1系统响应及动态性能指标 单位阶跃响应曲线：
由阶跃响应曲线可得知：系统是稳定的，但震荡次数较多。由闭环主导极点
的概念，S1>>S2可将系统近似处理为：开环传递函数G(s)=
)
1(10+s s ，此时的相
对阻尼系数ζ=0.5，δ=1.34%，Wn=1，调节时间ts=3.5/ξWn=7s ，tp=π /21ξ-n w =3.625，tr=(π-β)/Wd=2.417. 近似处理后响应曲线如下：
分析：系统仍然稳定，震荡次数相对减小。 3.2两种常用方法校正 ①加入测速反馈（0.347s+1） 单位阶跃响应：
此时ζ=0.707为工程上的最佳参数,Wn 不变，ts 明显减小，δ%也明显减小,但是在斜坡输入响应下稳态误差变大，因为开环放大倍数变大。 ②前向通道加入比例微分（0.414s+1） 响应曲线
此时ζ=0.707为工程上的最佳参数,Wn 不变，ts 明显减小，tp 也减小，δ%明显减小，稳态误差不变。
③比较：有曲线特性分析得到，引入测速反馈或前向通道加比例微分都将使ζ增大，超调减小，动态性能变好，同时不影响Wn ，且在适当时候还可取到最佳工作参数。
但测速会影响开环放大倍数K,从而影响稳定误差，此时可以同时调大比例系数避免。前向通道加比例微分同样可提高系统性能，但对噪声抑制力变弱，由于加入零点，超调量变大，峰值时间减少，且随零点接近原点而影响加剧。
（作业四）绘制根轨迹
①开环传递函数G(s)=)
1(10 s s
num=[10]; den=[1 1 0]; rlocus(num,den)
由根轨迹可知此系统很是稳定。 ②引入测速反馈后： num=[10];
den=[1 4.47 10];
rlocus(num,den)
③引入比例微分
num=[4.14 10];
den=[1 1 0];
rlocus(num,den)
（作业五）频域系统性能分析
①绘制Bode图
i原系统
ii引入测速反馈
iii引入比例微分
分析：观察bode图，可以发现有测速反馈的比原系统相角裕度r提高，比例微分r没变很大，r越高，谐振峰值Mr越小。低频段中，加测速反馈的bode与纵轴交点大概30dB，而其它的均是60dB，说明k值受到影响并变小，所以稳定误差会加大。中频段原系统斜率为-40dB，校正后由图中可以观察到变为-20dB,稳定性提高。
②绘制奈氏曲线
i原系统
ii引入测速反馈
iii引入比例微分
分析：由奈氏曲线极其数据可以看出，首先由奈氏稳定判据知三个系统均稳定，不过原系统不如引入测速或比例微分的稳定性强，再观察得到，随着w的增大，加比例微分的A(w)明显要比测速的增大的快，及响应较快，这是由比例微分中有附加零点而引起的。
（作业六）系统校正（PID法）
创建模拟系统，用PID校正。
PID参数选择：根据简易工程整定法，取P:kp=0.57k,I:0.5Tk，D:0.13Tk
创建Matlab中的模拟系统：
Subsystem.in1out1如右图：
PID参数设定：
校正后阶跃响应曲线：
Bode图：
奈氏曲线：
分析：
1.比起原响应曲线，校正后超调量受到一定控制，震荡次数明显减小，调节时间ts明显减小，系统仍然是稳定的。
2.观察bode图，可以发现，在低频段，校正后的系统与纵轴交点大概120dB几乎是原来的2倍，因而开环倍数必定增大，稳态误差必然降低。中频段，原来斜率为-40，现在为-20，明显稳定性提高。截止频率Wc比原来提高了，增加了系统的快速性，如图中红色注释，相角裕度r也明显增大，稳定裕度增大，谐振峰
值Mr随之也会减小,稳定性能与动态性能提高。
3.奈氏曲线前后相比较，可以发现，校正后系统更加平稳，而不是像原系统一样，在某一w处，A(w)突然突增，稳定度也越来越高。
（作业七）线性离散系统分析
在matlab中的模拟仿真:
分析：1.系统加入采样器使得上升时间略有提前，超调量增大，稳定度降低。 2.零阶保持器是上升时间加长，同时，超调量和震荡次数增加。
（作业八）非线性的系统
Matlab中的状态模型：（加饱和限幅的非线性因素）
《 自动控制原理 》典型考试试题 （时间120分钟） 院/系 专业 姓名 学号 第二章：主要是化简系统结构图求系统的传递函数，可以用化简，也可以用梅逊公式来求 一、（共15分）已知系统的结构图如图所示。请写出系统在输入r(t)和扰动n(t)同时作用下的输出C(s)的表达式。 G4 H1G3 G1 G 2 N(s)C(s) R(s) - -+ + + 二 、（共15分）已知系统的结构图如图所示。 试求传递函数 )()(s R s C ，) () (s N s C 。 三、（共15分）已知系统的结构图如图所示。 试确定系统的闭环传递函数C(s)/R(s)。 G1 G2 R(s) - + + C(s) - + 四、（共15分）系统结构图如图所示，求X(s)的表达式
G4(s)G6(s) G5(s)G1(s) G2(s) N(s) C(s) R(s) -- G3(s) X(s) 五、（共15分）已知系统的结构图如图所示。 试确定系统的闭环传递函数C(s)/R(s)和C(s)/D(s)。 G1 G2 R(s) - + + C(s) -+ D(s) G3G4 六、（共15分）系统的结构图如图所示，试求该系统的闭环传递函数 ) () (s R s C 。 七、（15分）试用结构图等效化简求题图所示各系统的传递函数 ) () (s R s C
