自动控制理论沈传文pdf

“自动控制理论”资料文集目录一、《自动控制理论》全套参考答案二、自动控制理论发展综述三、自动控制理论_智能控制理论四、浅谈自动控制理论的发展及其应用五、自动控制理论发展及其应用探索六、基于自动控制理论的课程思政探索《自动控制理论》全套参考答案《自动控制理论》是自动化专业的一门重要课程，主要介绍自动控制系统的基础理论和设计方法。

通过这门课程的学习，学生可以了解自动控制系统的基本原理、分析和设计方法，为后续的专业课程和实践应用打下基础。

本文将提供《自动控制理论》全套参考答案，以帮助读者更好地理解和掌握课程内容。

答：自动控制系统是指通过一定的控制装置，使被控对象按照设定的规律进行工作的一种系统。

答：自动控制系统主要由控制器、被控对象、执行器、传感器等组成。

答：开环控制系统是指系统中没有反馈环节，输入信号直接作用于输出，没有反馈调节的控制系统；闭环控制系统是指系统中存在反馈环节，输出信号通过反馈回路作用于输入，具有反馈调节的控制系统。

答：控制系统的数学模型是描述系统输入、输出及内部变量之间关系的数学表达式。

答：控制系统的常用数学模型有微分方程、传递函数、频率响应等。

答：建立控制系统的数学模型需要根据系统的实际结构和动态特性，通过分析系统的输入输出关系、内部变量之间的关系，得到描述系统行为的数学表达式。

答：控制系统的性能指标是指评价系统性能优劣的定量指标，如稳定性、快速性、准确性等。

答：分析控制系统的性能需要根据系统的数学模型，通过计算性能指标，如稳定裕度、穿越频率、调节时间等，来评价系统的性能。

同时，还需要进行仿真分析和实验验证。

答：改善控制系统的性能需要根据性能指标的分析结果，通过调整控制器参数、改变系统结构等方式来优化系统性能。

同时，还需要考虑系统的实际应用需求和约束条件。

答：PID控制器是一种常用的控制器，由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成。

答：设计PID控制器需要根据被控对象的特性和性能指标要求，通过调整比例、积分和微分三个环节的参数来设计合适的控制器。

第一章习题参考答案1-1多速电风扇的转速控制为开环控制。

家用空调器的温度控制为闭环控制。

1-2 设定温度为参考输入，室内温度为输出。

1-3 室温闭环控制系统由温度控制器、电加热装置、温度传感器等组成，其中温度控制器可设定希望达到的室温，作为闭环控制系统的参考输入，温度传感器测得的室温为反馈信号。

温度控制器比较参考输入和反馈信号，根据两者的偏差产生控制信号，作用于电加热装置。

1-4 当实际液面高度下降而低于给定液面高度h r ，产生一个正的偏差信号，控制器的控制作用使调节阀增加开度，使液面高度逼近给定液面高度。

第二章 习题参考答案2-1 （1）()()1453223++++=s s s s s R s C ； （2）()()1223+++=s s s ss R s C ； （3）()()1223+++=-s s s e s R s C s2-2 （1）单位脉冲响应t t e e t g 32121)(--+=；单位阶跃响应t t e e t h 3612132)(----=； (2)单位脉冲响应t e t g t 27sin72)(-=；单位阶跃响应)21.127sin(7221)(2+-=-t e t h t 。

2-3 （1）极点3,1--，零点2-；(2) 极点11j ±-.2-4)2)(1()32(3)()(+++=s s s s R s C . 2-5 (a)()()1121211212212122112+++⋅+=+++=CS R R R R CS R R R R R R CS R R R CS R R s U s U ;(b)()()1)(12221112212121++++=s C R C R C R s C C R R s U s U 2-6 (a)()()RCsRCs s U s U 112+=;(b)()()141112+⋅-=Cs RR R s U s U ; (c)()()⎪⎭⎫⎝⎛+-=141112Cs R R R s U s U . 2-7 设激磁磁通f f i K =φ恒定()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡++++=Θφφπφm e a a a a m a C C f R s J R f L Js L s C s U s 2602.2-8()()()φφφπφm A m e a a a a m A C K s C C f R i s J R f L i Js iL C K s R s C +⎪⎭⎫⎝⎛++++=26023.2-9 ()2.0084.01019.23-=⨯--d d u i . 2-10 (2-6) 2-11(2-7)2-12 前向传递函数)(s G 改变、反馈通道传递函数)(s H 改变可引起闭环传递函数)()(s R s C 改变。

