自动控制原理考试题型

一、选择题 (10题，20%)

二、判断题 (10题，20%)

三、分析计算题(5题，60%) Chap1（5％）

一、概念

自动控制系统及分类、对控制系统的性能要求（稳准快）。（选择 判断） Chap2（15％）

一、概念

1. 自动控制系统常见的数学模型。

2. 常见函数的拉氏变换，拉氏变换的性质及定理（微 分定理；终值定理；衰减定理）。

3. 传递函数及特点。（零极点，特征方程，特征根）

4.典型环节的传递函数

二、分析计算（大题）

1. 方框图的等效变换基本法则

2. 梅森公式（重点看）

Chap3（25％）

一、概念

1. 典型输入信号；二阶系统性能指标定义（三个时间，一个超调量）；

2. 系统阻尼系数和系统性能的关系（二阶系统）；

3. 系统稳定的充要条件；

4. 开环增益和型的定义（积分环节的个数就是型）；

5. 减小或消除系统稳态误差的方法（增加型，或增大开环增益）；

6. 主导极点，偶极子的概念。

二、分析计算

1. 二阶系统的时域分析(分析性能指标；确定系统参数)（柯西和欧米伽n）ppt上的例题

2. 用劳斯稳定判据判断系统的稳定性；（这次是小题）

3. 求系统的稳态误差（输入、扰动作用下）

(终值定理；利用开环增益和型判断系统的稳定性，记住那个表)（这次是小题） Chap4（20％）

一、概念 自动控制原理知识点总结

1. 绘制180．根轨迹的条件(幅值条件，相角条件)；

2. 增加开环零极点对系统性能的影响。

3.增加闭环零极点对系统性能的影响（chap3）

二、分析计算

1. 以根轨迹增益为参变量的根轨迹的绘制；

2. 参量根轨迹的绘制；（不用看）

3. 由分析根轨迹系统性能。（这次只出绘图）

Chap5（30％）

一、概念

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自动控制原理知识点总结

第一章

1.什么是自动控制？（填空）

自动控制：是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。

2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空）

开环控制和闭环控制

3.开环控制和闭环控制的概念？

开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系

特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差，控制精度也不高。

闭环控制：控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对被控过程的影响。

主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。

掌握典型闭环控制系统的结构。开环控制和闭环控制各自的优缺点？

（分析题：对一个实际的控制系统，能够参照下图画出其闭环控制方框图。）

4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断）

（1）、稳定性：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力

（2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的

（3）、准确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值来表征的

第二章

1.控制系统的数学模型有什么？（填空）

微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性

2.了解微分方程的建立？

（1）、确定系统的输入变量和输入变量

（2）、建立初始微分方程组。即根据各环节所遵循的基本物理规律，分别列写出相应的微分方程，并建立微分方程组

（3）、 消除中间变量，将式子标准化。将与输入量有关的项写在方程式等号的右边，与输出量有关的项写在等号的左边

3.传递函数定义和性质？认真理解。（填空或选择）

传递函数：在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换域系统输入量的拉普拉斯变换之比

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自动控制原理知识点总结

第一章

1.什么是自动控制？（填空）

自动控制：是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。

2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空）

开环控制和闭环控制

3.开环控制和闭环控制的概念？

开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系

特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差，控制精度也不高。

闭环控制：控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对被控过程的影响。

主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。

掌握典型闭环控制系统的结构。开环控制和闭环控制各自的优缺点？

（分析题：对一个实际的控制系统，能够参照下图画出其闭环控制方框图。）

4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断）

（1）、稳定性：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力

（2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的

（3）、准确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值来表征的

第二章

1.控制系统的数学模型有什么？（填空）

微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性

2.了解微分方程的建立？

（1）、确定系统的输入变量和输入变量

（2）、建立初始微分方程组。即根据各环节所遵循的基本物理规律，分别列写出相应的微分方程，并建立微分方程组

（3）、 消除中间变量，将式子标准化。将与输入量有关的项写在方程式等号的右边，与输出量有关的项写在等号的左边

3.传递函数定义和性质？认真理解。（填空或选择）

传递函数：在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换域系统输入量的拉普拉斯变换之比

4.七个典型环节的传递函数（必须掌握）。了解其特点。（简答）

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河南省郑州市惠济区  河南商业高等专科学校，文化路英才街2号

自动控制原理知识点总结

第一章

1.什么是自动控制？（填空）

2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空）

3.开环控制和闭环控制的概念？掌握典型闭环控制系统的结构。开环控制和闭环控制各自的优缺点？（分析题：对一个实际的控制系统，能够参照下图画出其闭环控制方框图。）

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4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断）

