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一、单选题（共20题，40分）1、在伯德图中反映系统抗高频干扰能力的是( )（2.0）A、低频段B、中频段C、高频段D、无法反应正确答案： C2、设单位负反馈控制系统的开环传递函数G(s)=，其中K>0,a>0，则闭环控制系统的稳定性与（）o（2.0）A、K值的大小有关B、a值的大小有关C、a和K值的大小有关D、a和K值的大小无关正确答案： D3、关于线性系统稳态误差，正确的说法是：( )（2.0）A、一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差B、C、增大系统开环增益K可以减小稳态误差D、增加积分环节可以消除稳态误差，而且不会影响系统稳定性正确答案： C4、传递函数定义线性定常系统在零初始状态下系统输出拉氏变换与输入拉氏变换之（）。
（2.0）A、积B、比C、和D、差正确答案： B5、下列系统中属于不稳定的系统是( )。
（2.0）A、闭环极点为的系统B、闭环特征方程为的系统C、阶跃响应为的系统D、脉冲响应为的系统正确答案： D6、系统开环对数幅频特性L(ω)中频段主要参数的大小对系统的（）性能无影响。
（2.0）A、动态B、稳态C、相对稳定性D、响应的快速性正确答案： D7、设控制系统的开环传递函数为，该系统为( )（2.0）A、 0型系统B、Ⅰ型系统C、Ⅱ型系统D、Ⅲ型系统正确答案： B8、确定系统根轨迹的充要条件是（）。
（2.0）A、根轨迹的模方程B、根轨迹的相方程C、根轨迹增益D、根轨迹方程的阶次正确答案： C9、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的 ( )（2.0）A、准确度越高B、准确度越低C、响应速度越快D、响应速度越慢正确答案： D10、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的( )（2.0）A、低频段B、开环增益C、高频段D、中频段正确答案： D11、Z变换中复变量z的物理含义是什么？（2.0）A、滞后一个采样周期。
B、超前一个采样周期。
C、跟复变量s一样。
D、没有什么物理含义，就是为了计算方便。
自动控制复习提纲第一章 自动控制系统概论1、 自动控制系统的概念：就是在没人直接参与的情况下，利用控制装置操纵被控对象，使其按照预定的规律运动或变化2、 控制装置的组成：自动检测装置、自动调节装置、执行装置3、 系统术语 ⑴、 被控量：要求被控对象保持恒定或为按一定规律变化的物理量，一般是输出量，是时间的函数。
⑵、 给定信号：控制系统的输入信号，是时间的函数。
⑶、 偏差信号：是比较元件的输出信号，即给定信号与反馈信号之差。
⑷、 误差信号：系统被控量的希望值与实际值之差。
⑸、 干扰信号：破坏系统平衡，导致系统的被控量偏离其给定值的因素。
⑹、 反馈信号：从系统的输出端引出，经过变换回送至输入端与给定信号进行比较的信号。
4、 自动控制系统的分类： ⑴、 开环控制系统：若系统的输入量与输出量之间只有顺向作用，而没有反向联系，则该系统称为开环控制系统。
⑵、 闭环控制系统：输入量与输出量之间不仅有顺向作用，而且有反向作用的控制系统，称为闭环控制系统。
5、 对自动控制系统的基本要求：稳定性、快速性、准确性。
例1：适合于应用传递函数描述的系统是：线性定常系统例2：根据控制系统元件的特性，控制系统可分为：线性控制系统和非线性控制系统第二章 控制系统的数学模型1、 传递函数的定义：传递函数G （s ）=输出量的拉氏变换/输入另的拉氏变化=C （s ）/R (s ) 2、 用阻抗法求传递函数：电阻元件的传递函数用 R 表示， 电感元件的传递函数用 LS 表示；而电容元件的传递函数用 1/(CS) 表示；例题1：如图1所示，有源网络的传递函数)()(s U s U r c 为： -R2/R1图13、 动态结构图的等效变换及化简⑴、串联变换规则 ：当系统中有两个或两个以上环节串联时，其等效传递函数为各串联环节的传递函数的乘积。
C （s ）=G 1(s)G 2(s)R(s)=G （s ）R(s) ⑵、并联变换规则：当系统中两个或两个以上环节并联时，其等效传递函数为各并联环节的传递函数的代数和。
总复习第一章的概念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（长期稳定性）、准确性（精度）和快速性（相对稳定性）。
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:)()(,)()(1211s R s C s R s C ，)()(,)()(2122S R S C s R s C 。
