0 引 言
最近10年来发展起来的电液比例控制技术新成员——伺服比例阀，实际上是电液比例技术与电液伺服阀的进一步的“取长补短”式的融合。伺服比例阀(闭环比例阀)装放大器，具有伺服阀的各种特性：零遮盖、高精度、高频响，但其对油液的清洁度要求比伺服阀低，具有更高的工作可靠性。
电液伺服控制系统多数具有良好的控制性能，并具有一定的鲁棒性，有广泛的应用。电液伺服系统的动态特性是衡量一套电液伺服系统设计及调试水平的重要指标。电液伺服系统由电信号处理装置和若干液压元件组成，元件的动态性能相互影响，相互制约及系统本身所包含的非线性，致使其动态性能复杂，因此，电液伺服控制系统的仿真受到越来越多的重视。
电液技术的不断发展和人们对电液系统性能要求的不断提高，了解电液伺服系统过程中的动态性能和部各参变量随时间的变化规律，已成为电液伺服系统设计和研究人员的首要任务在系统工作过程中，主要液压元件的动态响应、系统各部分的压力变化，执行元件的位移和速度等，都是人们非常关心的。
本文以电液伺服比例阀控液压缸为例，针对Matlab/Simulink 在电液伺服控制系统仿真分析中的局限性，采用AMESim 和Matlab/Simulink 联合仿真模型，取得了良好的效果。
1 系统组成及原理
电液伺服控制系统根据被控物理量（即输出量）分为电液位置伺服系统，电液速度伺服系统，电液力伺服系统三类。本文主要介绍电液位置伺服系统的仿真研究。其中四通阀伺服比例阀控液压缸的原理如图所示。
图1 阀控缸－负载原理图系统组成图
电液位置伺服控制系统是最为常见的液压控制系统，实际的伺服系统无论多么复杂，都是由一些基本元件组成的。控制系统结构框图见图2所示。
图2 电液伺服控制系统的结构框图
2 液压系统数学模型建立
活塞杆径（直）d＝45cm，活塞的行程H＝40cm，油缸外径＝80mm，查手册知径D＝63mm，从伺服阀到油缸的长度＝1-2m，管径＝22mm，壁厚＝4mm，供油压力Ps恒定为7MPa，MOOGD-633伺服比例阀，d＝7.9mm 阀额定电流为10mA质量块（负载）＝250 Kg液压缸有效工作面积。
自动控制原理传递函数知识点总结
自动控制原理是研究自动控制系统中信号传递、处理、转换等基本理论和方法的学科。传递函数是描述线性时不变系统的数学模型，它对于分析和设计控制系统起着重要的作用。下面将对自动控制原理中关于传递函数的知识点进行总结。
一、传递函数的定义
传递函数是用来描述线性时不变系统输入-输出关系的数学函数。对于连续时间系统，传递函数可以表示为：
G(s) = Y(s) / X(s)
其中，G(s)为传递函数，Y(s)为系统的输出信号，X(s)为系统的输入信号，s为复变量。
对于离散时间系统，传递函数可以表示为：
G(z) = Y(z) / X(z)
其中，G(z)为传递函数，Y(z)为系统的输出信号，X(z)为系统的输入信号，z为复变量。
二、传递函数的性质
1. 时域特性：传递函数可以通过拉氏变换将时域的微分、积分方程转换为频域的代数方程，从而简化系统的分析和设计。 2. 稳定性：传递函数的稳定性与其极点位置有关。当所有极点均位于左半平面时，传递函数是稳定的；当存在极点位于右半平面时，传递函数是不稳定的。
3. 零点和极点：传递函数的零点是使得传递函数为零的点，极点是使得传递函数无穷大的点。零点和极点的位置对系统的动态性能和稳定性有重要影响。
4. 频率响应：传递函数的频率响应是指系统对不同频率输入信号的响应特性。频率响应可以通过传递函数的频域分析获得，包括幅频特性和相频特性。
三、传递函数的常见形式
1. 一阶系统传递函数：一阶系统的传递函数形式为：
G(s) = K / (s + a)
其中，K为传递函数的增益，a为系统的时间常数。
2. 二阶系统传递函数：二阶系统的传递函数形式为：
G(s) = K / (s^2 + 2ζω_ns + ω_n^2)
其中，K为传递函数的增益，ζ为阻尼比，ω_n为自然频率。
3. 传递函数的因果性：因果系统的传递函数在复平面上的极点全部位于左半平面，即Re(s) < 0。非因果系统的传递函数在复平面上的极点存在于右半平面，即Re(s) > 0。 4. 单位反馈传递函数：单位反馈传递函数是指系统输入信号与输出信号之间的关系。单位反馈传递函数通常用于分析系统的稳定性和动态性能。
