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控制工程基础总复习控制工程基础总复习§1-1 控制系统的基本工作原理1.自动控制在没有人的直接参与下，利用控制装置使受控对象的某些物理量准确地按预期的规律运行。
2.反馈将系统输出的全部或部分返回系统的输入端，并与输入信号共同作用于系统的过程。
3.反馈控制原理基于反馈基础之上的检测偏差用以纠正偏差。
4.控制系统的组成校正元件执行元件放大元件比较元件反馈元件控制元件控制装置受控对象§1-2自动控制系统的分类1.按有无反馈分接的影响即输出对系统控制有直通道，与输入端之间存在反馈闭环系统：系统输出端无影响道，即输出对系统控制与输入端之间无反馈通开环系统：系统输出端 2.按给定量的运动规律分间的未知函数随动系统：输入量是时知函数是事先给定的时间的已程序控制系统：输入量定值是一个与时间无关的恒恒值控制系统：输入量3.按系统的反应特性分出特性是非线性的少有一个元件的输入输非线性系统：系统中至是线性的元件的输入输出特性都线性系统：系统中所有型的系数是时间的函数时变系统：系统数学模型的系数都是常数定常系统：系统数学模或数码有一处信号是脉冲序列离散系统：系统中至少间的连续函数元件的输入输出都是时连续系统：系统中所有§1-3对控制系统的基本要求有三方面的要求：稳定性、快速性、准确性第二章物理系统的数学模型及传递函数§2-1系统的建模对于我们机械系统，主要依据达朗贝尔原理和基尔霍夫定律建立数学模型§2-2传递函数1.拉氏变换：?∞-=0)()]([dt e t f t f L st2.传递函数：线性定常系统在零初始条件下，系统输出量拉氏变换与输入量拉氏变换之比。
3.传递函数的求法利用拉氏变换的微分定理和积分定理，即：)(])([s F s dt t f d L n n n = )(1])([)(s F sdt t f L n n =? 4.传递函数的性质⑴传递函数的概念只适用于线性定常系统；⑵传递函数反映的是系统的固有特性，与输入量无关；⑶只要传递函数形式相同，就是具有类似动态特性的相似系统；⑷传递函数是一种比值，可以有量纲也可以无量纲；⑸实际控制系统的传递函数，其分母阶数大于分子阶数。
《控制工程基础》课程综合复习资料一、单选题1. 判断下面的说法是否正确：偏差()t ε不能反映系统误差的大小。
(A)正确(B)错误答案：B2. 判断下面的说法是否正确：静态速度误差系数v K 的定义是20lim .()s s G s →。
(A)正确(B)错误答案：B3.二阶振荡环节的传递函数G(s)=（）。
(A)22,(01)21Ts T s Ts ξξ<<++ (B)22,(01)21T T s Ts ξξ<<++ (C)221,(01)21T s Ts ξξ<<++ (D)22,(01)21s T s Ts ξξ<<++ 答案：C4.函数5()301G jw jw =+的幅频特性()A w 为（）。
(A)(B)(C)(D)259001w + 答案：D5.某一系统的误差传递函数为()1()1()i E s X s G s =+，则单位反馈系统稳态误差为（）。
(A)01lim ()1()i s s X s G s →+ (B)01lim ()1()i s X s G s →+ (C)1lim ()1()i s s X s G s →∞+ (D)1lim ()1()i s X s G s →∞+ 答案：A6.某系统的传递函数为21()56s s s s φ+=++，其单位脉冲响应函数0()x t =（）。
(A)23(2)1()t t e e t ---+(B)23(2)1()t t e e t --+(C)1()t(D)0答案：A7.图中系统的脉冲传递函数为（）。