43213211243211111)()(,1)()()(G G G G G G G s R s C G G G G s G s R s C --=-=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 。
例例4、一个控制系统动态结构图如下，试求系统的传递函数。
X r5214323211)()(W W W W W W S X S X r c ++=例5 如图RLC 电路，试列写网络传递函数 U c (s)/U r (s).解: 零初始条件下取拉氏变换：例6某一个控制系统的单位阶跃响应为：t te et C --+-=221)(，试求系统的传递函数、微分方程和脉冲响应。
解：传递函数： )1)(2(23)(+++=s s s s G ，微分方程：)(2)(3)(2)(3)(22t r dt t dr t c dt t dc dtt c d +=++ 脉冲响应：t te et c 24)(--+-=例7一个控制系统的单位脉冲响应为t te et C ---=24)(，试求系统的传递函数、微分方程、单位阶跃响应。
失控时间和纯滞后环节⏹ 滞后作用是由晶闸管整流装置的失控时间引起的。
⏹ 失控时间是个随机值。
⏹ 最大失控时间是两个相邻自然换相点之间的时间，它与交流电源频率和晶闸管整流器的类型有关。
晶闸管触发电路与整流装置的传递函数⏹ 滞后环节的输入为阶跃信号1(t )，输出要隔一定时间后才出现响应1(t-T s)。
⏹ 输入输出关系为： 传递函数为 依据工程近似处理的原则，可忽略高次项，把整流装置近似看作一阶惯性环节直流PWM 调速系统的电能回馈和泵升电压⏹ PWM 变换器的直流电源通常由交流电网经不可控的二极管整流器产生并采用大电容C 滤波，以获得恒定的直流电压。
⏹ 当电动机工作在回馈制动状态时，电能不可能通过整流装置送回交流电网，只能向滤波电容充电，⏹ 形成直流PWM 变换器-电动机系统特有的电能回馈问题。
⏹ 对滤波电容充电的结果造成直流侧电压升高，称作“泵升电压”。
⏹ 系统在制动时释放的动能将表现为电容储能的增加，⏹ 要适当地选择电容的电容量，或采取其它措施，以保护电力电子开关器件不被泵升电压击穿。
开环调速系统稳态结构图带转速负反馈的闭环直流调速系统原理框图⏹ 电压比较环节 ⏹ 比例调节器⏹ 测速反馈环节⏹ 电力电子变换器cs d U K U =)(10s c s d T t U K U-⨯=s T s c d s s e K s U s U s W -==)()()(0s T 1K )s (W s s s +≈n *n n U U U -=∆n p c U K U ∆=n U nα=cs d UK U =0⏹ 直流电动机Kp ——比例调节器的比例系数α——转速反馈系数（V·min/r ）静特性方程式闭环系统的开环放大系数 闭环调速系统的静特性表示闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）间的稳态关系。
只考虑给定作用时的闭环系统 只考虑扰动作用时的闭环系统转速负反馈闭环直流调速系统稳态结构框图闭环调速系统比例控制的直流调速系统1．开环系统机械特性和比例控制闭环系统静特性的关系⏹ 开环机械特性为式中， 表示开环系统的理想空载转速，表示开环系统的稳态速降。
第一章1、自动控制：是在没有人的直接干预下，利用物理装置对生产设备和（或）工艺过程进行合理的控制，使被控制的物理量保持恒定，或者按一定的规律变化。
2、自动控制系统：是为实现某一控制目标所需要的所有物理量的有机组合体。
3、按结构分类：开环控制系统、闭环控制系统、复合控制系统。
按包含的信号形式分类：连续控制系统、采样控制系统、数字控制系统。
4、开环系统：只有输入量对输出量产生控制作用，而没有输出量参与对系统的控制；当出现扰动时，如果没有人工干预，给定量与输出量之间的对应关系将被改变，即系统的输出量（实际输出）将偏离给定量所要求的数值（理想输出）。
不具备抗干扰的能力，只能用于控制精度要求不高的场合。
从控制结构上看，只有正向通道。
5、闭环系统：输入量直接或间接地反馈到输入端形成闭环，使得输出量参与系统的控制，对干扰具有抑制能力。
从控制结构上看，由正向通道和反向通道组成。
6、开环控制优点：结构简单，成本低廉，工作稳定，当输入信号和扰动能预先知道时，控制效果较好。
缺点：不能自动修正被控制量的偏离，系统的元件参数变化以及外来的未知扰动对控制精度影响较大。
7、闭环控制优点：由于引入了反馈，具有自动修正被控制量出现偏离的能力，可以修正元件参数变化以及外界扰动引起的误差，控制精度高。
缺点：结构复杂，使用设备多，出现了稳定性问题。
