《自动控制原理》名词解释、填空

词汇第一章自动控制 ( Automatic Control) ：是指在没有人直接参与的条件下，利用控制装置使被控对象的某些物理量（或状态）自动地按照预定的规律去运行。

开环控制 ( open loop control )：开环控制是最简单的一种控制方式。

它的特点是，按照控制信息传递的路径，控制量与被控制量之间只有前向通路而没有反馈通路。

也就是说，控制作用的传递路径不是闭合的，故称为开环。

闭环控制 ( closed loop control) ：凡是将系统的输出量反送至输入端，对系统的控制作用产生直接的影响，都称为闭环控制系统或反馈控制 Feedback Control 系统。

这种自成循环的控制作用，使信息的传递路径形成了一个闭合的环路，故称为闭环。

复合控制 ( compound control ）：是开、闭环控制相结合的一种控制方式。

被控对象：指需要给以控制的机器、设备或生产过程。

被控对象是控制系统的主体，例如火箭、锅炉、机器人、电冰箱等。

控制装置则指对被控对象起控制作用的设备总体，有测量变换部件、放大部件和执行装置。

被控量 (controlled variable ) ：指被控对象中要求保持给定值、要按给定规律变化的物理量。

被控量又称输出量、输出信号。

给定值 (set value ) ：是作用于自动控制系统的输入端并作为控制依据的物理量。

给定值又称输入信号、输入指令、参考输入。

干扰 (disturbance) ：除给定值之外，凡能引起被控量变化的因素，都是干扰。

干扰又称扰动。

第二章数学模型 (mathematical model) ：是描述系统内部物理量（或变量）之间动态关系的数学表达式。

传递函数 ( transfer function) ：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，称为传递函数。

零点极点 (z ero and pole) ：分子多项式的零点（分子多项式的根）称为传递函数的零点；分母多项式的零点（分母多项式的根）称为传递函数的极点。

《自动控制原理》学习资料第一章 自动控制概论1、教学目的: 掌握自动控制系统组成结构和基本要素，理解自动控制的基本控制方式和对系统的性能要求，了解一些实际自动控制系统的控制原理。

2、基本要求： 掌握基本概念：自动控制、反馈、控制系统的构成。

要求初步了解如何由系统原理图形成系统的原理方块图及判别控制方式的方法。

要求初步了解本门课程的意义与作用。

一、自动控制的任务通常，在自动控制技术中，把工作的机器的设备称为被控对象，把表征这些机器设备工作状态的物理参量称为被控量，而对这些物理参量的要求值称为给定值或希望值（或参考输入）。

则控制的任务可概括为：使被控对象的被控量等于给定值。

下面通过具体例子来说明自动控制和自动控制系统的概念。

图1-1 水位自动控制系统水位自动控制系统：控制任务：维持水箱内水位恒定；控制装置：气动阀门、控制器；受控对象：水箱、供水系统；被控量：水箱内水位的高度；给定值：控制器刻度盘指针标定的预定水位高度；测量装置：浮子；比较装置：控制器刻度盘；干扰：水的流出量和流入量的变化都将破坏水位保持恒定；由此可见：自动控制即没有人直接参与的控制，其基本任务是：在无人直接参与情况下，只利用控制装置操纵被控对象，使被控制量等于给定值。

自动控制系统：指能够完成自动控制任务的设备，一般由控制装置和被控对象组成。

二、自动控制的基本方式图1-2 自动控制方框图在上图中，除被控对象外的其余部分统称为控制装置，其必须具备以下三种职能部件。

测量元件：用以测量被控量或干扰量。

比较元件：将被控量与给定值进行比较。

执行元件：根据比较后的偏差，产生执行作用，去操纵被控对象。

参与控制的信号来自三条通道，即给定值、干扰量、被控量。

下面根据不同的信号源来分析自动控制的几种基本控制方式：按给定值操纵的开环控制；按干扰补偿的开环控制；按偏差调节的闭环控制。

1、按给定值操纵的开环控制开环控制——系统的输出端与输入端之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响。

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。

自动控制原理 【1038】
一、名词解释
1、什么是自动控制和反馈控制？
自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置(称控制装置或控制器)，使机器、设备或生产过程(统称被控对象)的某个工作状态或参数(即被控量)自动地按照预定的规律运行。