(A)1010()(1)()(1)()T T C z z e R z z z e --+=-+ (B)1010()(1)()(1)()T T C z z e R z z z e ---=-+ (C)210()10()(1)()T C z z R z z z e -=--(D)210()10()(1)()T C z z R z z z e --=-- 答案：C8.二阶系统的极点分别为120.5,3s s =-=-，系统增益2，则其传递函数为（）。
机械控制工程基础期末考试知识点第一篇：机械控制工程基础期末考试知识点机械控制工程基础期末考试知识点一：选择判断题1, 控制工程的必要条件是什么？（快速性，准确性，稳定性）2，单位脉冲函数的拉式变换结果3，什么叫系统闭环极点（算术题，选择）4，闭环函数公式（选择）5，一阶系统标准形式（选择）6，传递函数不适合非线性定常系统（判断）7，传递函数有无量纲（有无都不对，判断题）8，一阶系统的调整时间公式9，一阶系统的响应速度与什么有关系？10，超调量反映系统响应的小时增大）11,终值定理计算，t趋近与无穷时，原函数的值，（会算）GB(S)(012，影响系统的稳态误差因素（输入信号…）13，调整系统增益对系统有何影响？14，增加微分环节能增加系统阻尼。
15，什么叫系统的型次（区别几型系统）16，利用稳态计算稳态误差（有表格，必须为标准型）17，频率响应的定义（判断题，是正弦信号稳态响应）18，延时环节标坐标图（单位圆）19，零频反映系统的什么性能？（准确性）20，Bode高频段反映系统的什么性能（高频干扰能力）21，频率分析法用典型信号是什么？（正弦信号）22，系统稳定的充要条件是什么？（判断）23，滞后校正使系统响应过度快了还是慢了？（慢了）24，会用劳斯判据判别稳定性。
2KWN=2 2S+2ςWNS+WN二：能力应用题1，化简方框图的传递函数（课件例题）2，对质量弹簧阻尼的机械系统会求传递函数（课件参考）3，分别会算输入和干扰引起的稳态误差的计算（看课件）4，奈奎斯特图会画图（－∽，＋∽）？会奈奎斯特判断系统的稳定性会分析（P=N-Z）5，深入理解掌握传递函数，频率特性函数，幅频特性，相频特性，频率响应直接的转换关系？6，掌握超前，滞后校正和超前的设计7，会用图解法计算Wt WCrKt8，掌握Bode图画法（正反都要掌握）会对图线叠加。
第二篇：机械控制工程基础第二章答案习题2.1什么是线性系统?其最重要的特性是什么?下列用微分方程表示的系统中,表示系统输出,表示系统输入,哪些是线性系统?(1)(2)(3)(4)解:凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统。
专业课原理概述部分一、选择题（每题1分，共5分）1. 控制系统的基本目的是？A. 提高系统精度B. 增强系统稳定性C. 改善系统性能D. 所有上述A. 稳定性B. 静态误差C. 响应时间D. 系统效率3. PID控制器中的P代表？A. 积分B. 比例C. 微分D. 偏差4. 开环控制系统与闭环控制系统的区别在于？A. 开环控制系统有反馈B. 闭环控制系统无输入C. 开环控制系统无反馈D. 闭环控制系统无输出A. 系统类型B. 开环增益C. 输入信号类型D. 控制器类型二、判断题（每题1分，共5分）1. 控制系统可以完全消除外部扰动的影响。
（×）2. 增加开环增益会提高系统的稳态精度。
（√）3. 所有控制系统都需要反馈才能正常工作。
（×）4.PID控制器适用于所有类型的控制系统。
（×）5. 控制系统的动态性能只与系统的时间常数有关。
（×）三、填空题（每题1分，共5分）1. 控制系统的基本组成部分包括控制器、执行机构、______和被控对象。
2. 控制系统的性能指标主要包括稳定性、快速性和______。
3.PID控制器由比例、积分和______三个部分组成。
4. 闭环控制系统的特点是输出信号对输入信号进行______。
5. 控制系统的数学模型通常包括______模型、传递函数模型和状态空间模型。
四、简答题（每题2分，共10分）1. 简述控制系统的基本原理。