8、举例：a.炉温控制系统：炉温的给定量由电位器滑动端位置对应的电压值Ug给出，炉温的实际值由热电偶检测出来，并转换成电压Uf，再把Uf反馈到系统的输入端与给定值Ug相比较。
由于扰动影响，炉温偏离了给定值，其偏差电压经过放大，控制可逆伺服电动机M，带动自耦变压器的滑动端，改变电压 uc，使炉温保持给定温度值。
b.速度闭环控制系统：用测速发电机将输出量检测出来，并转换成与给定电压物理量相同的反馈电压，然后反馈到输入端，与给定电压相比较。
其偏差经过运算放大器放大后，用来控制功率放大器输出电压和电动机的转速。
一、填空1．自动控制系统是由 和 两大部分组成。
2．二阶系统单位阶跃响应无超调的条件是 。
3.开环对数幅频渐近线低频段影响系统的 性能，截止频率c ω的大小影响系统的 ；4.非线性系统的重要特征是不能应用 。
5.反馈控制系统是按负反馈原理组成的闭环系统，并利用减小或消除 ；6.开环对数幅频渐近线中频段影响系统的性能，高频段影响系统的 ；7.二阶系统单位阶跃响应有超调的条件是 ；8.线性定常连续系统按其输入量的变化规律不同可分为：系统、 系统和程序控制系统。
9.开环对数幅频渐近线低频段影响系统的性能，高频段影响系统的 性能；10.线性定常连续系统稳定的充分必要条件是：闭环系统特征方程的所有根 ；11.无零点二阶系统传递函数的标准形式为()s Φ= ；12.自动控制系统是由 和 按照一定的方式组成的一个有机总体。
13.已知二阶系统的特征根 S 12,=-0.5 + j0.866,系统的单位阶跃响应表达式C(t)= 。
14.线性定常控制系统的稳定性只与系统的 有关，与 无关。
15.若系统的传递函数φ()S K T S =+1，测得系统的频率响应，当ω=1rad s /时，幅频A =122，相频φπ=-4，则K= ,T= 。
16.系统的单位脉冲响应等于系统 的拉氏反变换。
17.开环传递函数为G (s )的系统幅值裕度定义为h = ；18.开环对数幅频特性渐近线中频段影响系统的 性能；19. 反馈控制原理是利用负反馈产生的 所取得的控制作用去消除偏差的；20. 系统开环增益K 增加时，其常值稳态误差e ss 。
21.自动控制系统是按照 原理工作的；22．振荡环节传递函数的标准形式是=)(s G ；23．若一阶系统的传递函数为1()1s Ts Φ=+，则其调节时间t s = （误差带Δ=0.05）；24．0型系统，当输入信号)(1)(t R t r ⋅=时的稳态误差e ss = ；25. 线性定常系统在谐波输入作用下稳态输出与输入幅值之比随ω变化的特性称为 ；26．最小相位系统对数频率特性的中频段影响系统的 ；27．线性定常控制系统的稳定性只与 有关；28．给定值或指令输入为常值的系统称为 系统；29．若系统的单位阶跃响应10()1t h t e -=-，则其传递函数G (s )= ；30．典型二阶微分环节的传递函数G (s )= ；31．传递函数中 的系统为最小相位系统；32．对自动控制系统的基本要求包括稳定性、 性和快速性。
复习一、填空题1、如图，埸效应管VT5的作用是零速封锁即在给定为零且反馈为零使调节器输出为零，以防止由于PI中由于积分作用输出不为零，使得移相控制角可能处于最小，出现全压启动导致过电流故障。
电位器RP1可调整输出正限幅值，RP2可调整输出负限幅。
C11是积分电容，C5和R9接入速度反馈构成微分调节器。
C6、C7是输入滤波电容。
2、电流断续时KZ—D系统的机械特性变软，相当于电枢回路的电阻值增大。
3、脉宽调速系统中，开关频率越高，电流脉动越小，转速波动越小，动态开关损耗越大。
4、采用转速—电流双闭环系统能使电动机按允许的最大加速度起动，缩短起动时间。
5、典型I型系统的超调量比典型II型系统小，抗扰动性能比典型II型系统差。
6、下图为单闭环转速控制系统。
(1)图中V是；(2)图中Ld是，它的作用是；(3)图中采用的是调节器，它的主要作用是；(4)此系统主电路由相交流电供电；(5)此系统具有负反馈环节；(6)改变转速，应调节___________电位器；(7)整定额定转速1500转/分，对应8V，应调节___________电位器；(8)系统的输出量(或被控制量)是___________。
解：(1)图中V是晶闸管整流器；(2)图中Ld是平波电抗器，它的作用是抑制电流脉动和保证最小续流电流；(3)图中采用的是PI即比例积分调节器，它的主要作用是保证动静态性能满足系统要求；(4)此系统主电路由三相交流电供电；(5)此系统具有转速（速度）负反馈环节；(6)改变转速，应调节___RP1__电位器；(7)整定额定转速1500转/分，对应8V，应调节_RP2_电位器；(8)系统的输出量(或被控制量)是_转速_。