反馈控制，将取自被控量的反馈信息，用于不断的修正被控量与输入之间的偏差，从而实现对被控对象进行控制的任务就是反馈控制。

2、什么是系统结构图？
系统结构图反映的是系统中模块的调用关系和层次关系,谁调用谁,有一个先后次序(时序)关系.所以系统结构图既不同于数据流图,也不同于程序流程图.在系统结构图中的有向线段表示调用时程序的控制从调用模块移到被调用模块,并隐含了当调用结束时控制将交回给调用模块。

结构化设计方法使用的描述方式是系统结构图,也称结构图或控制结构图。

它表示了一个系统 (或功能模块) 的层次分解关系,模块之间的调用关系,以及模块之间数据流和控制流信息的传递关系,它是描述系统物理结构的主要图表工具。

二、简答题
1. 简述根轨迹绘制的八个基本法则？
答：
1) 根轨迹的起点、终点
2) 根轨迹的分支数、对称性和连续性
3) 根轨迹的实轴上的分布
4) 根轨迹的渐近线
5) 根轨迹的分离点和分离角
6) 根轨迹的起始角和终止角
7) 根轨迹与虚轴的交点
8) 根之和
三、计算题
2.单位反馈系统的开环传递函数为1
1)(+=s s G k ，求: 1)系统在单位阶跃信号输入下的稳态误差是多少?
2)求系统的频率特性，幅频特性，相频特性?
3)当系统的输入信号为)30sin()( +=t t x i ,系统的稳态输出？。

自动控制原理1一、 单项选择题（每小题1分，共20分）1. 系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（ c ）A.系统综合B.系统辨识C.系统分析D.系统设计2. 惯性环节和积分环节的频率特性在（ d ）上相等。

A.幅频特性的斜率B.最小幅值C.相位变化率D.穿越频率3. 通过测量输出量，产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为（ d ）A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件4. ω从0变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为（a ）A.圆B.半圆C.椭圆D.双曲线5. 当忽略电动机的电枢电感后，以电动机的转速为输出变量，电枢电压为输入变量时，电动机可看作一个（ d ）A.比例环节B.微分环节C.积分环节D.惯性环节6. 若系统的开环传 递函数为2)(5 10+s s ，则它的开环增益为（c ） A.1 B.2 C.5 D.107. 二阶系统的传递函数52 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8. 若保持二阶系统的ζ不变，提高ωn ，则可以（b ）A.提高上升时间和峰值时间B.减少上升时间和峰值时间C.提高上升时间和调整时间D.减少上升时间和超调量9. 一阶微分环节Ts s G +=1)(，当频率T1=ω时，则相频特性)(ωj G ∠为（ a ） A.45° B.-45° C.90° D.-90°10.最小相位系统的开环增益越大，其（ d ）A.振荡次数越多B.稳定裕量越大C.相位变化越小D.稳态误差越小11.设系统的特征方程为()0516178234=++++=s s s s s D ，则此系统 （ ）A.稳定B.临界稳定C.不稳定D.稳定性不确定。

12.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 =（ ）时，闭环系统临界稳定。

第三章习题答案名词解释1．超调量:系统响应的最大值与稳态值之差除以稳态值。

定义为)()(max ∞∞-=c c c σ 2．开环传递函数中含有2个积分因子的系统称为II 型系统。

3．单位阶跃响应达到第一个峰值所需时间。

4．指响应达到并保持在终值5%内所需要的最短时间。

5. 稳态误差：反馈系统误差信号e(t) 的稳态分量(1分)，记作e ss (t)。

6．开环传递函数中不含有积分因子的系统。

7．上升时间:○1响应从终值10%上升到终值90%所需的时间；或○2响应从零第一次上升到终值所需的时间。

简答1. 在实际控制系统中，总存在干扰信号。

1） 时域分析：干扰信号变化速率快，而微分器是对输入信号进行求导，因此干扰信号通过微分器之后，会产生较大的输出；2） 频域分析：干扰信号为高频信号，微分器具有较高的高频增益，因此干扰信号易被放大。