2. 解释开环控制系统和闭环控制系统的区别。
3. 什么是PID控制器？它有什么作用？4. 简述控制系统的稳定性定义及其重要性。
5. 控制系统设计的基本步骤有哪些？五、应用题（每题2分，共10分）1. 设计一个简单的温度控制系统，并说明其工作原理。
2. 如何通过增加积分环节来减小系统的稳态误差？3. 给出一个应用PID控制器的实际案例，并解释其参数调整的意义。
4. 分析一个闭环控制系统中的反馈对系统性能的影响。
控制工程基础知识点【篇一：控制工程基础知识点】◎控制论与系统论、信息论的发展紧密结合，使控制论的基本概念和方法被应用于各个具体科学领域其研究的对象从人和机器扩展到环境、生态、社会、军事、经济等许多方面，，并将控制论向应用科学方面迅速发展。
其分支科学主要有：工程控制论、生物控制论、社会控制论和经济控制论、大系统理论、人工智能等。
◎闭环控制系统主要由给定环节、比较环节、运算放大环节、执行◎由此可见，系续稳定的充分必要条件是：系统特征方程的根全部具有负实部。
系统的特征根就是系统闭环传递函数的极点，因此，系统稳定的充分必要条件还可以表述为系统闭环传递函数的极点全部位于〔s〕平面的左半平面线性定常系统对正弦输入的稳态响应被称为频率响应，该响应的频率与输入信号的频率相同，幅值和相位相对于输入信号随频率 w 的变化而变化，反映这种变化特性的表达式 x (? ) 和-arctantw 称系统的频率特性，它与系统传递函数的关系将 g(s)中的s 用 jw 歹取代， g(jw)即为系统的频率特性。
环节、被控对象、检测环节（反馈环节）组成◎开环控制反馈及其类型：内反馈、外反馈、正反馈、负反馈。
◎1、从数学角度来看，拉氏变换方法是求解常系数线性微分方程的工具。
可以分别将“微分”与“积分”运算转换成“乘法”和“除法”运算，即把微分、积分方程转换为代数方程。
对于指数函数、超越函数以及某些非周期性的具有不连续点的函数，用古典方法求解比较烦琐，经拉氏变换可转换为简单的初等函数，就很简便。
2、当求解控制系统输入输出微分方程时，求解的过程得到简化，可以同时获得控制系统的瞬态分量和稳态分量。
3、拉氏变换可把时域中的两个函数的卷积运算转换为复频域中两函数的乘法运算。
在此基础上，建立了控制系统传递函数的概念，这一重要概念的应用为研究控制系统的传输问题提供了许多方便。
◎描述系统的输入输出变量以及系统内部各变量之间的数学表达式称为系统的数学模型，各变量间的关系通常用微分方程等数学表达式来描述。
控制工程基础自学考试大纲第一章概论一、课程内容本章主要介绍了控制理论发展过程及在工程上的应用；自动控制系统的基本概念；控制理论在机械制造工业中的应用；课程的整体安排。
三、考核知识点与考核要求（一）领会控制理论的发展过程，及在发展各阶段的主要特点。
（二）熟练掌握自动控制系统的基本概念：1．自动控制系统的工作原理；2.开环控制；3.闭环控制；4.反馈控制系统基本组成及组成的元件；5.自动控制系统的基本类型；6.对控制系统的基本要求。
（三）领会控制理论在机械制造工业中的应用：1.离心调速器；2.机器人关节司服系统；3.三坐标数控机床；4.六自由度工业机器人；5.感应导线式自动导引车；6.柔性制造系统。
（四）掌握本课程的基本要求。
第二章控制系统的动态数学模型一、课程内容本章主要介绍：（一）基本环节数学模型1．质量——弹簧——阻尼系统应用牛顿第二定律建立质量——弹簧——阻尼系统的运动微分方程。
2．电路网络应用基尔霍夫定律和区姆定律建立电路网络系统的微分方程。
3．电动机应用力学、电学方面定律建立电枢控制式直流电动机的数学模型。
（二）数学模型的线性化1．各类非线性现象。
2．系统线性化处理的方法。
（三）拉氏变换及反变换1．拉氏变换定义2．简单函数的拉氏变换（1）单位阶跃函数；（2）指数函数；（3）正弦函数和余弦函数。
（4）幂函数。