7、下图为异步电动机矢量控制原理结构图，A，B，C，D分别为坐标变换模块，请指出A 是矢量旋转逆变换1-VR，B是二相静止坐标变成三相静止坐标变换，C是三相静止坐标系变成二相静止坐标变换，D 矢量旋转变换，上述等效变换的原则是旋转磁场等效或磁动势等效。
(1)一、填空（每空1分，共18分）1．自动控制系统的数学模型有 微分方程 、 传递函数 、 频率特性 、 结构图 共4种。
2．连续控制系统稳定的充分必要条件是 闭环极点位于S 平面左侧 。
离散控制系统稳定的充分必要条件是 系统的特性方程的根都在Z 平面上以原点为圆心的单位圆内。
。
3．某统控制系统的微分方程为：dtt dc )(+0.5C(t)=2r(t)。
则该系统的闭环传递函数 Φ(s)= ；该系统超调σ%= ；调节时间t s (Δ=2%)= 。
4．某单位反馈系统G(s)=)402.0)(21.0()5(1002+++s s s s ，则该系统是 4 阶二 型系统；其开环放大系数K= 62.5 。
5．已知自动控制系统L(ω)曲线为：则该系统开环传递函数G(s)= ；ωC = 。
6．相位滞后校正装置又称为 调节器，其校正作用是 。
7．采样器的作用是 ，某离散控制系统)()1()1()(10210TT e Z Z e Z G -----=（单位反馈T=0.1）当输入r(t)=t 时.该系统稳态误差为 。
二. 1.求图示控制系统的传递函数.求：)()(S R S C （10分）R(s)2.求图示系统输出C （Z ）的表达式。
（4分）三、 计算1、 已知t Te tf 11)(--=求F （s ）（4分）2、 已知)5(1)(2+=s s s F 。
求原函数f （t ）（6分）3．已知系统如图示，求使系统稳定时a 的取值范围。
（10分）R （s ）四．反馈校正系统如图所示（12分）求：（1）K f=0时，系统的ξ，ωn和在单位斜坡输入下的稳态误差e ss.（2）若使系统ξ=0.707，k f应取何值？单位斜坡输入下e ss.=？五.已知某系统L（ω）曲线，（12分）（1）写出系统开环传递函数G（s）（2）求其相位裕度γ（3）欲使该系统成为三阶最佳系统.求其K=？，γmax=?（1） （2） （3）六、已知控制系统开环频率特性曲线如图示。
运动控制系统复习要点一期末考试的题型与交流拖动控制系统比较，直流拖动控制系统是重点；考试内容各占50%左右。
而直流电机控制的要求则是掌握，是以计算，分析，证明题方式出现；交流的要求是了解和一般掌握，交流电机则以选择、判断、填空、简述的方式出现。
10级考试题型及分数分配1 判断题（15-20分，10~20小题）范围广，2 选择题（15-20分，10~20小题）范围广3 填空题（10分，10~20小题）内容深，细节区分3 设计题（10分，1小题）4 简述题（10-15分，3小题）5 设计题（10-15分，2小题）6 分析与计算题（15-20分，4小题）7 证明题(10-15分，2小题)二考试内容主要依据教材中的作业和例题和复习题。
三课程内容复习纲要直流拖动系统（掌握）控制系统课程贯穿着一个基本方法：理论联系实际来分析问题解决问题。
具体来说就是系统思想和模型化、工程化方法。
本书的基本结构是以学科历史发展过程或者说实际问题为逻辑起点，而一般的理论课程如物理、数学实际上是与科研实际过程相反的，以学习者的知识结构为逻辑起点，从定义、概念、定律再到定理。
这是因为理论的发展意味着概念的创新。
控制系统是一门技术理论课程，它是从技术角度来总结的。
正因为是技术角度出发的，具有综合性和实践性的特点。
所以对学习者来说，必须具备一定的实践基础和专业理论基础。
对初学者来说，表现出有一定的难度是不奇怪的，而且，每一部分内容都仅是打下基础，深入的细节方面的知识，需要更进一步地查阅其它书籍和资料，从另一方面来看，这也给大家留下了自学和实践的空间。
从电压平衡方程式，导出调速方法，从反馈控制原理和静态参数的要求导出闭环控制系统；从静态与动态性能的矛盾分析了P调节器和I调节器，发展到PI调节器；从单闭环的调速系统无法控制起、制动动态电流，导出了带饱和非线性的PI调节器构成双闭环的系统结构，而双闭环的结构可以说交直流电动机控制的基本结构；从单向开关的晶闸管不能实现反转和回馈制动导出了可逆系统结构，又从可逆系统引起的环流问题导出有环流和无环流控制策略；再从调压调速的限制和宽调速范围的要求引出带弱磁控制的非独立弱磁控制系统。
《自动控制系统》复习题及答案一、名词解释：（每小题2分，10分）1、静态环流：当可逆线路在一定的控制角下稳定工作时，所出现的环流叫做静态环流，静态环流可分为直流平均环流和瞬时脉动环流。
2、动态环流：稳定运行时并不存在，只在系统处于过渡过程中出现的环流，叫做动态环流。