这就是实际控制系统中较少使用纯微分器的原因。

2．系统稳定的充分条件为：劳斯阵列第一列所有元素不变号。

若变号，则改变次数代表正实部特征根的数目。

3．二阶临界阻尼系统特征根在负实轴上有两个相等的实根，其单位阶跃响应为单调递增曲线，最后收敛到一个稳态值。

4. 闭环特征根严格位于s 左半平面；或具有负实部的闭环特征根。

5．欠阻尼状态下特征根为一对具有负实部的共轭复数，单位阶跃响应是一个振荡衰减的曲线，最后收敛到一个稳态值。

6．阻尼小于-1的系统，特征根位于正实轴上，单位阶跃响应是一个单调发散的曲线。

7. 无阻尼状态下特征根为一对虚根，响应为等幅振荡过程，永不衰减。

8．图4(a)所示系统稳定，而图4(b)所示系统不稳定。

原因是图4(b)所示系统的小球收到干扰后将不能恢复到原来的平衡状态。

9．不能。

原因是：两个一阶惯性环节串联后的极点为实极点；而二阶振荡环节的极点为复数极点。

计算题1. 解：r(t)=2t.v=1,系统为I 型系统k v =2,e ss =1.2.解：构造Routh 表：25:010:255:03/803/16:25203:35121:012345s s s s s s辅助方程：02552=+s 故纯虚根为：j s 52,1±=；故系统处于临界稳定状态。

自动控制原理常用名词解释词汇第一章自动控制 ( Automatic Control) ：是指在没有人直接参与的条件下，利用控制装置使被控对象的某些物理量（或状态）自动地按照预定的规律去运行。

开环控制 ( open loop control )：开环控制是最简单的一种控制方式。

它的特点是，按照控制信息传递的路径，控制量与被控制量之间只有前向通路而没有反馈通路。

也就是说，控制作用的传递路径不是闭合的，故称为开环。

闭环控制 ( closed loop control) ：凡是将系统的输出量反送至输入端，对系统的控制作用产生直接的影响，都称为闭环控制系统或反馈控制 Feedback Control 系统。

这种自成循环的控制作用，使信息的传递路径形成了一个闭合的环路，故称为闭环。

复合控制 ( compound control ）：是开、闭环控制相结合的一种控制方式。

被控对象：指需要给以控制的机器、设备或生产过程。

被控对象是控制系统的主体，例如火箭、锅炉、机器人、电冰箱等。

控制装置则指对被控对象起控制作用的设备总体，有测量变换部件、放大部件和执行装置。

被控量 (controlled variable ) ：指被控对象中要求保持给定值、要按给定规律变化的物理量。

被控量又称输出量、输出信号。

给定值 (set value ) ：是作用于自动控制系统的输入端并作为控制依据的物理量。

给定值又称输入信号、输入指令、参考输入。

干扰 (disturbance) ：除给定值之外，凡能引起被控量变化的因素，都是干扰。

干扰又称扰动。

第二章数学模型 (mathematical model) ：是描述系统内部物理量（或变量）之间动态关系的数学表达式。

传递函数 ( transfer function) ：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，称为传递函数。

零点极点 (z ero and pole) ：分子多项式的零点（分子多项式的根）称为传递函数的零点；分母多项式的零点（分母多项式的根）称为传递函数的极点。

1.控制概念（1）开环控制：开环控制是最简单的一种控制方式。

它的特点是，按照控制信息传递的路径，控制量与被控制量之间只有前向通路而没有反馈通路。

闭环控制：凡是将系统的输出量反送至输入端，对系统的控制作用产生直接的影响，都称为闭环控制系统或反馈控制系统。

复合控制：是开、闭环控制相结合的一种控制方式。

（2）反馈：指将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入，进而影响系统功能的过程，即将输出量通过恰当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程。

