自动控制原理线性系统的校正方法

湖北省高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：自动控制理论（二）课程代码：02306第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点自动控制理论（二）是高等教育自学考试”电气工程及其自动化”专业（专升本）的一门专业课程。

该课程侧重于从理论的角度，系统地阐述自动控制科学和技术领域的基本概念和基本规律，介绍对自动控制系统建模、分析、设计过程中应用的各种原理、思想和方法。

二、课程目标与基本要求通过本课程的学习，应理解和掌握自动控制系统分析的基本方法、理论及应用。

课程内容主要包括以下几个方面：控制系统导论、控制系统的数学模型、线性系统的时域分析法、线性系统的根轨迹法、线性系统的频域分析法、线性系统的校正方法、线性离散系统的分析。

三、与本专业其他课程的关系在学习本课程之前，考生应具有高等数学、电路、信号与线性系统、电子技术等课程的相关知识和理论基础，本课程与后续课程有一定关联。

第二部分考核内容与考核目标第一章控制系统导论一、学习目的与要求通过学习，掌握自动控制系统的基本概念和分类，理解自动控制系统的基本要求。

二、考核知识点与考核目标（一）自动控制的基本原理（重点）1、自动控制技术及其应用（理解），2、自动控制理论（理解），3、反馈控制原理（理解），4、反馈控制系统的基本组成（理解），5、自动控制的基本控制方式（理解）。

（二）自动控制系统示例（一般）1、函数记录仪（识记），2、电阻炉微型计算机温度控制系统（识记），3、锅炉液位控制系统（识记）（三）自动控制系统的分类（次重点）1、线性连续控制系统（理解），2、线性定常离散控制系统（理解），3、非线性控制系统（理解）（四）自动控制系统的基本要求（重点）1、基本要求的提法（理解），2、典型外作用（理解）第2章控制系统的数学模型一、学习目的与要求通过学习，熟悉傅里叶变换与拉普拉斯变换以及控制系统的时域、复数域数学模型，掌握控制系统的结构图与信号流图。

二、考核知识点与考核目标（一）傅里叶变换与拉普拉斯变换（重点）1、傅里叶级数（识记），2、傅里叶积分与傅里叶变换（理解），3、拉普拉斯变换（理解），4、拉普拉斯变换的积分下限（理解），5、拉普拉斯变换定理（理解），6、拉普拉斯变换反变换（理解）。

系统离散输出信号的 z 变换与离散输入信号的 z 变换之比，定义为脉冲传递函数。
1、频率特性 ：频率特性又称频率响应，它是系统（或元件）对不同频率正弦输入信号的稳 态响应特性。 2、最小相位系统：开环传递函数全部由最小相位环节构成的系统。如果系统的开环传函在 s 平面右半部没有极点和零点称为最小相位传递函数。具有最小相位传递函数的系统 3、非最小相位系统：开环传递函数含有非最小相位环节的系统。在右半 s 平面上有极点和 零点的传递函数称为非最小相位传递函数；具有非最小相位传递函数的系统。含有延迟环节 的传递函数也称为非最小相位传递函数。 4、低频段 5、中频段 6、高频段 7、频率特性图形表示方法 第六章： 1、校正方式：按照校正装置在系统中的连接方式，控制系统校正方式可分为串联校正、反 馈校正、前馈校正和复合校正。 2、串联校正的基本控制规律 3、串联校正以及串联校正的种类：校正装置与系统不可变部分成串联连接的方式称串联校 正。种类：串联超前校正、串联滞后校正、串联滞后--超前校正。 4、反馈校正：校正装置与系统不可变部分或不可变部分中的一部分按反馈方式连接称为反 馈校正。 5、 前馈校正：又称顺馈校正，是在系统主反馈回路之外采用的校正。
放大元件：将比较元件给出的偏差进行放大，用来推动执行元件去控 制被控对象。如电压偏差信号，可用电子管、晶体管、集成电路、晶闸管 等组成的电压放大器和功率放大级加以放大。
执行元件：直接推动被控对象，使其被控量发生变化。用来作为执行 元件的有阀、电动机、液压马达等。
校正元件：亦称补偿元件，它是结构或参数便于调整的元件，用串联 或反馈的方式连接在系统中，以改善系统性能。最简单的校正元件是由电 阻、电容组成的无源或有源网络，复杂的则用电子计算机。 6、对控制系统的基本要求：稳定性、快速性和准确性 第二章： 1、有哪些典型环节？ 比例环节、微分环节、积分环节、惯性环节、振荡环节、一阶微分环节、二阶微分环节 2、方块图及方块图的基本单元：是用具有一定函数关系和信号流向的若干方框，描述系统 各组成元件之间信号关系的数学图像。基本单元：信号线、分支点、加减点、方块。 3、开环传递函数 ：反馈信号 B(s)与偏差信号 E(s)之比 。 系统的主反馈回路接通以后，输出量与输入量之间的传递函数。