3、待逆变状态：待逆变就是电力电子器件(如晶闸管)已经满足逆变工作的部分条件，但并是完全满足条件，使得逆变并不能真正得以进行。
直到逆变的直流电势大于电网的电压后，逆变才能真正进行。
4、待整流状态：指电力电子器件(如晶闸管)已部分满足整流的工作条件，整流并未真正进行时的工作状态。
直到满足整流的工作条件，整流才能真正进行。
5、自动调速：根据自动控制原理，反馈闭环控制系统是按被调量的偏差进行控制的系统，只要被调量出现偏差，系统会自动产生纠正偏差的作用。
二、填空题（每空0.5分，5分）1、直流调速的种类有 调节电枢供电电压 ，减弱励磁磁通 ， 改变电枢回路电阻 。
3、比例调节器的输出量完全取决 比例和积分两部分之和 。
4、比例—积分调节器兼顾了系统的 快速响应 和 消除静差 的两个方面的要求，因此在自动控制系统中获得广泛的应用。
5、最大超调量是输出量与稳态值的 输出量的最大值减去稳态值 与 稳态值 之比。
6、有静差调速系统，其自动调节用 转速负反馈组成闭环的反馈控制系统 。
四、简答题（每小题3分，9分）2、试分别解释闭环频率特性与开环频率特性？答：单位反馈系统开环传递函数：G(s)=K/s(s+1)(s+5)由于系统的开环频率特性和闭环频率特性有确定的关系，对于单位反馈系统的闭环传递函数：￠（s ）=GK(S)/1+GK(S)对应闭环频率特性：￠（jw ）=GK(jw)/1+GK(jw)=M(jw)eja(w)3、电流调节器和转速调节器的作用？答：电流调节器的作用：1.对电网电压波动起及时抗干扰作用。
2.启动是保证获得允许的最大电流。
3.在转速调节过程中，使电流跟随给定电压变化。
复习一、填空题1、如图，埸效应管VT5的作用是零速封锁即在给定为零且反馈为零使调节器输出为零，以防止由于PI中由于积分作用输出不为零，使得移相控制角可能处于最小，出现全压启动导致过电流故障。
电位器RP1可调整输出正限幅值，RP2可调整输出负限幅。
C11是积分电容，C5和R9接入速度反馈构成微分调节器。
C6、C7是输入滤波电容。
2、电流断续时KZ—D系统的机械特性变软，相当于电枢回路的电阻值增大。
3、脉宽调速系统中，开关频率越高，电流脉动越小，转速波动越小，动态开关损耗越大。
4、采用转速—电流双闭环系统能使电动机按允许的最大加速度起动，缩短起动时间。
5、典型I型系统的超调量比典型II型系统小，抗扰动性能比典型II型系统差。
6、下图为单闭环转速控制系统。
(1)图中V是；(2)图中Ld是，它的作用是；(3)图中采用的是调节器，它的主要作用是；(4)此系统主电路由相交流电供电；(5)此系统具有负反馈环节；(6)改变转速，应调节___________电位器；(7)整定额定转速1500转/分，对应8V，应调节___________电位器；(8)系统的输出量(或被控制量)是___________。
解：(1)图中V是晶闸管整流器；(2)图中Ld 是平波电抗器 ，它的作用是 抑制电流脉动和保证最小续流电流 ；(3)图中采用的是PI 即比例积分调节器，它的主要作用是 保证动静态性能满足系统要求；(4)此系统主电路由 三 相交流电供电；(5)此系统具有 转速（速度） 负反馈环节；(6)改变转速，应调节___RP1__电位器；(7)整定额定转速1500转/分，对应8V ，应调节_RP2_电位器；(8)系统的输出量(或被控制量)是_转速_。
7、下图为异步电动机矢量控制原理结构图，A ，B ，C ，D 分别为坐标变换模块，请指出A 是 矢量旋转逆变换 1-VR ，B 是二相静止坐标变成三相静止坐标变换，C 是三相静止坐标系变成二相静止坐标变换，D 矢量旋转变换，上述等效变换的原则是旋转磁场等效或磁动势等效。
第一章自动控制的一般概念知识点：控制系统的一般概念：名词术语、控制系统的分类、组成典型外作用、对控制系统的基本要求基本要求：掌握反馈控制的基本原理。
根据系统工作原理图绘制方块图主要考点本章所涉及的自动控制方面的基本概念，是以后课程学习的基础，有关内容在诸如问答、填空和选择类型的考题中常会涉及。
在掌握基本概念的基础上，还应熟悉线性定常系统微分方程的特点，并通过练习，掌握由系统工作原理图画出方框图的方法。
第二章控制系统的数学模型知识点：控制系统动态微分方程的建立、拉普拉斯变换法求解线性微分方程的零初态响应与零输入响应运动模态的概念、传递函数的定义和性质、典型元部件传递函数的求法系统结构图的绘制、等效变换、梅森公式在结构图和信号流图中的应用基本要求：利用复阻抗的概念建立无源网络的结构图;利用复阻抗的概念建立有源网络的传递函数熟悉控制系统常用元部件的传递函数掌握控制系统结构图的绘制方法及串联、并联、反馈三种基本等效变换用等效变换方法或梅森公式求系统结构图或信号流图的各种传递函数主要考点建立控制系统的微分方程；传递函数的概念；结构图等效变换及求复杂系统的传递函数。