最新《控制⼯程基础》习题集及答案
《控制⼯程基础》习题集及答案
第⼀部分：单选题1.⾃动控制系统的反馈环节中必须具有[ b ] a.给定元件 b ．检测元件 c ．放⼤元件 d ．执⾏元件
2. 在直流电动机的电枢回路中，以电流为输出，电压为输⼊，两者之间的传递函数是[ a ] a ．⽐例环节 b ．积分环节 c ．惯性环节 d ．微分环节3. 如果系统不稳定，则系统 [ a ] a.不能⼯作 b ．可以⼯作，但稳态误差很⼤ c ．可以⼯作，但过渡过程时间很长 d ．可以正常⼯作4. 在转速、电流双闭环调速系统中，速度调节器通常采⽤[ B ]调节器。
a ．⽐例
b ．⽐例积分
c ．⽐例微分
d ．⽐例积分微分
5.单位阶跃函数1(t)的拉⽒变换式L[1(t)]为[ B ]： a ．S b. S
1 c.
21S
d. S 2
6. 在直流电动机的电枢回路中，以电流为输出，电压为输⼊，两者之间的传递函数是[ A ] A ．⽐例环节 B ．积分环节 C ．惯性环节 D ．微分环节7．如果系统不稳定，则系统 [ A ]
A. 不能⼯作 B．可以⼯作，但稳态误差很⼤
C．可以⼯作，但过渡过程时间很长 D．可以正常⼯作
8. 已知串联校正⽹络(最⼩相位环节)的渐近对数幅频特性如下图所⽰。试判断该环节的相位特性是[ A ]：
A．相位超前B．相位滞后
[ B ]调节器。
A．⽐例 B．⽐例积分
C．⽐例微分 D．⽐例积分微分
10. 已知某环节的幅相频率特性曲线如下图所⽰，试判定它是何种环
A．相位超前 B. 相位滞后
C. 相位滞后－超前
D. 相位超前－滞后 12. 开环增益K 增加，系统的稳定性（ c ）：
A ．变好 B. 变坏 C. 不变 D. 不⼀定 13. 开环传递函数的积分环节v 增加，系统的稳定性（ ）：
A ．变好 B. 变坏 C. 不变 D. 不⼀定 14. 已知 f(t)=0.5t+1，其L[f(t)]=( c ): A ．S+0.5S 2 B. 0.5S 2 C.
Hefei University of Technology
《控制工程基础》
实 验 报 告
学 院 机械与汽车工程学院
姓 名
学 号
专业班级 机械设计制造及其自动化13-7班
2015年 12 月 15 日
自动控制原理实验
• 1、线性系统的时域分析
• 1.1典型环节的模拟研究
一、 实验要求
1、掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式。
2、 观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响。
二、实验原理 (典型环节的方块图及传递函数)
方 块 图 传递函数
比例
（P） k(s)U(s)Ui0
积分
（I）
TS1(s)U(s)Ui0
比例积分
（PI）
）（TS11K(s)U(s)Ui0
比例微分
（PD）
TS)K(1(s)iU(s)0U
惯性环节
（T）
TS1K(s)U(s)Ui0 比例积分微分（PID）
STSTKK(s)U(s)Udippi0pK
三、实验内容及步骤
在实验中欲观测实验结果时，可用普通示波器，也可选用本实验机配套的虚拟示波器。
如果选用虚拟示波器，只要运行LABACT程序，选择自动控制菜单下的线性系统的时域分析下的典型环节的模拟研究实验项目，再选择开始实验，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验机配套的虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分。
1) 观察比例环节的阶跃响应曲线
典型比例环节模拟电路如图3-1-1所示。该环节在A1单元中分别选取反馈电阻R1=100K、200K来改变比例参数。
图3-1-1 典型比例环节模拟电路
实验步骤： 注：“SST”不能用“短路套”短接！
（1）将信号发生器（B1）中的阶跃输出0/+5V作为系统的信号输入（Ui）