（3）传递函数：在零初始条件下，系统输出信号的拉手变换与输出信号的拉氏变换的比。

（4）被控对象：指需要给以控制的机器、设备或生产过程。

执行机构：一种能提供直线或旋转运动的驱动装置，它利用某种驱动能源并在某种控制信号作用下工作。

（5）线性化：a条件：连续且各阶导数存在 b方法：工作点附近泰勒级数展开。

2.时域指标（1）上升时间tr：响应从终值10%上升到终值90%所需时间；对有振荡系统亦可定义为响应从零第一次上升到终值所需时间。

上升时间是响应速度的度量。

峰值时间tp：响应超过其终值到达第一个峰值所需时间。

调节时间ts：响应到达并保持在终值内所需时间。

（2）超调量σ%：响应的最大偏离量h(tp)与终值h(∞)之差的百分比。

振荡次数：是在阶跃信号作用下，系统在达到指定deta范围下，系统所震荡的总次数。

（3）动态降落：系统稳定运行时，突然加一个扰动量N，在过度过程中引起输出量的最大降落值Cmax称为动态降落。

恢复时间：系统从波动回复到稳态时候所需要的时间。

（4）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。

3.频域特性（1）频率特性：对于线性系统来说，当输入信号为正弦信号时，稳态时的输出信号是一个与输入信号同频率的正弦信号，不同的只是其幅值与相位，且幅值与相位随输入信号的频率不同而不同。

自动控制原理简答题要点集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#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。

自动控制原理总结第一章 绪 论技术术语1. 被控对象:是指要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。

2. 被控量：表征被控对象工作状态的物理参量(或状态参量)，如转速、压力、温度、电压、位移等。

3. 控制器：又称调节器、控制装置，由控制元件组成，它接受指令信号，输出控制作用信号于被控对象。

4. 给定值或指令信号r(t)：要求控制系统按一定规律变化的信号，是系统的输入信号。

5. 干扰信号n(t)：又称扰动值，是一种对系统的被控量起破坏作用的信号。

6. 反馈信号b(t)：是指被控量经测量元件检测后回馈送到系统输入端的信号。

7. 偏差信号e(t)：是指给定值与被控量的差值，或指令信号与反馈信号的差值。

闭环控制的主要优点：控制精度高，抗干扰能力强。

缺点：使用的元件多，线路复杂，系统的分析和设计都比较麻烦。

对控制系统的性能要求 :稳定性 快速性 准确性稳定性和快速性反映了系统的过渡过程的性能。

准确性是衡量系统稳态精度的指标，反映了动态过程后期的性能。

第二章 控制系统的数学模型拉氏变换的定义:-0()()e d st F s f t t +∞=⎰几种典型函数的拉氏变换1.单位阶跃函数1(t)2.单位斜坡函数3.等加速函数4.指数函数e -at5.正弦函数sin ωt6.余弦函数cos ωt7.单位脉冲函数(δ函数) 拉氏变换的基本法则 1.线性法则2.微分法则3.积分法则1()d ()f t t F s s ⎡⎤=⎣⎦⎰L4.终值定理()lim ()lim ()t s e e t sE s →∞→∞==5.位移定理00()e()sf t F s ττ--=⎡⎤⎣⎦L e ()()atf t F s a ⎡⎤=-⎣⎦L传递函数：线性定常系统在零初始条件下，输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比称为系统(或元部件)的传递函数。

动态结构图及其等效变换 1.串联变换法则 2.并联变换法则 3.反馈变换法则4.比较点前移“加倒数”；比较点后移“加本身”。

1.控制概念（1）开环控制：开环控制是最简单的一种控制方式。

它的特点是，按照控制信息传递的路径，控制量与被控制量之间只有前向通路而没有反馈通路。

闭环控制：凡是将系统的输出量反送至输入端，对系统的控制作用产生直接的影响，都称为闭环控制系统或反馈控制系统。

复合控制：是开、闭环控制相结合的一种控制方式。

（2）反馈：指将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入，进而影响系统功能的过程，即将输出量通过恰当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程。