例1:试用结构图等效化简下图系统的传递函数例2: 两级RC滤波网络的结构图如图所示，试采用结构图等效变换法化简结构图。
步骤一: 向左移出相加点，向右移出分支点步骤二:化简两个内部回路，合并反馈支路步骤三: 反馈回路化简例3:系统结构图如下，求传递函数[解]：结构图等效变换如下：例4: 已知系统方程组如下，试绘制系统结构图，并求闭环传递函数 。
⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-=-=--=)()()()()]()()([)()]()()()[()()()]()()[()()()(3435233612287111s X s G s C s G s G s C s X s X s X s G s X s G s X s C s G s G s G s R s G s X 解 : 系统结构图如下图所示。
自控复习重点(一)第一章绪论一基本术语1．自动控制定义在没有人直接参与的情况下，利用控制装置(简称控制器) ，使被控对象(或生产过程等)的某一物理量(被控量，如温度、压力、流量)准确地按照预定的规律运行。
2．自动控制系统是指为实现自动控制目的，由相互制约的各部分按一定规律组成的具有特定功能的整体。
二、自动控制系统的分类：1. 按控制方式和策略分：(1) 开环控制(2) 闭环控制(3) 复合控制2. 按输入信号分类：(1) 定值控制系统(2) 伺服系统(随动系统)(3) 程序控制系统3. 根据控制系统元件的特性分类，控制系统可分为：(1)线性控制系统(2)非线性控制系统4. 根据控制信号的形式分类，控制系统可分为(1)连续控制系统(2)离散控制系统5. 按控制对象的范畴分：(1)运动控制系统(2)过程控制系统6. 按系统参数是否随时间变化分：(1) 时变系统(2)定常系统第二章控制系统的数学模型复习指南与要点解析要根据系统结构图应用结构图的等效变换和简化求传递函数、控制系统3种模型，即时域模型----微分方程；※复域模型一一传递函数；频域模型一一频率特性。
其中重点为传递函数。
在传递函数中，需要理解传递函数定义（线性定常系统的传递函数是在零初始条件下，系统输出量的拉氏变换式与输入量的拉氏变换式之比）和性质。
零初始条件下：如要求传递函数需拉氏变换，这句话必须的传递函数形式：探※※结构图的等效变换和简化---实际上，也就是消去中间变量求取系统总传递函数的过程。
仁等效原则：变换前后变量关系保持等效，简化的前后要保持一致（P45）2•结构图基本连接方式只有串联、并联和反馈连接三种。
如果结构图彼此交叉，看不出点先3种基本连接方式，就应用移出引出点或比较解套，再画简。
其中：※基于方块图的运算规则2）消除反馈连接 3）消除反馈连接*cG(g®G(SC(s)1 乜4）得出传递函数方块串联方块井联※结构图的等效变换：引出点相对方框 前移，在移动支路中乘以 引出点相对方框 后移，在移动支路中乘以 相加点相对方框前移，在移动支路中乘以 相加点相对方框后移，在移动支路中乘以 引出点与相加点之间不等相互移动 例1：利用结构图化简规则，G(s)。
∑∆∆=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。
第一章 绪论自动控制：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（即被控变量）自动地按照预定的规律运行。
自动控制系统的基本体系：物理量和系统结构。
恒值控制系统：系统输入量为恒定值，输出量也为恒定值且输出量在任何扰动作用下经过暂短的过渡过程后均能稳定在原来的恒值或其附近。
位置随动控制系统：又称伺服系统。
系统输入量为事先未知随时间变化的函数，其控制要求是输出量迅速、平稳地跟随输入量的变化（追踪系统）。
程序控制系统：输入量的变化规律预先确知，其控制要求是被控量快速、准确地加以复现。
第三章电力拖动控制系统按被控制量的不同分为两大类：1、调速系统：以电动机的转速为被控制量的系统。
它是最基本的电力拖动控制系统。
2、位置伺服系统：以生产机械的角位移或直线位移为被控制量的系统，又称为位置随动系统。
他励直流电动机的机械特性 转矩方程： 转速方程： 机械特性方程：R--电枢回路总电阻，包含电枢电阻R a 和附加电阻R ad 。
C e =K e Φ—电动势转速比 ；K e —电动势系数；C m =K m Φ –转矩电流比K e C m =9.55C eK m —转矩系数K m =9.55；n 0—电动机的空载转速，在Φ不变即励磁电流I f 不变时，只与电枢电压有关。
Δn--转速降，ρ是特性斜率，表明随负载增大转速降落的速率。