一、（共15分）某控制系统的方框图如图所示，欲保证阻尼比ξ=0.7和响应单位斜坡函数的稳态误差为ss e =0.25,试确定系统参数K 、τ。 二、（共10分）设图（a ）所示系统的单位阶跃响应如图（b ）所示。试确定系统参数,1K 2K 和a 。 三、（共15分）已知系统结构图如下所示。求系统在输入r(t)=t 和扰动信号d(t)=1(t)作用下的稳态误差和稳态输出)(∞C 2/(1+0.1s) R(s) - C(s) 4/s(s+2) E(s) D(s) 四、（共10分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为： 2()(2)(4)(625) K G s s s s s = ++++ 试确定引起闭环系统等幅振荡时的K 值和相应的振荡频率ω 五、（15分）设单位反馈系统的开环传递函数为 1 2 ) 1()(23++++=s s s s K s G α 若系统以2rad/s 频率持续振荡，试确定相应的K 和α值 第三章：主要包括稳、准、快3个方面 稳定性有2题，绝对稳定性判断，主要是用劳斯判据，特别是临界稳定中出现全零行问题。 相对稳定性判断，主要是稳定度问题，就是要求所有极点均在s=-a 垂线左测问题，就是将s=w-a 代入D(s)=0中，再判断稳定 快速性主要是要记住二阶系统在0<ξ<1时的单位阶跃响应公式以及指标求取的公式。 准确性主要是稳态误差的公式以及动态误差级数两方面
安全管理编号：YTO-FS-PD965 液压传动在汽车上的应用通用版 In The Production, The Safety And Health Of Workers, The Production And Labor Process And The Various Measures T aken And All Activities Engaged In The Management, So That The Normal Production Activities. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards
液压传动在汽车上的应用通用版 使用提示：本安全管理文件可用于在生产中，对保障劳动者的安全健康和生产、劳动过程的正常进行而采取的各种措施和从事的一切活动实施管理，包含对生产、财物、环境的保护，最终使生产活动正常进行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 近年来随着液压、气压与液力传动技术的发展和在汽车上的应用，汽车的各项性能都有了很大地提高，尤其是现代汽车上使用了电脑、机电液一体化的高新技术，使汽车工业的发展更上了一个新的台级。汽车工业成为衡量一个国家科学技术水平先进与否的重要标志，目前技术先进的汽车已广泛采用了液压气压和液力传动新技术，就连汽车的燃料供给和机械润滑系统也借鉴了这些技术，因此加强针对汽车的液压气压与液力传动技术的学习与研究，对于从事汽车理论学习和设计制造维修的人员具有很重要的意义。 现在汽车都在向着驾驶方便、运行平稳、乘坐舒适、安全可靠、节能环保的方向发展。在这些发展中液压气压与液力传动技术起了主导作用。液压气压与液力传动在汽车上的应用具有一定的特点，由于汽车整体结构和轻量化的要求，系统结构紧凑、元件组合性强与电气结合，能够根据汽车的运行状况进行控制。 气压传动与液压传动一样，主要用于实现动力远程传
A . 阶跃 函数 斜坡函数 抛物线函数 脉冲函数 正弦函数 B.典型环节的传递函数 比例环节 惯性环节(非周期环节 ) 积分环节 微分环节 二阶振荡环节(二阶惯性环节) 延迟环节 C.环节间的连接 串联 并联 反馈开环传递函数= 前向通道传递函数= 负反馈闭环传递函数 正反馈闭环传递函数 D.梅逊增益公式 E.劳斯判据 劳斯表中第一列所有元素均大于零 s n a 0a 2a 4a 6…… s n-1a 1a 3a 5a 7…… s n-2b 1b 2b 3b 4…… s n-3c 1c 2c 3c 4…… ……… s 2f 1f 2 s 1g 1 s 0h 1 劳斯表中某一行的第一个元素为零而该行其它元素不为零，ε→0； 劳斯表中某一行的元素全为零。P(s)=2s 4+6s 2-8。 F.赫尔维茨判据 特征方程式的所有系数均大于零。 G. 误差传递函数 扰动信号的误差传递函数 I.二阶系统的时域响应： 其闭环传递函数为 或 系统的特征方程为0 2)(22=++=n n s s s D ωζω 特征根为1 ,221`-±-=ζωζωn n s 上升时间t r 其中 峰值时间t p 最大超调量M p 调整时间t s a.误差带范围为±5% b.误差带范围为±2% 振荡次数N J.频率特性： 还可表示为：G (jω)=p (ω)+jθ(ω) p (ω)——为G (jω)的实部，称为实频特性； θ(ω)——为G (jω)的虚部，称为虚频特性。 显然有： K.典型环节频率特性： 1.积分环节 ???? ???? ? =+===)()()()()()()(sin )()()(cos )()(2 2ωωθω?ωθωωω?ωωθω?ωωp arctg p A A A p s s G 1(=???≥<=000)(t A t t r K s R s C s G ==)()()(222 2)(n n n s s K s G ωζωω++=)()(1)()() ()(s H s G s G s R s C s -= =Φ22 22)() (n n n s s s R s C ωζωω++=1 21)()(22++= Ts s T s R s C ζ2 1ζωβ πωβπ--=-= n d r t n s t ζω3 =