3．拉氏变换的性质（1）叠加原理；（2）微分定理；（3）积分定理；（4）衰减定理；（5）延时定理；（6）初值定理；（7）终值定理；（8）时间比例尺改变的象函数；（9）tx(t)的象函数；（10）x(t)/t 的拉氏变换；(11)周期函数的象函数；(12)卷积分的象函数。
4．拉氏反变换（1）只含不同单极点的情况；（2）含共轭复数极点的情况；（3）含多重极点的情况。
5．用拉氏变换解常系数线性微分方程（四）传递函数以及典型环节的传递函数1．比例环节2．一阶惯性环节3．微分环节（1）理想微分环节；（2）近似微分环节。
《控制工程基础》课程考核知识点：
第1章绪论
考核知识点：
（一）机械工程控制的基本含义
1.控制论与机械工程控制的关系；
2.机械工程控制的研究对象。
（二）系统中信息、信息传递、反馈及反馈控制的概念
1.系统信息的传递、反馈及反馈控制的概念；
2.系统的含义及控制系统的分类。
第2章控制系统的数学模型
考核点：
（一）数学模型的概念
1.数学模型的含义；
2.线性系统含义及其最重要的特征——可以运用叠加原理；
3.线性定常系统和线性时变系统的定义；
4.非线性系统的定义及其线性化方法。
（二）系统微分方程的建立
1.对于机械系统，运用达朗贝尔原理建立运动微分方程式；
2对于电气系统运用克希霍夫电流定律和克希霍夫电压定律，建立微分方程式；
3.简单液压系统微分方程式的建立。
（三）传递函数
1.传递函数的定义；
2.传递函数的主要特点：
（1）传递函数反映系统本身的动态特性，只与本身参数和结构有关，与输入无关；
（2）对于物理可实现系统，传递函数分母中S的阶数必不少于分子中S的阶次；
（3）传递函数不说明系统的物理结构，不同的物理系统只要它们的动态特性相同，其传递函数相同；
3.传递函数零点和极点的概念。
（四）方块图及系统的构成
1.方块图的表示方法及其构成；
2.系统的构成
（1）串联环节的构成及计算；
（2）并联环节的构成及计算；
（3）反馈环节的构成及计算；
3.方块图的简化法则
（1）前向通道的传递函数保持不变；
（2）各反馈回路的传递函数保持不变；
4.画系统方块图及求传递函数步骤。
（五）机、电系统的传递函数
1.各种典型机械网络传递函数的计算及表示方法；
2.各种典型电网络及电气系统传递函数的计算及表示方法；
3.加速度计传递函数计算；
4.直流伺服电机驱动进给系统传递函数计算。
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第3章控制系统的时域分析
考核知识点：
（一）时间响应
1.时间响应的概念；
2.瞬态响应和稳态响应的定义。
（二）脉冲响应函数
1.脉冲响应函数的定义；
2.脉冲响应函数与传递函数的关系；
3.如何利用脉冲响应函数求系统在任意输入下的响应。
（三）一阶系统的时间响应
1.一阶系统的传递函数及其增益和时间常数的计算；
2.一阶系统的单位脉冲响应函数计算；
3.一阶系统的单位阶跃响应函数计算；
4.一阶系统的单位斜坡响应函数计算。
（四）二阶系统的时间响应
1.二阶系统的传递函数及其无阻尼自然频率、阻尼自然频率和阻尼比的计算；
2.二阶系统特征方程及临界阻尼系数的含义；
3.二阶系统特征方程根的分布；
4.欠阻尼下的单位阶跃响应；
5.临界阻尼下的单位阶跃响应；
6.过阻尼下的单位阶跃响应；
7.阻尼比、无阻尼自然频率与响应位曲线的关系；
8.不同阻尼比下的单位脉冲响应。
（五）三阶和高阶系统的时间响应
主导极点的概念及其对响应的关系。
（六）瞬态响应的性能指标
1.瞬态响应的性能指标定义；
2.二阶系统的瞬态响应指标的计算；
3.二阶系统的阻尼比、无阻尼自然频率与各性能指标间的关系。
稳定性：
（七）控制系统的稳定性
1.稳定性的概念；
2.判别系统稳定性的基本准则，即系统稳定性的必要和充分条件；
3.判别稳定的方法，直接计算特征根和判别特征根在S平面上的位置。
4.劳斯—胡尔维茨稳定性判据：
1）劳斯—胡尔维茨稳定性判据的原理及系统稳定必要条件；
2）劳斯稳定性判别充分条件以及判别方法和步骤；