ρ 值大，相同负载转矩下的转速降落大，特性“软”；反之，则特性“硬”。
在电动机结构不变时，可以改变 电枢回路端电压，改变电枢回路串联电阻（附加电阻），改变励磁磁通 来改变电动机的机械特性。
直流电动机调速方法：①调压调速：调节电枢供电电压U 。
②调磁调速：减弱励磁磁通Φ。
③调阻调速：改变电枢回路电阻R 。
直流调速系统以调压调速为主原因：改变电阻只能有级调速（有级调速：在调速过程中，电动机的转速不能连续调节，只有有限的几级，称有级调速）；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。
因此，自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。
常用的可控直流电源有以下三种：1）旋转变流机组G-M ， 2）静止式可控整流器V-M ，3）直流斩波器或脉宽调制变换器PWM斩波电路输出电压的三种调制方式：（1）T 不变，变 t on —脉冲宽度调制（PWM ），（2）t on 不变，变 T —脉冲频率调制（PFM ），（3）t on 和 T 都可调，改变占空比—混合型。
试述V-M 调速系统和PWM 调速系统的组成及各自的工作原理和优缺点。
V-M 调速系统工作原理：通过调节触发装置的控制电压U c 来移动触发脉冲的相位，从而改变平均整流电压U d ，实现平滑调速。
优点：1、晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。
2、在控制作用的快速性上，变流机组是秒级，而晶闸管整流器是毫秒a m a m I I K T C =Φ=ea e a C RI U K RI U n -=Φ-=Δn n T n T C C R C U n m e e -=-=-=00ρΦ==e e K U C U n 0级，这将大大提高系统的动态性能。
缺点：1、由于晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难。
2、晶闸管对过电压、过电流和过高的dV/dt 与di/dt 都十分敏感，若超过允许值会在很短的时间内损坏器件。
3、由谐波与无功功率引起电网电压波形畸变，殃及附近的用电设备，造成“电力公害”。
PWM 系统特点：----不需要单独配置电抗器，可减少能源损耗；----任何形式的直流电源均可作为系统的工作电源，只要电压和容量满足要求即可；----开关频率高，电流易连续，低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1:10000左右； ----系统频带宽，快速响应性能好，动态抗扰能力强；----直流电源采用不控整流时，波形脉动小，电网功率因数高。
----在中小功率直流传动控制系统中得到广泛应用。
调速范围 （n max 和n min 一般都指电动机额定负载时的最高和最低转速）静差率 （静差率是用来衡量调速系统在负载变化时转速的稳定度的，静差率越小，稳定度就越高。
）例：某直流调速系统电动机额定转速为n e =1430r/min ，额定速降Δn e =115r/min ，当要求静差率s≤30%时，允许多大的调速范围？如果要求静差率s≤20% ，则调速范围是多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？ 解：要求s≤30%时，调速范围为 要求s≤20%时，调速范围为 调速范围达到10，静差率只能是例：某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，其额定数据如下：60kW 、220V 、305A 、1000r/min ，采用V-M 系统，主电路总电阻R=0.18Ω，电动机电动势转速比C e =0.2V.min/r 。
如果要求调速范围 D = 20，静差率≤5%，采用开环调速能否满足？若要满足这个要求，系统的额定速降最多能有多少？ 解：当电流连续时，V-M 系统的额定速降为 开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率为： 这已大大超过了5%的要求，更不必谈调到最低速了。
