[2017年整理]北理工 843 控制工程基础复习大纲及试题汇总.pptVIP

自动控制原理复习大纲 赵小梅 Email: zhaoxiaomei@jtys.bjtu.edu.cn 第8教学楼613室 第一章 自动控制系统的一般概念 本章主要内容 基本概念（掌握） 反馈控制的基本原理（掌握） 控制系统的构成（掌握）及分类（了解） 控制系统的研究内容（掌握） 1.自动控制发展历史 控制理论的发展: 经典控制理论 五十年代末形成完整的体系，以传递函数为基础研究单输入、输出系统（SISO）的反馈控制系统。采用的方法主要有：时域分析法、根轨迹法和频率法。 现代控制理论 以状态空间法为基础研究多输出输入(MIMO)系统，变参数、非线性、高精度等系统。采用的方法主要有：状态空间分析法 。 智能控制技术 90年代开始发展 专家系统 、 模糊控制、神经网络 正在发展的各个领域 自适应控制、 大系统理论、 H∞鲁棒控制、 非线性控制 （微分几何，混沌，变结构） 2. 术语 自动控制 对象 过程 系统 扰动 反馈控制 反馈控制系统 随动系统 自动调整系统 过程控制系统 4.闭环控制与开环控制 反馈控制系统 开环控制系统 闭环与开环控制系统的比较 反馈控制系统 反馈 把取出的输出量送回输入端，并与输入信号相比较产生偏差信号的过程，称为反馈。若反馈的信号与输入信号相减，则称为负反馈；反之，则称为正反馈。 反馈控制系统 能对输入量与被反馈量进行比较，并且将它们的偏差作为控制手段，以保持两者之间预定关系的系统，称为反馈控制系统。由于引入了被反馈量的反馈信息，整个控制过程成为闭合的，因此反馈控制也称为闭环控制。 闭环控制 凡是系统输出信号对控制作用有直接影响的系统，都称为闭环系统。输入信号和反馈信号（反馈信号可以是输出信号本身，也可以是输出信号的函数或导数）之差，称为误差信号，误差信号加到控制器上，以减小系统的误差，并使系统的输出量趋于所希望的值，换句话说，“闭环”这个术语的涵义，就是应用反馈作用来减小系统的误差。 反馈控制系统的基本组成 被控对象 控制装置 (由具有一定职能的各种基本元件组成 ) - 测量元件：其职能是测量被控制的物理量; - 给定元件：其职能是给出与期望的被控量相对应的系统输入量（即参考量）。 - 比较元件：把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的参考量进行比较，求出它们之间的偏差。 - 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。 - 执行元件：直接推动被控对象，使其被控量发生变化。 - 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。 闭环与开环控制系统的比较 闭环控制系统的特点 偏差控制，可以抑制内、外扰动对被控制量产生的影响。精度高、结构复杂，设计、分析麻烦。 开环控制系统的特点 顺向作用，没有反向的联系，没有修正偏差能力，抗扰动性较差。结构简单、调整方便、成本低。 反馈控制系统的方框图 第二章 控制系统的数学模型 本章主要内容 时域数学模型——微分方程 的建立与求解（掌握） 频域数学模型——传递函数（掌握） 控制系统的结构图-等效变换 （掌握） 控制系统的信号流图与梅逊公式 （掌握） 脉冲响应（了解） 微分方程 的建立与求解 系统微分方程的列写；（掌握） 线性方程的求解（用拉氏变换法）；（了解） 传递函数 传递函数的基本概念；（掌握） 传递函数的列写（由微分方程和系统原理图出发）；（掌握） 结构图-等效变换 结构图的概念和绘制方法； （掌握） 结构图的等效变换（环节的合并和分支点、相加点的移动）； （掌握） 闭环系统的传递函数（给定作用和扰动作用共同下）； （掌握） 特征表达式（特征方程） （掌握） 信号流图与梅逊公式 信号流图的组成；术语； （掌握） 信号流图的绘制和等效变换； （掌握） 梅逊公式及其应用（掌握） 信号流图和结构图之间的关系 （掌握） 历年试题2 【题】在下列RLC电路图中，输入量是电压u(t)，输出量是电容C上的电压uc(t)。 1、? 试根据电路的基本原理，建立描述电路输入量与输出量间运动关系的微分方程。 2、利用Laplace变换，求出该电路系统的传递函数模型。 答案 历年试题2续 【题】下图电路中，输入量是电压v(t)，输出量为电容电压uc(t) 。试推导出描述电路的输入量与输出量之间关系的微分方程，并求出系统的传递函数。 答案 历年试题2续 已知某系统的结构框图如下图所示，试求出该系统的输入输出传递函数C(s)/R(s) 答案 历年试题2续 求下图所示的系统的闭环传递