《自动控制原理》题库 一、解释下面基本概念 1、控制系统的基本控制方式有哪些？ 2、什么是开环控制系统？ 答：在控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控制作用，即系统的输出量对控制量没有影响。 3、什么是自动控制？ 答：自动控制就是采用控制装置使被控对象自动地按照给定的规律运行，使被控对象的一个或数个物理量能够在一定的精度范围内按照给定的规律变化。 4、控制系统的基本任务是什么？ 5、什么是反馈控制原理？ 6、什么是线性定常控制系统？ 7、什么是线性时变控制系统？ 8、什么是离散控制系统？ 9、什么是闭环控制系统？ 10、将组成系统的元件按职能分类，反馈控制系统由哪些基本元件组成？ 11、组成控制系统的元件按职能分类有哪几种？ 12、典型控制环节有哪几个？ 13、典型控制信号有哪几种？ 14、控制系统的动态性能指标通常是指？ 15、对控制系统的基本要求是哪几项？ 16、在典型信号作用下，控制系统的时间响应由哪两部分组成? 17、什么是控制系统时间响应的动态过程？ 18、什么是控制系统时间响应的稳态过程？ 19、控制系统的动态性能指标有哪几个？ 20、控制系统的稳态性能指标是什么？ 21、什么是控制系统的数学模型？ 22、控制系统的数学模型有： 23、什么是控制系统的传递函数？ 24、建立数学模型的方法有? 25、经典控制理论中，控制系统的数学模型有?
26、系统的物理构成不同，其传递函数可能相同吗?为什么? 27、控制系统的分析法有哪些？ 28、系统信号流图是由哪二个元素构成？ 29、系统结构图是由哪四个元素组成？ 30、系统结构图基本连接方式有几种？ 31、二个结构图串联连接，其总的传递函数等于？ 32、二个结构图并联连接，其总的传递函数等于？ 33、对一个稳定的控制系统，其动态过程特性曲线是什么形状？ 34、二阶系统的阻尼比10<<ξ，其单位阶跃响应是什么状态？ 35、二阶系统阻尼比ξ减小时，其阶跃响应的超调量是增大还是减小？ 36、二阶系统的特征根是一对负实部的共轭复根时，二阶系统的动态响应波形是什么特点？ 37、设系统有二个闭环极点，其实部分别为：δ＝－2；δ＝－30，问哪一个极点对系统动态过程的影响大？38、二阶系统开环增益K 增大，则系统的阻尼比ξ减小还是增大？ 39、一阶系统可以跟踪单位阶跃信号，但存在稳态误差？不存在稳态误差。 40、一阶系统可以跟踪单位加速度信号。一阶系统只能跟踪单位阶跃信号（无稳态误差）可以跟踪单位斜坡信号（有稳态误差） 41、控制系统闭环传递函数的零点对应系统微分方程的特征根。应是极点 42、改善二阶系统性能的控制方式有哪些？ 43、什么是二阶系统？什么是Ⅱ型系统？ 44、恒值控制系统 45、谐振频率 46、随动控制系统 47、稳态速度误差系数K V 48、谐振峰值 49、采用比例－微分控制或测速反馈控制改善二阶系统性能，其实质是改变了二阶系统的什么参数？。 50、什么是控制系统的根轨迹？ 51、什么是常规根轨迹？什么是参数根轨迹？ 52、根轨迹图是开环系统的极点在s 平面上运动轨迹还是闭环系统的极点在s 平面上运动轨迹？ 53、根轨迹的起点在什么地方？根轨迹的终点在什么地方？ 54、常规根轨迹与零度根轨迹有什么相同点和不同点？ 55、试述采样定理。
第七章典型液压传动系统 一、图为YT453型组合机床动力滑台液压系统工作原理，分析其原理完成下列各问。 1、电磁铁动作顺序表。 （1）快进 控制油路：泵2－电磁换向阀A左位－单向阀C－液控换向阀B左位－阀B左位进入工作位置 主油路: 泵2－单向阀3－电液换向阀7左位－行程阀11常位－液压缸左腔。 回油路：液压缸右腔－阀7左位－单向阀6－阀11－液压缸左腔。 （2）一工进 主油路: 泵2－单向阀3－电液换向阀7左位－调速阀8－电磁阀12右位—液压缸左腔。 回油路：液压缸右腔－阀7左位－单向阀6－阀11－液压缸左腔。
（3）二工进 主油路: 泵2－单向阀3－电液换向阀7左位－调速阀8－调速阀9—液压缸左腔。 回油路：液压缸右腔－阀7左位－单向阀6－阀11－液压缸左腔。 （4）快退 控制油路：泵2－电磁换向阀A右位－单向阀D－液控换向阀B右位－阀B右位进入工作位置 进油路：泵2－阀3－阀7右位－液压缸右腔； 回油路：缸左腔－阀10－阀7右位－油箱。 二、如图所示为某一组合机床液压传动系统原理图。试分析其工作原理，根据其动作循环图列出电磁铁工作表，并指出此系统由哪些基本回路组成，有何特点。 三、分析图中所示液压系统，系统的快进、一工进、二工进、快退的进、回油路路线。（1）快进 进油路：泵1→单向阀→换向阀2左位→换向阀6左位→缸左腔 回油路：缸右腔→换向阀2左位→单向阀→换向阀6左 位→缸左腔 （2）一工进 进油路：泵1→单向阀→换向阀2左位→调速阀5→二 位换向阀左位→缸左腔 回油路：缸右腔→换向阀2左位→顺序阀3→背压阀4→ 油箱 （3）二工进 进油路：泵1→单向阀→换向阀2左位→调速阀5→调速阀→缸左腔 回油路：缸右腔→换向阀2左位→顺序阀3→背压阀4→油箱 （4）快退