如果要求D = 20，s ≤ 5%，则如果电动机的最高转速都是n e ；而对最低速静差率的要求相同，那么：开环时 闭环时 得用表达式回答闭环调速较开环调速的优越：0en n s ∆=min e min max n n n n D ==)1(e e s n s n D -∆=e e e n D n n D s ∆+∆=3.5)3.01(1153.01430)1(e e =-⨯⨯=-∆=s n s n D .13)2.01(1152.01430)1(e =-⨯⨯=-∆=s n s n D min /275min /2.018.0305e de e r r C R I n =⨯==∆%6.21216.027********e e e e ==+=∆+∆=n n n s min /63.2min /)05.01(2005.01000)1(e e r r s D s n n =-⨯⨯≤-=∆)e op s n D =)1(c e c s n s n D l l -∆=1）闭环系统静特性比开环系统机械特性硬得多。
2）闭环系统的静差率要小得多。
3）闭环系统可以大大提高调速范围。
闭环直流调速系统稳态参数的计算步骤：（例题）例：V-M 调速系统。
已知数据如下：电动机：额定数据为10kW ，220V ，55A ，1000r/min ，电枢电阻 ：R a = 0.5Ω； 晶闸管整流装置的电压放大系数：K s = 44；V-M 系统电枢回路总电阻：R = 1.0Ω；直流稳压电源：±15V ；生产机械要求：调速范围D=10，静差率s≤5%。
试计算调速系统各环节的稳态参数。
解：1、为满足系统的稳态性能指标，额定负载时的稳态速降应为：2、求闭环系统应有的开环放大系数K ： 电动机的电动势系数： 开环速降为： 闭环系统的开环放大系数：3、计算额定条件下U n =15V 时的转速反馈系数α：4、计算运算放大器的放大系数K p ： 请绘制转速单闭环系统稳态结构图：请绘直流电动机的动态结构图：T1：电枢回路电磁时间常数 Tm ：电力拖动系统机电时间常数min /26.5)05.01(105.001000)1(e c r s D s n n l =-⨯⨯≤-=∆r V r V n R I U C e a e ee min/.2.0min/.925.101000.5055-220≈=⨯=-=.7r/min 285925.10155=⨯==∆e e op C R I n 3.5313.54126.57.2851c op =-=-≥-∆∆=l n n K r V n U e n min/.15.00100015===α1.1644015.03.03.53=⨯⨯≥=⇒=s e p e p s αK KC K C αK K K例： PWM 闭环直流调速系统，已知参数如下：电动机额定数据为：10kW ，220V ，55A ，1000r/min ，C e =0.2V.min/r ，飞轮力矩GD 2=10N.m 2； 电枢回路参数R=0.6Ω ，L=5mH ；电力电子变换器：K s =44，T s =0.1ms （开关频率10kHz ）。
要求稳态性能指标：D=10，s≤5%。
问：1）该系统能否稳定？2）该系统临界稳定的条件下，最多能达到多大的调速范围（静差率指标不变）？ 解：1）为满足调速系统的稳态性能指标，额定负载时的稳态速降应为：开环速降为： 闭环系统应有的开环放大系数K 为： 各环节的时间常数为：稳定的条件：显然闭环系统稳定。
2）临界稳定条件下，即：K cr =405， 此时闭环的稳态速降为： 闭环系统的调速范围最大能达到： 动态校正的方法：●串联校正 ●反馈校正 ●复合校正第四章 转速和电流双闭环直流调速系统请绘制双闭环直流调速系统的稳态结构图：min /26.5)05.01(1005.010001e r s D s n n cl =-⨯⨯≤-=∆）（min /1652.06.055e r C R I n e op =⨯==∆4.30126.51651-K =-≥∆∆=cl op n n s R L l 0.008330.60.005T ===0001s .0s =T s C C R GD m e m 04.02.055.92.03756.010375T 2=⨯⨯⨯⨯==405)(s 2s s m =++<T T TT T T K l l min /41.040511651r K n n cr op cl =+=+∆=∆128)05.01(41.005.010001e =-⨯⨯=-∆=）（s n s n D clclW ASR (s)和W ACR (s)分别表示转速调节器和电流调节器的传递函数。
第I 阶段：电流上升阶段（0 ~ t 1）：1）突加给定电压 U *n 后，I d 上升，当 I d 小于负载电流 I dL 时，电动机还不能转动。
2）当 I d ≥I dL 后，电动机开始起动，由于机电惯性作用，转速不会很快增长，因而转速调节器ASR 的输入偏差电压的数值仍较大，其输出电压保持限幅值 U *im ，强迫电流 I d 迅速上升。
3）直到，I d = I dm ， U i = U *im 电流调节器很快就压制了I d 的增长，标志着这一阶段的结束。
ASR 很快进入并保持饱和状态，而ACR 一般不饱和。
