西安石油大学自动控制理论解答题(附答案)

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1、1.简述自动控制系统基本组成，并画出典型自动控制系统的功能框图。自动控制系统由被控对象和控制装置组成，控制装置主要由测量元件，比较元件，放大元件，执行机构，校正装置，给定元件组成。典型自动控制系统即开环控制系统和闭环控制系统。功能框图（课本P1，2）2.给出线性定常系统时域和复域数学模型并给山标准表达式。线性定常系统时域模型-微分方程，标准表达式（课本P8（2.1.1））。复域模型-传递函数，标准表达式（课本P20（2.3.1））。3.写出传递函数的定义，并给出两种表示形式。定义：在零初始条件下，线性定常系统输出量拉氏变换与输入量拉氏变换之比。表示

2、形式：首一标准型，尾一标准型4.列写梅森增益公式的表达式，并给出每个量代表的物理含义。A-特征式△二i-2>a+Zza4-E£A£/+…pk工4所听不同回路的回路增益之和XLbLc-两两互不接触回路的回路増益乘积之和

3、!LLdL、Lf_三个互不接賊回路的回路増益乘积之和5.给出改善二阶系统动态性能指标的两种方式并说明其机理。改善二阶系统动态性能指标的两种方式：测速反馈（增加阻尼），比例+微分（提前控制）。1.给出系统稳定概念及其充要条件，列写时域及频域的稳定判据。系统稳定：在扰动作用下系统偏离了原来的平衡状态，如果扰动消除后，系统能够以足够的准确度

4、恢复到原来的平衡状态，则系统是稳定的，否则不稳定。系统稳定的充要条件：系统的所有闭环极点都A•有负的实部或所有闭环极点均严格位于左半S平面。时域判据：劳斯判据：频域判据：奈奎斯特稳定判据。2.什么是系统的稳态误差，并给出计算系统稳态误差的一般步骤。当系统从一个稳态过渡到一个新的稳态，或系统受扰动作用乂重新平衡后，系统可能会出现偏差，这种偏差称为系统的稳态误差。计算稳态误差的一般步骤:（1）判断系统的稳定性；（2）求误差传递函数；（3）用终值定理求稳态误差。3.给出静态位置，速度，加速度误差系数的公式，同时并给出相应误差的表示。位1置误;教LA、=I

5、irnC

6、（s）^（s）=lini静态速度误差系数⑼sGx（s）/f（s）=Inn•趙tr靜态加速度误差系数=1ims=liinv_2相应的误差表示（课本P193表格）4.给出减小系统稳态误差的两到三种方法。减小系统稳态误差的方法；（1）增大开环増益：（2）提高系统型别；（3）采用复合控制的方式。5.给出根轨迹的增益，写出根轨迹方程，同时给出幅值条件及相角条件。昔1标准垫=s—PK*为根轨迹增益。根轨迹方程：1+<7O)JK幅值条件:相角条件:zgo)=—zs一/o=(2夾+ry兀li.给出广义根轨迹的概念，并给出闭环零极点与开环零极点之间的关系

7、义根轨迹：广义根轨迹分为参量根轨迹（其他参数变化引起闭环极点改变）与零度根轨迹。闭环极点=前向通道的零点+反馈通道的极点。12.说明绘制零度轨线与一百八十度轨线的绘制法则有什么不同。零度轨线与一百八十度轨线有3点不同：（1）实轴上的根轨迹零度轨线实轴上的根轨迹右侧零极点个数为偶数个，一百八十度是奇数个。（2）零度轨线渐近线与实轴的夹角公式角计算公式IQlf—^77\-UI-hFQ(1/4-1A/Q帝X^(S—Z.)=2k7T度轨线出射角与入射,一百八十度轨线右边为2（K+1）。13.什么是线性定常系统的频率特性，并给出四种表示方法的名称。线性定

8、常系统的频率特性就令传递函中的s=jw得到的函数。表示方法：（1）频率特性；（2）幅相特性；（3）对数频率特性；（4）对数幅相特性。14.给出相角裕度与幅值裕度的定义及表示公式，并在幅相特性和波特图上表示出来-hr-tnAVZ=180°+ZG(yX)量。幅值裕度是指在相角裕度是指在复制穿越频率Wc处，使系统达到稳定边界所需要1IT幅值裕度/，z直的倒数。表示（课木P180(4.1.11)与P181(4.1.12))。12.列写奈奎斯特稳定判据并说明每个符号代表的含义。奈奎斯特稳定判据:Z=P-2N,Z表示开环传递函数在右半s平面中的闭环极点个数，P

9、表示开环传递函数在右半s平面中的开环极点个数，Z表示开环幅相曲线GH(jw)包围[G]平面(-1，jO)点的圈数。13.写出开环系统，闭环系统的频域性能指标。开环系统:低频段

10、力坏把益

11、〈稳态读差ess陡，高I系统型另Ijv中频段J截止触平Oc劫态性能?V缓，宽L析角裕度yLs高频段系统抗高颏干扰的能力低,闭环零频值Aw(o)系谐振频率〜谐振峰值A统带宽频率叫14.什么是系统的校正？并给出工程实践屮常用的校正方法。系统的校正就是采用适当方式在系统屮加入一些结构和参数可调整的装置用以改善系统性能，使系统指标满足要求的方法。工程实践屮常用的校正方法有：

12、串联校正，反馈校正，复合校正。