第一章 习题答案 1-1 根据题1-1图所示的电动机速度控制系统工作原理图 (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 题1-2图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。 题1-2图 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 题1-3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、被控量和给定量，画出系统方框图。 题1-3图 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，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 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。 ?→T C ?→↑→↑→↑→↑→↑→↓→↓T u u u u u c a e f θ1C ↑ 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r u （表征炉温的希望值）。系统方框图见图解1-3。
自动控制原理习题 一、(20分) 试用结构图等效化简求下图所示系统得传递函数 ) () (s R s C 。 解: 所以: 3 2132213211)() (G G G G G G G G G G s R s C +++= 二.(10分)已知系统特征方程为063632 3 4 =++++s s s s ,判断该系统得稳定性,若闭环系统不稳定,指出在s 平面右半部得极点个数。(要有劳斯计算表) 解:劳斯计算表首列系数变号2次,S 平面右半部有2个闭环极点,系统不稳定。 6 6.0650336610 1234s s s s s - 三.(20分)如图所示得单位反馈随动系统,K=16s -1,T=0、25s,试求: (1)特征参数n ωξ，; (2)计算σ%与t s ; (3)若要求σ%=16%,当T 不变时K 应当取何值？ 解:(1)求出系统得闭环传递函数为:
T K s T s T K K s Ts K s /1 /)(22++= ++= Φ 因此有: 25.021 2/1),(825.0161====== -KT T s T K n n ωζω (2) %44%100e %2 -1- =?=ζζπ σ %) 2)((2825.04 4=?=?= ≈ s t n s ζω (3)为了使σ%=16%,由式 %16%100e %2 -1- =?=ζζπ σ 可得5.0=ζ,当T 不变时,有: ) (425.04)(425 .05.021 212/11221--=?===??=== s T K s T T n n ωζζω 四.(15分)已知系统如下图所示, 1.画出系统根轨迹(关键点要标明)。 2.求使系统稳定得K 值范围,及临界状态下得振荡频率。 解 ① 3n =,1,2,30P =,1,22,1m Z j ==-±,1n m -= ②渐进线1条π ③入射角 1?()18013513513590360135135=?+?+?+?-?=?+?=? 同理 2?2135sr α=-? ④与虚轴交点,特方 3 2 220s Ks Ks +++=,ωj s =代入 222 K K -0=1K ?=,2s = 所以当1K >时系统稳定,临界状态下得震荡频率为2ω＝ X r X c K S 3 S 2+2S ＋2
液压传动在汽车上的应用 近年来随着液压、气压与液力传动技术的发展和在汽车上的应用，汽车的各项性能都有了很大地提高，尤其是 现代汽车上使用了电脑、机电液一体化的高新技术，使汽车工业的发展更上了一个新的台级。汽车工业成为衡 量一个国家科学技术水平先进与否的重要标志，目前技术先进的汽车已广泛采用了液压气压和液力传动新技术，就连汽车的燃料供给和机械润滑系统也借鉴了这些技术，因此加强针对汽车的液压气压与液力传动技术的学习 与研究，对于从事汽车理论学习和设计制造维修的人员具有很重要的意义。 现在汽车都在向着驾驶方便、运行平稳、乘坐舒适、安全可靠、节能环保的方向发展。在这些发展中液压 气压与液力传动技术起了主导作用。液压气压与液力传动在汽车上的应用具有一定的特点，由于汽车整体结构 和轻量化的要求，系统结构紧凑、元件组合性强与电气结合，能够根据汽车的运行状况进行控制。 气压传动与液压传动一样，主要用于实现动力远程传递、电气控制信号转换等。由于其工作介质是气体， 因此工作安全、系统泄漏对环境污染也小，但受气体可压缩性大的影响，系统的灵敏性不如液压传动。如液压 汽车制动装置的制动滞后时间为0．2S，而气压汽车装置的制动滞后时间是0.5S，而且气压系统的噪音也大， 自动润滑性能也差。 