自动控制原理总复习

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六 系统函数方块图及其简化
• 方块图变换法则： • （1）各前向通路传递函数的乘积不变； • （2）各回路传递函数的乘积不变。
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方块图简化的一般方法:
向前或向后移动相加点或引出点，但是
相加点的移动不要越过引出点，引出点
的移动不要越过相加点，可重复移动，
目的是使各个回路没有交叉点。
由两张图组成: 对数幅频特性和相频特性
L( ) 20lg A( ) 与的关系称为对数幅频特性
()与的关系称为相频特性
作图方法： 先比例积分，然后按照转折频率由小到大的顺 序。（先化为典型环节串联形式——常数为1， 找到开环增益，转折频率为时间常数的倒数） 分型数画图。
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详细总结一般 型系统伯德图的作图方法如下： m m K j i 1[ k 2 ( j )2 2 k k ( j ) 1] i 1 k 1 G j n n j jTl 1[Tr 2 ( j )2 2 rTr ( j ) 1]
几个中间点； (4)大致勾勒出曲线即可。
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开环对数幅频特性曲线与动态性能、稳态性能的关系
低频段:L(ω) 曲线在第一个转折频率之前的区段. 低频段反映了系统的稳态性能
xo (t ) X 0 A(1 ) sin[ 1t 0 (1 )]
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极坐标图
极坐标图:频率特性函数 G j 是输入频率
的复变函数，是一种变换，当 从 0 逐渐
增长至 时，G j 作为一个矢量， 其端点在复平面相应的轨迹。
也叫幅相曲线
又称 Nyquist 图，简称为乃氏图。
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3、典型环节的传递函数

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。

这部分考试题型参考讲义2.3.4的例题。
3.化简结构图求传递函数 ①结构图化简的方法有：
第二章
1、串联方框的简化 2、并联方框的简化 3、反馈连接方框的简化 4、比较点的移动 5、引出点移动
结构图化简原则
❖多个方框串联原则：总传递函数等于各方框传递函数之积。 ❖多个方框并联原则：总传递函数等于各方框传递函数之代数和。
有源校 正装置
无相移校正装置 相位超前校正装置 相位滞后校正装置 相位滞后—超前校正装置
4. 常用校正装置的特性
无源校正网络：电阻电容元件电路 有源校正网络：电阻电容元件电路+线性集成运算放大器
5. 串联校正的分类
1.串联超前校正：
利用超前网络的相角超前特性进行校正
2.串联滞后校正：
利用滞后网络的高频衰减特性进行校正
3.串联超前—滞后校正
第七章
1.为了从采样信号中不失真地复现原连续信号,采样周期T与频率
分量ωm的关系是：
2
T
2m
2.闭环系统脉冲传递函数形式的证明
闭环脉冲传递函数是闭环离散系统输出信号的Z变换与输入信
号的Z变换之比，即
(z) C(z) R(z)
P.276表7-3列出了典型的闭环离散系统及其输出的Z变换函数
G(s) 2(s 2) (s 1)(s 4)
G(s) (0.5s 1) (s 1)(0.25s 1)
第二章
2.传递函数的相关内容
③ 模态与闭环特征根的关系：e pit
④ 根据给定的零初条件下的系统阶跃响应形式，求得系统的 单位脉冲响应 第一步：根据给定的零初条件下的系统阶跃响应形式，写出闭 环传递函数的表达式； 第二步：得到系统输出s域的表达式； 第三步：对系统输出进行拉式反变换。

自动控制原理复-习复习题问题1：电能变换电路的有什么特点？机械式开关为什么不适于做电能变换电路中的开关？解答：电能变换电路在输入与输出之间将电压、电流、频率、相位、相数中的一项加以变换。

电能变换电路中理想开关应满足切换时开关时间为零，使用寿命长，而机械开关不能满足这些要求。

问题2：电力电子变换电路包括哪几大类？解答：交流变直流——整流；直流变交流——逆变；直流变直流——斩波；交流变交流——交流调压、变频。

问题3：电力电子器件是如何定义和分类的？解答：电力电子器件是指可直接用于处理电能的主电路中，实现电能变换或控制的电子器件。

按照控制程度分类：不控型器件，半控型器件，全控型器件。

按驱动电路分类：电流驱动型，电压驱动型。

问题4：同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的特点是什么？解答：特点：处理的功率大，器件处于开关状态，需要信息电子电路来控制，需要安装散热片。

问题5：使晶闸管导通的条件是什么？解答：两个条件缺一不可：（1）晶闸管阳极与阴极之间施加正向阳极电压。

（2）晶闸管门极和阴极之间必须加上适当的正向脉冲电压和电流。

问题6：维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？解答：维持晶闸管导通的条件是流过晶闸管的电流大于维持电流。

欲使之关断，只需将流过晶间管的电流减小到其维持电流以下，可采用阳极电压反向、减小阳极电压或增大回路阻抗等方式。

问题7：GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO能够自关断，而普通晶闸管不能？解答：GTO能够通过门极关断的原因是其与普通晶闸管有如下区别：设计α2较大，使晶体管V2控制灵敏，易于关断GTO。

导通时α1+α2更接近1，导通时接近临界饱和，有利门极控制关断，但导通时管压降增大。

多元集成结构，使得P2基区横向电阻很小，能从门极抽出较大电流。

问题8：试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。

解答：GTR的容量中等，工作频率一般在10kHz以下，所需驱动功率较大，耐压高，电流大，开关特性好，。