（3）传递函数：在零初始条件下，系统输出信号的拉手变换与输出信号的拉氏变换的比。

（4）被控对象：指需要给以控制的机器、设备或生产过程。

执行机构：一种能提供直线或旋转运动的驱动装置，它利用某种驱动能源并在某种控制信号作用下工作。

（5）线性化：a条件：连续且各阶导数存在 b方法：工作点附近泰勒级数展开。

2.时域指标（1）上升时间tr：响应从终值10%上升到终值90%所需时间；对有振荡系统亦可定义为响应从零第一次上升到终值所需时间。

上升时间是响应速度的度量。

峰值时间tp：响应超过其终值到达第一个峰值所需时间。

调节时间ts：响应到达并保持在终值内所需时间。

（2）超调量σ%：响应的最大偏离量h(tp)与终值h(∞)之差的百分比。

振荡次数：是在阶跃信号作用下，系统在达到指定deta范围下，系统所震荡的总次数。

（3）动态降落：系统稳定运行时，突然加一个扰动量N，在过度过程中引起输出量的最大降落值Cmax称为动态降落。

恢复时间：系统从波动回复到稳态时候所需要的时间。

（4）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。

3.频域特性（1）频率特性：对于线性系统来说，当输入信号为正弦信号时，稳态时的输出信号是一个与输入信号同频率的正弦信号，不同的只是其幅值与相位，且幅值与相位随输入信号的频率不同而不同。