下面举几个例子介绍液压气压与液力传动在汽车传动系统中的具体应用。 1.液压动力转向系统液压动力转向系统是在液压动力转向系统的基础上增设了电子控制装置。该系统能够 根据汽车行驶条件的变化对助力的大小实行控制，使汽车在停车状态时得到足够大的助力，以便提高转向系统 操作的灵活性。当车速增加时助力逐渐减小，高速行驶时无助力，使操纵有一定的行路感，而且还能提高操纵 的稳定性。另外，液压系统一般工作压力不高，流量也不大。 2.液力自动变速器液力自动变速器在现代汽车上用得也越来越多。使用液力变速器可以简化驾驶操作，使 发动机的转速控制在一定的范圉内，避免车速急剧变化，有利于减少发动机振动和噪音，而且能消除和吸收传 动装置的动载荷，减少换档冲击，提高发动机和变速器的使用寿命。 3.汽车防抱死液压系统ABS即汽车防抱死系统，其主要功能是在汽车制动时，防止车轮抱死。无论是气压 制动系统还是液压制动系统，ABS均是在普通制动系统的基础上增加了传感器、ABS执行机构和ABS电脑三部分。液压制动系统ABS广泛应用于轿车和轻型载货汽车上。气压制动系统ABS丰要用于中、重型载货汽车上，所装用的ABS按其结构原理主要分为两种类型：用于四轮后驱动气压制动汽车上的ABS和用于汽车列车上的ABS。气顶液压制动系统ABS兼有气压和液压两种制动系统的特点，应用于部分中重型汽车上。
三.名词解释 47、传递函数：传递函数是指在零初始条件下，系统输出量的拉式变换与系统输入量的拉式变换之比。 48、系统校正：为了使系统达到我们的要求，给系统加入特定的环节，使系统达到我们的要求，这个过程叫系统校正。 49、主导极点：如果系统闭环极点中有一个极点或一对复数极点据虚轴最近且附近没有其他闭环零点，则它在响应中起主导作用称为主导极点。 50、香农定理：要求离散频谱各分量不出现重叠,即要求采样角频率满足如下关系： ωs ≥2ωmax 。 51、状态转移矩阵：()At t e φ=，描述系统从某一初始时刻向任一时刻的转移。 52、峰值时间：系统输出超过稳态值达到第一个峰值所需的时间为峰值时间。 53、动态结构图：把系统中所有环节或元件的传递函数填在系统原理方块图的方块中，并把相应的输入、输出信号分别以拉氏变换来表示，从而得到的传递函数方块图就称为动态结构图。 54、根轨迹的渐近线：当开环极点数 n 大于开环零点数 m 时，系统有n-m 条根轨迹终止于 S 平面的无穷远处，且它们交于实轴上的一点，这 n-m 条根轨迹变化趋向的直线叫做根轨迹的渐近线。 55、脉冲传递函数：零初始条件下，输出离散时间信号的z 变换()C z 与输入离散信号的z 变换()R z 之比，即()()() C z G z R z =。 56、Nyquist 判据（或奈氏判据）：当ω由-∞变化到+∞时， Nyquist 曲线（极坐标图）逆时针包围（-1，j0）点的圈数N ，等于系统G(s)H(s)位于s 右半平面的极点数P ，即N=P ，则闭环系统稳定；否则（N ≠P ）闭环系统不稳定，且闭环系统位于s 右半平面的极点数Z 为：Z=∣P-N ∣ 57、程序控制系统: 输入信号是一个已知的函数，系统的控制过程按预定的程序进行，要求被控量能迅速准确地复现输入，这样的自动控制系统称为程序控制系统。 58、稳态误差：对单位负反馈系统，当时间t 趋于无穷大时，系统对输入信号响应的实际值与期望值（即输入量）之差的极限值，称为稳态误差，它反映系统复现输入信号的（稳态）精度。 59、尼柯尔斯图（Nichocls 图）：将对数幅频特性和对数相频特性画在一个图上，即以（度）为线性分度的横轴，以 l(ω)=20lgA(ω)（db ）为线性分度的纵轴，以ω为参变量绘制的φ(ω) 曲线，称为对数幅相频率特性，或称作尼柯尔斯图（Nichols 图） 60、零阶保持器：零阶保持器是将离散信号恢复到相应的连续信号的环节，它把采样时刻的采样值恒定不变地保持（或外推）到下一采样时刻。 61、状态反馈设系统方程为,x Ax Bu y cx =+=&，若对状态方程的输入量u 取u r Kx =-，则称状态反馈控制。 四.简答题
第8章液压传动系统 学习要点:液压传动在机械制造、工程机械、冶金机械、石化机械、航空、船舶等各个行业部门均有广泛的应用，根据主机不同的工况要求，液压系统有着不同的组成形式，形成了繁多的种类。本章有选择地介绍四种典型的液压系统，通过对这些液压系统的分析，可以加深对基本回路的认识，了解液压系统组成的规律，为今后分析其他液压系统和设计新的液压系统打下基础。 液压传动广泛应用在机械制造、冶金、轻工、起重运输、工程机械、船舶、航空等各个领域。根据液压主机的工作特点、工作环境、动作循环以及工作要求，其液压传动系统的组成、作用和特点不尽相同。液压系统是根据液压设备的工作要求，选用适当的基本回路构成的，它一般用液压系统图来表示。在液压系统图中，各个液压元件及它们之间的连接与控制方式，均按标准图形符号(或半结构式符号）画出。 分析液压系统，首先必须对系统的工况进行分析，看系统是如何满足工况的要求的;其次，再分析系统的特点。分析液压系统一般可以按照以下步骤进行。 (1) 了解液压设备的功用。重点是液压传动装置实现了哪些运动；具体工艺对于液压传动系统的要求等。 ⑵分清主次。首先分析各个主运动所需的主油路和控制油路，然后分析润滑油路一类的辅助油路。 ⑶分析系统中各液压元件的作用。搞清系统由哪些基本回路组成，并对重点问题进行分析。 (4)归纳总结整个液压系统的优缺点。 8.1 液压传动系统的形式 液压系统应用领域不同，其特点也不同。在航空、国防领域，可靠性是系统所追求的；在大型重载设备行列，节能降耗是设计系统必须考虑的。液压传动系统按其应用行业可分为航空液压系统、工程机械液压系统、冶金液压系统、机床液压系统等;按系统特点可以分为以压力控制为主的液压系统、以速度变换为主的液压系统、以换向精度为主的液压系统；按系统的功率可分为大功率液压系统、中功率液压系统、小功率液压系统；按系统压力等级可分为超高压液压系统、高压液压系统、中高压液压系统、中压液压系统、低压液压系统；按油液的循环方式不同，有开式系统和闭式系统之分；按系统中液压泵的数目，可分为单泵系统、双泵系统和多泵系统。 8.1.1 幵式系统与闭式系统 液压系统按照液流循环方式的不同，可以分为开式系统与闭式系统。 1.开式系统 一般情况下所见的液压系统均为开式系统，如图8-1所示系统就是一个开式系统。液压泵从油箱吸入液压油，经过换向阀送入液压缸（或液压马达）的进油腔，其回油腔的油最终返回油箱，工作油液可以在油箱中进行冷却和沉淀，然后再进行工作循环。开式系统的特点如下： (1)液压油在系统中循环使用时，油箱是一个重要环节；
《自动控制原理》习题解答
第一章习题及答案 1-1 根据题1-1图所示的电动机速度控制系统工作原理图 (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 题1-2图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。 题1-2图 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 题1-3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、被控量和给定量，画出系统方框图。 题1-3图 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，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 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。
第八章典型液压系统 近年来，液压传动技术已经广泛应用于很多工程技术领域，由于液压系统所服务的主机的工作循环、动作特点等各不相同，相应的各液压系统的组成、作用和特点也不尽相同。以下通过对几个典型液压系统的分析，进一步熟悉各液压元件在系统中的作用和各种基本回路的组成，并掌握分析液压系统的方法和步骤。 阅读一个较为复杂的液压系统图，大致可按以下步骤进行： (1)了解设备的工艺对液压系统的动作要求； (2)初步游览整个系统，了解系统中包含有哪些元件，并以各个执行元件为中心，将 系统分解为若干子系统。 (3)对每一子系统进行分析，搞清楚其中含有哪些基本回路，然后根据执行元件的动 作要求，参照动作循环表读懂这一子系统。 (4)根据液压设备中各执行元件间互锁、同步、防干涉等要求，分析各子系统之间的 联系。 (5)在全面读懂系统的基础上，归纳总结整个系统有哪些特点，以加深对系统的理解。 第一节组合机床液压系统 一、组合机床液压系统 组合机床液压系统主要由通用滑台和辅助部分（如定位、夹紧）组成。动力滑台本身不带传动装置，可根据加工需要安装不同用途的主轴箱，以完成钻、扩、铰、镗、刮端面、铣削及攻丝等工序。 图8—1液压系统工作原理 所示为带有液压夹紧的他驱式动力滑台的液压系统原理图，这个系统采用限
压式变量泵供油，并配有二位二通电磁阀卸荷，变量泵与进油路的调速阀组成容积节流调速回路，用电液换向阀控制液压系统的主油路换向，用行程阀实现快进和工进的速度换接。它可实现多种工作循环，下面以定位夹紧→快进→工进→二工进→死挡铁停留→快退→原位停止松开工件的自动工作循环为例，说明液压系统的工作原理。 1. 夹紧工件夹紧油路一般所需压力要求小于主油路，故在夹紧油路上装有减压阀6，以减低夹紧缸的压力。 按下启动按钮，泵启动并使电磁铁4DT通电，夹紧缸24松开以便安装并定位工件。当工件定好位以后，发出讯号使电磁铁4DT断电，夹紧缸活塞夹紧工作。其油路：泵1→单向阀5→减压阀6→单向阀7→换向阀11→左位夹紧缸上腔，夹紧缸下腔的回油→换向阀11左位回油箱。于是夹紧缸活塞下移夹紧工件。单向阀7用以保压。 2.进给缸快进前进当工件夹紧后，油压升高压力继电器14发出讯号使1DT通电，电磁换向阀13和液动换向阀9均处于左位。其油路为： 进油路：泵1→单向阀5→液动阀9→左位行程阀23右位→进给缸25左腔 回油路：进给缸25右腔→液动阀9左位→单向阀10→行程阀23右位→进给缸25左腔。 于是形成差动连接，液压缸25快速前进。因快速前进时负载小，压力低，故顺序阀4打不开（其调节压力应大于快进压力），变量泵以调节好的最大流量向系统供油。 3.