重庆大学(自动控制原理)课后答案,考研的必备

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1、第一章绪论重点：1．自动控制系统的工作原理；2．如何抽象实际控制系统的各个组成环节；3．反馈控制的基本概念；4．线性系统（线性定常系统、线性时变系统）非线性系统的定义和区别；5．自动控制理论的三个基本要求：稳定性、准确性和快速性。第二章控制系统的数学模型重点：1.时域数学模型--微分方程；2.拉氏变换；3.复域数学模型--传递函数；4.建立环节传递函数的基本方法；5.控制系统的动态结构图与传递函数；6.动态结构图的运算规则及其等效变换；7.信号流图与梅逊公式。难点与成因分析：1.建立物理对象的微分方程由于自动化专业的本科学生普遍缺乏对机械、热力、化工、冶金等过程的深入了解

2、，面对这类对象建立微分方程是个难题，讲述时2.动态结构图的等效变换由于动态结构图的等效变换与简化普遍只总结了一般原则，而没有具体可操作的步骤，面对变化多端的结构图，初学者难于下手。应引导学生明确等效简化的目的是解除反馈回路的交叉，理清结构图的层次。如图1中右图所示系统存在复杂的交叉回路，若将a点移至b点，同时将c点移至d点，同理，另一条交叉支路也作类似的移动，得到右图的简化结构图。图1解除回路的交叉是简化结构图的目的3.梅逊公式的理解梅逊公式中前向通道的增益、系统特征式及第K条前向通路的余子式之间的关系仅靠文字讲述，难于理解清楚。需要辅以变化的图形帮助理解。如下图所示。图

3、中红线表示第一条前向通道，它与所有的回路皆接触，不存在不接触回路，故。第二条前向通道与一个回路不接触，回路增益，故。第三条前向通道与所有回路皆接触，故。第三章时域分析法重点：1.一、二阶系统的模型典型化及其阶跃响应的特点；2.二阶典型化系统的特征参数、极点位置和动态性能三者间的相互关系；3.二阶系统的动态性能指标（，，，）计算方法；1.改善系统动态性能的基本措施；2.高阶系统主导极点的概念及高阶系统的工程分析方法；3.控制系统稳定性的基本概念，线性定常系统稳定的充要条件；4.劳斯判据判断系统的稳定性；5.控制系统的误差与稳态误差的定义；6.稳态误差与输入信号和系统类型之间

4、的关系；7.计算稳态误差的终值定理法和误差系数法；8.减少或消除稳态误差的措施和方法。难点及分析：1.二阶典型化系统的特征参数、极点位置和动态性能三者间的相互关系由图1，并结合下面的基本公式，可说明这三者间的关系。峰值时间，上升时间，调整时间，最大超调量图1极点位置与特征参数的关系2.控制系统稳定性的基本概念系统稳定性涉及平衡状态的稳定性和运动稳定性两个不同概念，可通过下面两图加以区别。图2示意平衡状态的稳定性；图3示意运动稳定性。图2平衡状态稳定性示意图3运动稳定性示意图2左边的锥体表示稳定的平衡态，右边的锥体则表示不稳定的平衡态。图3表示当扰动撤消后，锥体可平衡在多种

5、不同的状态，究竟平衡在什么状态，不仅与系统自身特性有关还与初始状态有关，这是运动稳定性研究的问题。也是非线性系统与线性定常系统差异点之一。由于线性定常系统只有一个平衡点，平衡状态稳定性与运动稳定性是同一个问题。1.控制系统的误差与稳态误差的定义控制系统中误差定义为系统的给定与系统输出之差，即图4中。但在讨论给定R和扰动N各自单独作用所产生的误差时，极易混淆两者间的差异。图5示出了这两种情况的差别，对于图5左边的结构图，误差，对于图5右边的结构图，此时误差（因扰动单独作用时，。）这两种情况下，误差计算的方法明显不同。借此也可从物理概念上说明，为消除扰动引起的稳态误差，G1（

6、s）中应含有积分环节。图4扰动作用下的控制系统图5给定和扰动单独作用时系统的不同表现形式第四章根轨迹分析法重点：1.特征方程与根轨迹方程；2.幅值条件和相角条件与根轨迹的关系；3.绘制根轨迹的基本规则；4.参数根轨迹；5.根轨迹与系统性能分析。难点：系统零、极点在s平面分布对系统输出响应的影响和根轨迹的准确画法。解决办法：首先在一、二阶系统的时域分析时就引出极点在s平面的分布对系统性能指标的影响，这给用极点配置设计系统打下了一定的基础。其次在根轨迹一章里也特别强调零、极点在s平面的分布对系统响应的影响，最后可以用MATLAB画出准确的根轨迹。这样就可以用根轨迹方法设计系统

7、了。第五章频域分析法重点：1.频率特性的基本概念2.频率特性的几种表示方法及其相互关系；3.典型环节和最小相位系统频率特性的特点；1.幅角原理与Nyquist稳定性判据的关系；2.Nyquist稳定性判据的应用；3.相对稳定性的概念与稳定裕量计算；难点及解决办法：1、频域分析与时域分析的内在联系用时域法分析系统，因为其变量是时间的函数，相关概念相当直观，学生容易接受。而用频域法分析系统时，频域指标为何能反映系统的性能，学生往往难以理解。其中的要点是时域分析的输入信号为1(t)、δ(t)等典型函数，这类函数均可通过富氏级数展开成