第一章自动控制的一般概念1.1 引言自动控制理论是研究关于自动控制系统组成、分析和设计的一般性理论，是研究自动控制共同规律的技术科学。

自动控制理论的任务是研究自动控制系统中变量的运动规律以及改变这种运动规律的可能性和途径，为建立高性能的自动控制系统提供必要的理论根据。

1.2 自动控制和自动控制系统的基本概念1.2.1自动控制问题的提出在许多工业生产过程或生产设备运行中，往往需要对某些物理量(如温度、压力、流量、液位、电压、位移、转速等)进行控制，使其尽量维持在某个数值附近，或使其按一定规律变化。

如图1-l所示是锅炉给水人工控制示意图。

人工调节是一个“检测偏差、纠正偏差”的过程。

可以用一整套自动控制仪表(自动调节器)来代替操作人员的作用。

图1-2所示是锅炉给水汽包水位自动控制示意图。

图1-2 汽包锅炉给水自动调节示意图1—过热器；2—汽包；3—省煤器；4—给水凋节阀；5—水位计任何一个控制系统，都包含着被控对象和控制器两个组成部分。

1.2.2 开环控制系统常见的控制方式有三种：开环控制、闭环控制和复合控制。

系统的控制输入不受输出影响的控制系统称为开环控制系统。

图1-3所示的烘箱温度控制系统是一个开环控制系统。

烘箱是被控对象，烘箱的温度是被控量，也称为系统输出量。

开关设定位置为系统的给定量或输入量，电阻及加热元件可看成是调压器（控制器）。

该系统中只有输入量对输出量的单向控制作用，输出量对输入量没有任何影响和联系。

烘箱温度开环控制系统可用图1-4所示的方框图表示。

1.2.3 闭环控制系统在图1-3所示的烘箱温度开环控制系统中，加入一些装置，构成了如图1-5所示的烘箱温度闭环控制系统。

系统中，烘箱是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压r u (表征烘箱温度的希望值)。

系统方框图如图1-6所示。

通常，把从系统输入量到输出量之间的通道称为前向通道；从输出量到反馈信号之间的通道称为反馈通道。

13. 系统的开环传递函数)4)(2()3)(1()(*0++++=s s s s s K s G ，则全根轨迹的分支数是（ C ）。

A ．1B ．2C ．3D ．414. 已知控制系统的闭环传递函数是)()(1)()(s H s G s G s G c +=，则其根轨迹起始于（ A ）。

A ． G(s)H(s)的极点 B ． G(s)H(s)的零点 C ． 1+ G(s)H(s)的极点D ． 1+ G(s)H(s)的零点15. 系统的闭环传递函数是)()(1)()(s H s G s G s G c +=，根轨迹终止于（ B ）。

A ． G(s)H(s)的极点B ． G(s)H(s)的零点C ． 1+ G(s)H(s)的极点D ． 1+ G(s)H(s)的零点线16. 在设计系统时应使系统幅频特性L(ω)穿越0dB 线的斜率为（ A ）。

A ．-20dB/decB ．-40dB/decC ．-60dB/decD ．-80dB/dec17. 当ω 从−∞ → +∞ 变化时惯性环节的极坐标图为一个（ B ）。

A ．位于第一象限的半圆B ．位于第四象限的半圆C ．整圆D ．不规则曲线18. 设系统的开环幅相频率特性下图所示（P 为开环传递函数右半s平面的极点数），其中闭环系统稳定的是（ A ）。

A. 图(a)B. 图(b)C. 图(c)D. 图(d)19. 已知开环系统传递函数为)1(10)()(+=s s s H s G ，则系统的相角裕度为（ C ）。

A ．10° B ．30° C ．45°D ．60°20. 某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如下图所示。

则该系统的开环传递函数为（ D ）。

A. )101(20)(s s G += B ．)101(10)(s s G += C. )1.01(20)(s s G +=D ．)1.01(10)(s s G +=21. 各非线性系统的G(jω)曲线和-1/N(X)曲线下图中(a)、(b)、(c)、(a) p=1 (b) p=1 (c) p=1 (d) p=120-20ωL(dB) 10. . . .. . . .. . . .. . . .由4)(144)(AA N A A M A N πππ-=- ⇒==-∞→- ∞→0)(1,0变化范围从A N A绘幅相曲线和负倒描述函数曲线如下：由图知存在自振。