一工进当滑台快进到达预定位置（即刀具趋近工件位置），挡铁压下行程阀23，于是调速阀12接入油路，压力油必须经调速阀12才能进入进给缸左腔，负载增大，泵的压力升高，打开液控顺序阀4，单向阀10被高压油封死，此时油路为： 进油路：泵1→单向阀5→换向阀9左位→调速阀12→换向阀20右位→进给缸25左腔 回油路：进给缸25右腔→换向阀9左位→顺序阀4→背压阀3→油箱。 一工进的速度由调速阀12调节。由于此压力升高到大于限压式变量泵的限定，泵的流量便自动减小到与调速阀的节流量相适应。 压力p B 4.二工进当第一工进到位时，滑台上的另一挡铁压下行程开关，使电磁铁3DT 通电，于是阀20左位接入油路，由泵来的压力油须经调速阀12和19才能进入25的左腔。其他各阀的状态和油路与一工进相同。二工进速度由调速阀19来调节，但阀19的调节流量必须小于阀12的调节流量，否则调速阀19将不起作用。 5.死挡铁停留当被加工工件为不通孔且轴向尺寸要求严格，或需刮端面等情况时，则要求实现死挡铁停留。当滑台二工进到位碰上预先调好的死挡铁，活塞不能再前进，停留在死挡铁处，停留时间用压力继电器21和时间继电器（装在电路上）来调节和控制。 6.快速退回滑台在死挡铁上停留后，泵的供油压力进一步升高，当压力升高到压力继电器21的预调动作压力时（这时压力继电器入口压力等于泵的出口压力，其压力增值主要决定于调速阀19的压差），压力继电器21发出信号，使1DT断电，2DT通电，换向阀13和9均处于右位。这时油路为： 进油路：泵1→单向阀5→换向阀9右位→进给缸25右腔。 回油路：进给缸25左腔→单向阀22→换向阀9右位→单向阀8→油箱。 于是液压缸25便快速左退。由于快速时负载压力小（小于泵的限定压力p ）, B
第四章典型液压传动系统实例分析 第一节液压系统的型式及其评价 一、液压系统的型式 通常可以把液压系统分成以下几种不同的型式。 1．按油液循环方式的不同分 按油液循环方式的不同，可将液压系统分为开式系统和闭式系统。 （1）开式系统 如图4.1所示，开式系统是指液压泵1从油 箱5吸油，通过换向阀2给液压缸3（或液压马 达）供油以驱动工作机构，液压缸3（或液压马 达）的回油再经换向阀回油箱。在泵出口处装溢 流阀4。这种系统结构较为简单。由于系统工作 完的油液回油箱，因此可以发挥油箱的散热、沉 淀杂质的作用。但因油液常与空气接触，使空气 易于渗入系统，导致工作机构运动的不平稳及其 它不良后果。为了保证工作机构运动的平稳性， 在系统的回油路上可设置背压阀，这将引起附加 的能量损失，使油温升高。 在开式系统中，采用的液压泵为定量泵或单 向变量泵，考虑到泵的自吸能力和避免产生吸空 现象，对自吸能力差的液压泵，通常将其工作转 速限制在额定转速的75％以内，或增设一个辅助 泵进行灌注。工作机构的换向则借助于换向阀。 换向阀换向时，除了产生液压冲击外，运动部件 的惯性能将转变为热能，而使液压油的温度升高。 图4.1 开式系统 但由于开式系统结构简单，因此仍为大多数工程 机械所采用。 （2）闭式系统 如图4.2所示。在闭式系统中，液压泵的进油管直接与执行元件的回油管相联，工作液体在系统的管路中进行封闭循环。闭式直系统结构较为紧凑，和空气接触机会较少，空气不易渗入系统，故传动的平稳性好。工作机构的变速和换向靠调节泵或马达的变量机构实现，避免了在开式系统换向过程中所出现的液压冲击和能量损失。但闭式系统较开式系统复杂，由于闭式系统工作完的油液不回油箱，油液的散热和过滤的条件较开式系统差。为了补偿系统中的泄漏，通常需要一个小容量的补油泵进行补油和散热，因此这种系统实际上是一个半
一、选择题 1. 二阶系统的传递函数5 2 5 )(2 ++= s s s G ，则该系统是（B ） A.临界阻尼系统 B.欠阻尼系统 C.过阻尼系统 D.零阻尼系统 2.设系统的特征方程为()0516178234=++++=s s s s s D ，则此系统 （ A ） A.稳定 B.临界稳定 C.不稳定 D.稳定性不确定。 3.某单位反馈系统的开环传递函数为：()) 5)(1(++= s s s k s G ，当k =（ C ）时，闭环系统临界稳定。 4.稳态误差e ss 与误差信号E (s )的函数关系为（ B ） A.)(lim 0 s E e s ss →= B.)(lim 0 s sE e s ss →= C.)(lim s E e s ss ∞ →= D.)(lim s sE e s ss ∞ →= 5. 系统已给出，确定输入，使输出尽可能符合给定的最佳要求，称为（ A ） A.最优控制 B.系统辨识 C.系统分析 D.最优设计 6. 与开环控制系统相比较，闭环控制系统通常对（ B ）进行直接或间接地测量，通过反馈环节去影响控制信号。 A.输出量 B.输入量 C.扰动量 D.设定量 7. 在系统对输入信号的时域响应中，其调整时间的长短是与（ D ）指标密切相关。 A.允许的峰值时间 B.允许的超调量 C.允许的上升时间 D.允许的稳态误差 8. 某典型环节的传递函数是()1 51 +=s s G ，则该环节是（ C ） A.比例环节 B.积分环节 C.惯性环节 D.微分环节 9. 引出点前移越过一个方块图单元时，应在引出线支路上（C ） A.并联越过的方块图单元 B.并联越过的方块图单元的倒数 C.串联越过的方块图单元 D.串联越过的方块图单元的倒 数 10.时域分析的性能指标，哪个指标是反映相对稳定性的（ D ） A.