自动限制原理知识点总结第一章1.什么是自动限制？〔填空〕自动限制：是指在无人直接参与的情况下,利用限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.什么？〔填空〕开环限制和闭环限制3.开环限制和闭环限制的概念？开环限制：限制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系特点：开环限制实施起来简单,但抗扰动水平较差,限制精度也不高.闭环限制：限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：抗扰动水平强,限制精度高,但存在能否正常工作,即稳定与否的问题.掌握典型闭环限制系统的结构.开环限制和闭环限制各自的优缺点？〔分析题：对一个实际的限制系统,能够参照以下图画出其闭环限制方框图.〕典型闭环限制系统方框图4.限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水平〔2〕、快速性：通过动态过程时间长短来表征的〔3〕、准确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值e ss来表征的第二章什么？〔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根本物理规律,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1 / 7换之比4.七个典型环节的传递函数〔必须掌握〕.了解其特点.〔简答〕尤其是式2-61.参考 P38 习题 2-9〔a 〕、〔e 〕、〔f 〕.〔化简〕等效变换,是指被变换局部的输入量和输出量之间的数学关系,在变换前后保持不变.串联, 并联,反应连接,综合点和引出点的移动〔P27〕6.系统的开环传递函数、闭环传递函数〔重点是给定作用下〕、误差传递函数〔重点是给定作用 下］:式 2-63、2-64、2-66系统的反应量 B 〔s 〕与误差信号E 〔s 〕的比值,称为闭环系统的开环传递函数系统的闭环传递函数分为给定信号R 〔s 〕作用下的闭环传递函数和扰动信号D 〔s 〕作用下的闭 环传递函数第三章1.P42系统的时域性能指标.各自的定义,各自衡量了什么性能？〔填空或选择〕〔1〕、上升时间t rt r指系统响应从零开始,第一次上升到稳态值所需的时间〔2〕、峰值时间tp pt p指系统响应从零开始,第一次到达峰值所需的时间〔3〕、超调量％〔平稳性〕指系统响应超出稳态值的最大偏离量占稳态值的百分比〔4〕、调节时间t s〔快速性〕t s指系统响应应从零开始,到达并保持在稳态值的5%〔或2%〕误差范围内,即响应进入并保持在5%〔或2%〕误差带之内所需的时间〔5〕、稳态误差e ss稳态误差指系统期望值与实际输出的最终稳态值之间的差值.这是一个稳态性能指标2.一阶系统的单位阶跃响应.〔填空或选择〕从输入信号看,单位斜坡信号的导数为单位阶跃信号,而单位阶跃信号的导数为单位脉冲信号.相应的,从输出信号来看,单位斜坡响应的导数为单位阶跃响应,而单位阶跃响应的导数是单位脉冲响应.由此得出线性定常系统的一个重要性质；某输入信号的输出响应,就等于该输出响应的导数；同理,某输入信号积分的输出响应,就等于该输入信号输出响应的积分.3.二阶系统：〔1〕传递函数、两个参数各自的含义；〔填空〕阻尼比,值越大,系统的平稳性越好,超调越小；值越小,系统响应振荡越强,振荡频率越高.当为0时,系统输出为等幅振荡,不能正常工作,属不稳定.n为无阻尼振荡频率〔2〕单位阶跃响应的分类,不同阻尼比时响应的大致情况〔图3-10〕；〔填空〕P〔47〕〔3〕欠阻尼情况的单位阶跃响应：掌握式3-21、3-23~3-27;参考P51例3-4的欠阻尼情况、P72 习题3-6.欠阻尼二阶系统的性能指标：、e n t r〔1〕、上升时间t r C t r 1।sin d t r1,1212由此式可得t r,其中arctanr d n.123/ 7〔2〕、峰值时间tpp根据t p 的定义,可采用求极值的方法来求取它,得 pt p一d3〔4〕、倜节时间t s t s ——0.685%误差带nt s —0.762%误差带n।, ,_1当 大于上述值时,可米用近似公式计算t s — 6.451.7n在系统稳定的前提下,主要分析系统的动态性能和稳态性能.动态性能包括平稳性和快速性, 稳态性能是指准确性.〔1〕、平稳性主要有 决定,％平稳性越好.当 =0时,系统等幅振荡,不能稳定工作.定时,n d ,系统平稳性变差.［d nt'2〕〔2〕、快速性当3n 一定时,假设 较小,那么t s ,而当t s .即 太大或太小,快速性均变差. 般,在限制工程中,是由对超调量的要求来确定的 .. 一定时,n t s由此分析可知,要想获得较好的快速性,阻尼比不能太大或是太小,而 n 可尽量选大. 般将 =,此时系统不仅响应速度快,而且超调量小. 〔3〕、准确性的增加和 n 的减小虽然对于系统的平稳性有利,但将使得系统跟踪斜坡信号的稳态误差增加 4 .系统稳定的充要条件？系统的所有特征根的实部小于零,其特征方程的根部都在S 左半平面 劳斯判据的简单应用：参考P55例3-5、3-6.〔分析题〕 劳斯稳定判据假设特征方程式的各项系数都大于零〔必要条件〕,且劳斯表中第一列元素均为正值,那么所有的 特征根均位于s 左半平面,相应的系统是稳定的；否那么系统不稳定,且第一列元素符号改变的次数〔3〕、超调量 %% e / 1 2100%〔5〕、稳态误差e ss2e ssn等于该特征方程的正实部根的个数.5.用误差系数法求解给定作用下的稳态误差.参考P72习题3-13.〔计算题〕P(60)系统的稳态误差既与系统的结构参数有关,也与输入有关,设系统的输入的一般表达式为— AR s F 式中N为输入的阶次S nmK i GSH s—n2T-s v T j令系统的开环传递函数一般表达式为j 1式中,K为系统的开环增益,即开环传递函数中各因式的常数项为1时的总比例系数；i、L为时间常数；v为积分环节的个数,由它表征系统的类型,或称其为系统的无差度.AQ N系统的稳态反差可表不为e s sr lim s —S—s 0彳K1Ss Array稳态误差是衡量系统限制精度的性能指标.稳态误差可分为,由给定信号引起的误差以及由扰动信号引起的误差两种.稳态误差也可以用误差系数来表述.系统的稳态误差主要是由积分环节的个数和开环增益来确定的.为了提升精度等级,可增加积分环节的数目；为了减少有限误差,可增加开环增益.但这样一来都会使系统的稳定性变差.而采用补偿的方法,那么可保证稳定性的前提下减小稳态误差.第四章1.幅频特性、相频特性和频率特性的概念.系统的幅频特性：A〔〕=|G〔j〕|系统的相频特性：=G㈠〕系统的频率特性〔又称幅相特性〕：G〔j〕= A〔〕e j〔〕=|G〔j〕|e j G G〕2.七个典型环节的频率特性〔必须掌握〕.了解其伯德图的形状.〔简做题〕相位环节3.绘制伯德图的步骤〔主要是L〔 3 〕〕〔1〕、将开环传递函数标准化〔2〕、找出各环节的转折频率,且按大小顺序在坐标中标出来.〔3〕、过二1, L〔 co=20lgk这点,作斜率为-20vdB/dec的低频渐近线.〔4〕、从低频渐近线开始,每到某一环节的转折频率处,就根据该环节的特性改变一次渐进线的斜率,从而画出对数幅特性的近似曲线.〔5〕、根据系统的开环对数相频特性的表达式,画出对数相频特性的近似曲线. 4 .根据伯德图求传递函数：参考P110习题4-4.〔分析题〕P900 v.K5 .奈氏判据的用法：参考 P111习题4-6.〔分析题〕P946 .相位裕量和幅值裕量的概念、意义及工程中对二者的要求.〔填空或判断〕 对应于| G j H j |=1时的频率 c 称为穿越频率,或称剪切频率,也截止频率相位裕量 ：Gj H j 曲线上,模值为1处对应的矢量与负实周之间的夹角,其算式为:cg180时,在对应的频率g 处,开环频率特性的幅值|G j g H j g |淇算式为：K g一般,K g 值越大,说明系统的相对稳定性越好；反之,当 K g <1时,对应的闭环系统不稳定.7 .开环频率特性与时域指标的关系中低频段、中频段、高频段各自影响什么性能？ 稳态性能、动态性能、抗干扰水平注意相位裕量和穿越频率各自影响什么性能？ I 填空或判断〕相位裕量：一般相对裕量越大, 系统的相对稳定性越好. 在工程中,通常要求 在30到60 之间穿越频率：c 来反映系统的快速性第五章1 .常用的校正方案有什么？〔填空〕 串联矫正和反应校正2 . PID 限制：〔1〕时域表达式 P122式5-18 t du tK P etK 1 e dK D etdt〔2〕P 、PI 、PD 、PID 限制各自的优缺点？〔简做题〕=〔c 〕+180 A c 幅值裕量K g :开环频率特性的相角。