3）劳斯数列中几种特殊情况的处理方法；
4）胡尔维茨稳定性判别充分条件以及方法和步骤。
第4章控制系统的频域分析
考核知识点：
（一）频率特性
1.频率响应定义；
2.频率特性与传递函数的关系；
3.系统动刚度与动柔度概念；
4.传递函数、频率特性和时间响应的关系；
5.频率特性的对数坐标图和极坐标图的表示方法。
（二）频率特性的对数坐标图：
1.对数坐标图的组成及特点；
2.各种典型环节的伯德图的近似画法及相应的误差计算；
3.画系统的伯德图的一般步骤和方法。
（三）频率特性的极坐标图：
1.极坐标图的表示方法及特点；
2.各种典型环节的极坐标图的画法及特点；
3.系统极坐标图的一般画法及特殊点计算方法；
4.系统的型次、阶次及零、极点位置对极坐标图的影响。
（四）闭环频率特性与频域性能的指标：
1.系统闭环频率特性概念及其计算方法；
2.频域性能指标及计算方法。
（五）最小相位系统的概念：
1.最小相位系统的定义；
2.非最小相位系统中，当零、极点分布在S的右边半平面时，与系统的频率特性的关系。
（六）控制系统稳定性的频域判据
1.基本原理：
通过系统开环乃奎斯特图以及开环极点的位置来判别闭环特征方程的根在S平面上的位置，从而判别系统的稳定性。
（1）闭环特征方程；
（2）幅角原理；
（3）乃奎斯特判据；
（4）用乃奎斯特法判别系统的稳定性；
（5）对O型系统判稳方法及特殊点计算方法；
（6）对Ⅰ型系统判稳方法及特殊点的计算方法；
（7）对Ⅱ型系统判稳方法及特殊点的计算方法；
（8）对具有延时环节系统判稳方法及计算。
2.应用实例：
明确系统参数对系统稳定性的影响。
（七）控制系统的相对稳定性：
1. 相位裕量和幅值裕量的基本概念：
2.相位裕量和幅值裕量在极坐标图和伯德图上的表示方法；
3.用相位裕量和幅值裕量来衡量系统稳定性时应注意的几个问题。
第5章控制系统的误差分析
1.误差与稳态误差的概念
（1）误差和稳态误差的概念；
（2）误差和稳态误差的计算；
2.系统的类型
（1）系统类型的定义；
（2）系统稳态误差与系统类型、开环增益及输入信号之间的关系；
3.静态误差系数与稳态误差：
（1）静态位置误差系数、位置误差定义以及与系统类型的关系；
（2）静态速度误差系数和速度误差的定义以及与系统类型的关系；
（3）静态加速度误差系数和加速度误差的定义以及与系统类型的关系。
（4）误差传递函数、向前传递函数、闭环传递函数、反馈传递函数和开环传递函数的定义及计算；
第6章控制系统的综合与校正
考核知识点：
（一）控制系统性能指标及校正方式：
1.系统性能指标的分类；
2.系统瞬态性能指标的含义及通常采用的指标；
3.稳态性能指标的含义及通常采用的指标；
4.频域性能指标的含义及通常采用的指标；
5.二阶系统中频域性能指标与时域性能指标间的关系；
6.频率特性曲线中，不同频率段的特性对系统性能的关系；
7.校正的目的及方式；
8.串联校正的特点及分类；
9.并联校正的特点及分类；
10.PID器校正的特点及分类。
（二）控制系统的串联校正：
1.增益校正的特点及实现方法；
2.相位超前校正的特点及实现方法；
3.相位滞后校正的特点及实现方法；
4.相位滞后—超前校正的特点及实现方法。
（三）反馈和顺馈校正：
1.反馈校正的特点及实现方法：
（1）降低系统型次，提高系统稳定性；
（2）减少时间常数，提高系统响应；
（3）增强系统阻尼比，可以在不改变系统快速情况下，又具有较好的平稳性。
2.顺馈校正的特点及实现方法：
（1）按输入校正及实现全补偿；
（2）按扰动校正并实现消除扰动的影响；
（3）仿行刀架系统采用顺馈校正提高加工精度的方法。
（四）PID校正器的设计：
1.主导极点位置与系统瞬态性能的关系；
2.微分控制与系统零点的关系以及对系统瞬态性能的影响；
3.积分控制与系统零点和极点的关系并对系统瞬态性能的影响；
4.比例、积分、微分对系统零点和极点的关系及系统瞬态性能的影响。