自动控制原理卢京潮主编课后习题答案西北工业大学出版社SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#第五章 线性系统的频域分析与校正习题与解答5-1 试求题5-75图(a)、(b)网络的频率特性。

(a) (b)图5-75 R-C 网络解 （a)依图：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+==+=++=++=2121111212111111221)1(11)()(R R C R R T C R RR R K s T s K sC R sC R R R s U s U r c ττ (b)依图：⎩⎨⎧+==++=+++=C R R T CR s T s sCR R sC R s U s U r c)(1111)()(2122222212ττ 5-2 某系统结构图如题5-76图所示，试根据频率特性的物理意义，求下列输入信号作用时，系统的稳态输出)(t c s 和稳态误差)(t e s（1） t t r 2sin )(=（2） )452cos(2)30sin()(︒--︒+=t t t r 解 系统闭环传递函数为: 21)(+=Φs s 图5-76 系统结构图 频率特性: 2244221)(ωωωωω+-++=+=Φj j j 幅频特性: 241)(ωω+=Φj相频特性: )2arctan()(ωωϕ-=系统误差传递函数: ,21)(11)(++=+=Φs s s G s e 则 )2arctan(arctan )(,41)(22ωωωϕωωω-=++=Φj j e e（1）当t t r 2sin )(=时, 2=ω，r m =1则 ,35.081)(2==Φ=ωωj 45)22arctan()2(-=-=j ϕ （2） 当 )452cos(2)30sin()(︒--︒+=t t t r 时: ⎩⎨⎧====2,21,12211m m r r ωω5-3 若系统单位阶跃响应 试求系统频率特性。

《自动控制原理》课程练习题第一章自动控制的基本概念一、概念：1、自动控制原理中，对线性控制系统进行分析的方法有哪些？时域分析法、根轨迹法、频率特性法。

2、举例说明什么是闭环系统？它具有什么特点？如直流电动机转速闭环控制系统。

特点是：通过反馈回路使系统构成闭环，并按偏差的性质产生控制作用，以求减小或消除偏差的控制系统。

3、举例说明什么是开环系统？它具有什么特点？只有前项通道，无反馈通道，输出信号对输入信号无影响。

不存在系统稳定性问题。

(例子任意)。

4、闭环控制系统的基本环节有？给定、比较、控制、对象、反馈；5、自控系统各环节的输出量分别为？给定量、反馈量、偏差、控制量输出量；6、闭环控制系统由哪几个基本单元组成？由4个基本单元组成：控制器（调节器）、执行器（调节阀）、变送器（测量单元）和被控对象（过程、装置）；7、画出自动控制系统基本组成方框结构图？第二章 自动控制系统的数学模型一、概念：1、常见的建立数学模型的方法有哪几种？各有什么特点？分析法（机理建模法）、实验法（系统辨识）和综合法。

机理分析法：机理明确，应用面广，但需要对象特性清晰实验测试法：不需要对象特性清晰，只要有输入输出数据即可，但适用面受限综合法：以上两种方法的结合通常是机理分析确定结构，实验测试法确定参数，发挥了各自的优点，克服了相应的缺点 2、传递函数的定义？传递函数指线性定常系统在零初始条件下输出量的拉氏变换与输入量拉氏变换之比； 3、利用分析法建立系统微分方程的步骤？ （1）确定系统输入、输出变量；（2）分析元件工作仲所遵循的物理或化学规律，得到相应的微分方程； （3）消去中间变量，得到输入输出间关系的微分方程； 4、给出梅逊公式，及其中各参数意义？梅逊增益公式为：∑=∆∆=nk k k p P 11其中，k p ：从输入到输出的第k 条前向通路总增益； n ：从输入到输出的总路数；k ∆：流图余因子式，流图特征式中除去与第k 条前向通道相接触的回路增益项（包括回路增益的乘积项）以后的余式； ∑∑-+-=∆ cbaLL L 1：∑a L 单独回路增益之和；∑c b L L 所有互不接触的回路中，每次取其中两个回路的回路增益之和；二、计算题1、求下面各电路传递函数：2、化简以下传递函数：)1/()(2++=RCs LCs RCs sG )]11(1/[2)(+-=Cs R R R s G3、RC 无源网络电路图如下图所示，试列写该系统的微分方程，并求传递函数Uc(s)/Ui(s)。