上升时间 B.峰值时间 C.调整时间 D.最大超调量 11.设系统的特征方程为()0122234=++++=s s s s s D ，则此系统中包含正实部特征的个数为（D ） 12. 如果被调量随着给定量的变化而变化，这种控制系统叫（B ） A.恒值调节系统 B.随动系统 C.连续控制系统 D.数字控制系统 13. 与开环控制系统相比较，闭环控制系统通常对（ B ）进行直接或间接地测量，通过反馈环节去影响控制信号。 A.输出量 B.输入量 C.扰动量 D.设定量 14. 直接对控制对象进行操作的元件称为（ D ） A.给定元件 B.放大元件 C.元件 D.执行元件 15. 某典型环节的传递函数是()Ts s G 1 = ，则该环节是（ C ） A.比例环节 B.惯性环节 C.积分环节 D.微分环节 16. 已知系统的单位脉冲响应函数是()21.0t t y =，则系统的传递函数是（ A ） A. 32.0s B.s 1.0 C.21.0s D.2 2 .0s 17. 已知二阶系统单位阶跃响应曲线呈现出等幅振荡，则其阻尼比可能为（C ） 18.若系统的传递函数在右半S 平面上没有零点和极点，则该系统称作（ B ） A.非最小相位系统 B.最小相位系统 C.不稳定系统 D.振荡系统
-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
文件编号：TP-AR-L3242 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 液压传动在汽车上的应 用(正式版)
液压传动在汽车上的应用(正式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 近年来随着液压、气压与液力传动技术的发展和在汽车上的应用，汽车的各项性能都有了很大地提高，尤其是现代汽车上使用了电脑、机电液一体化的高新技术，使汽车工业的发展更上了一个新的台级。汽车工业成为衡量一个国家科学技术水平先进与否的重要标志，目前技术先进的汽车已广泛采用了液压气压和液力传动新技术，就连汽车的燃料供给和机械润滑系统也借鉴了这些技术，因此加强针对汽车的液压气压与液力传动技术的学习与研究，对于从事汽车理论学习和设计制造维修的人员具有很重要的意义。 现在汽车都在向着驾驶方便、运行平稳、乘坐舒
适、安全可靠、节能环保的方向发展。在这些发展中液压气压与液力传动技术起了主导作用。液压气压与液力传动在汽车上的应用具有一定的特点，由于汽车整体结构和轻量化的要求，系统结构紧凑、元件组合性强与电气结合，能够根据汽车的运行状况进行控制。 气压传动与液压传动一样，主要用于实现动力远程传递、电气控制信号转换等。由于其工作介质是气体，因此工作安全、系统泄漏对环境污染也小，但受气体可压缩性大的影响，系统的灵敏性不如液压传动。如液压汽车制动装置的制动滞后时间为0．2S，而气压汽车装置的制动滞后时间是0.5S，而且气压系统的噪音也大，自动润滑性能也差。 下面举几个例子介绍液压气压与液力传动在汽车传动系统中的具体应用。
《自动控制原理》总复习
第一章自动控制的基本概念 一、学习要点 1.自动控制基本术语：自动控制、系统、自动控制系统、被控量、输入量、干扰量、受控对 象、控制器、反馈、负反馈控制原理等。 2.控制系统的基本方式： ①开环控制系统；②闭环控制系统；③复合控制系统。 3.自动控制系统的组成：由受控对象和控制器组成。 4.自动控制系统的类型：从不同的角度可以有不同的分法，常有： 恒值系统与随动系统；线性系统与非线性系统；连续系统与离散系统；定常系统与时变系统等。 5.对自动控制系统的基本要求：稳、快、准。 6.典型输入信号：脉冲、阶跃、斜坡、抛物线、正弦。 二、基本要求 1.对反馈控制系统的基本控制和方法有一个全面的、整体的了解。 2.掌握自动控制系统的基本概念、术语，了解自动控制系统的组成、分类，理解对自动控制 系统稳、准、快三方面的基本要求。 3.了解控制系统的典型输入信号。 4.掌握由系统工作原理图画方框图的方法。 三、内容结构图
四、知识结构图 第二章 控制系统的数学模型 一、学习要点 1．数学模型的数学表达式形式 （1）物理系统的微分方程描述；（2）数学工具—拉氏变换及反变换； （3）传递函数及典型环节的传递函数；（4）脉冲响应函数及应用。 2．数学模型的图形表示 （1）结构图及其等效变换，梅逊公式的应用；（2）信号流图及梅逊公式的应用。 二、基本要求 1、正确理解数学模型的特点，对系统的相似性、简化性、动态模型、静态模型、输入变 量、输出变量、中间变量等概念，要准确掌握。 2、了解动态微分方程建立的一般方法及小偏差线性化的方法。 3、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法，并对解的结构、运动模态与特征根的关系、零输入 响应、零状态响应等概念有清楚的理解。 4、正确理解传递函数的定义、性质和意义。熟练掌握由传递函数派生出来的系统开环传递函 数、闭环传递函数、误差传递函数、典型环节传递函数等概念。（＃） 5、掌握系统结构图和信号流图两种数学模型的定义和绘制方法，熟练掌握控制系统的结构图 及结构图的简化，并能用梅逊公式求系统传递函数。（＃＃）