~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。

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构造。

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，能够参照以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、动态构造图、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根本物理规律，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换之比5.动态构造图的等效变换与化简。

三种根本形式，尤其是式2-61。

主要掌握构造图的化简用法，参考P38习题2-9〔a〕、〔e〕、〔f〕。

〔化简〕等效变换，是指被变换局部的输入量和输出量之间的数学关系，在变换前后保持不变。

串联，并联，反响连接，综合点和引出点的移动〔P27〕6.系统的开环传递函数、闭环传递函数〔重点是给定作用下〕、误差传递函数〔重点是给定作用下〕：式2-63、2-64、2-66系统的反响量B〔s〕与误差信号E〔s〕的比值，称为闭环系统的开环传递函数系统的闭环传递函数分为给定信号R〔s〕作用下的闭环传递函数和扰动信号D〔s〕作用下的闭1.P42系统的时域性能指标。

自动控制原理名词解释
自动控制原理（Automatic Control Principle）是指通过感知系
统状态、分析信息并采取相应措施，以调节和控制系统的工作状态和输出。

在自动控制原理中，涉及到以下几个重要的概念：
1. 反馈（Feedback）：指系统输出被传递回系统进行比较和调
节的过程。

通过反馈，系统可以根据实际输出与期望输出之间的偏差来调节自身的工作状态，从而使系统更加稳定和准确。

2. 控制器（Controller）：是一种用于自动控制系统的装置或
算法，根据输入信号和反馈信息来生成输出信号，以控制系统响应和稳定工作。

常见的控制器包括比例控制器、积分控制器、微分控制器以及它们的组合形式。

3. 传感器（Sensor）：用于感知系统输入和输出的物理量或信
号的装置。

通过传感器，系统可以实时获取各种参数的信息来监测系统状态，并作为反馈信号提供给控制器。

4. 执行器（Actuator）：用于执行控制器输出信号的装置，将
控制器生成的信号转化为系统的物理行为或操作，对系统状态进行调节和控制。

常见的执行器包括电动机、阀门、液压缸等。

5. 状态变量（State Variable）：用于描述系统状态的物理量或
变量。

通过监测和记录状态变量的数值，可以实时了解系统的运行情况，并根据需要进行调控和优化。

常见的状态变量有位置、速度、压力、温度等。

自动控制原理应用于各个领域，包括工业生产、交通运输、环境控制、电力系统、航空航天等。

它可以提高系统的稳定性、精确度和效率，实现自动化操作和优化控制，使得各种工程和技术应用更加可靠和智能化。

自动控制原理名词解释第一章：知识点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。

一些重要的概念与名词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。