第二章

1.控制系统的数学模型有什么？（填空）

2.了解微分方程的建立？

3.传递函数定义和性质？认真理解。（填空或选择）

4.七个典型环节的传递函数（必须掌握）。了解其特点。（简答）

5.动态结构图的等效变换与化简。三种基本形式，尤其是式2-61。主要掌握结构图的化简用法，参考P38习题2-9（a）、（e）、（f）。（化简）

6.系统的开环传递函数、闭环传递函数（重点是给定作用下）、误差传递函数（重点是给定作用下）：式2-63、2-64、2-66

第三章

1.P42系统的时域性能指标。各自的定义，各自衡量了什么性能？（填空或选择）

2.一阶系统的单位阶跃响应。（填空或选择）

3.二阶系统：

（1）传递函数、两个参数各自的含义；（填空）

（2）单位阶跃响应的分类，不同阻尼比时响应的大致情况（图3-10）； （填空）

（3）欠阻尼情况的单位阶跃响应：掌握式3-21、3-23~3-27；参考P51例3-4的欠阻尼情况、P72习题3-6。

4.系统稳定的充要条件？劳斯判据的简单应用：参考P55例3-5、3-6。（分析题）

5.用误差系数法求解给定作用下的稳态误差。参考P72习题3-13。（计算题）

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主要从两个方面来说吧：

一：从整体上对这门课有个全局的把握，能够把这本书的知识串起来，知道各章节之间的联系；

二：每一章找一道典型的大题进，应对期末考试（许军带课的话考试是每一章一道大题，结构基本是这样，一直不变的）。

第一部分：把握整体

  大框架：

首先要明白我们研究的对象是SISO（单输入单输出）、线性的定常系统，而且往往满足零初始条件，因为这是最简单的情况，更重要的是在这些条件下我们可以通过拉氏变换将时域问题放到S域中来解决，于是就有了我们以后经常见到的传递函数。因为我们研究对象的数学基础是微分方程（连续系统）和差分方程（离散系统），而微分方程和差分方程在时域中求解起来是非常繁琐的，计算量很大，因此我们通过拉氏变换（连续系统）和Z变换（离散系统）来化简计算，这也是我们在工程数学中学习傅里叶变换和拉氏变换的根本目的。至于课本第八章讲的非线性控制系统的分析，最终的思想还是经过近似处理将非线性问题转变为线性问题，回归到我们自动控制原理研究的范围，或者直接从解决微分方程入手。

 明白了我们的研究对象，下面就来进行具体分析:

 上面我们已经说过，控制系统的数学基础是微分方程，也就是说我们可以用若干个微分方程来描述一个系统，那么这若干个微分方程就是系统的时域数学模型，比如课本第二章第一节就介绍了几个典型系统的时域数学模型，紧接着讲了控制系统微分方程的建立（当然这不是重点，这里提到只是顺一下思路），然后给时域数学模型加了条件：线性和定常（注意课本25页的两个小标题），于是这就回到了我们自动控制原理研究的范围。至此，假定我们已经建立了系统的时域数学模型，那接下来要做的便是求解，上面我们已经知道，微分方程的求解很复杂，因此我们要采用简便的方法——拉氏变换，于是便引出了复数域数学模型——传递函数，这将是我们之后学习的重点，课本从34页开始给出了几个典型系统的传递函数。

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自动控制原理基本知识测试题

第一章 自动控制的一般概念

一、填空题

1.（      ）、（      ）和（      ）是对自动控制系统性能的基本要求。

2.线性控制系统的特点是可以使用（        ）原理，而非线性控制系统则不能。

3.根据系统给定值信号特点，控制系统可分为（      ）控制系统、（      ）控制系统和（      ）控制系统。

4.自动控制的基本方式有（       ）控制、（        ）控制和（         ）控制。

5.一个简单自动控制系统主要由（      ）、（       ）、（      ）和（       ）四个基本环节组成。

6.自动控制系统过度过程有（     ）过程、（     ）过程、（     ）过程和（     ）过程。

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第六章 典型过程控制系统应用方案

第一节 热交换器温度反馈—静态前馈控制系统

一、 生产过程对系统设计的要求

1．系统简介：如图6-1所示。

把煤气发生炉来的一氧化碳同水蒸气的混合物转换生成合成氨的原料气。这种冷、热介 质的热量交换是通过热交换器来完成的。

图6-1 热交换器及其有关工艺参数

2．对系统要求：

（1） 为了节省能量，利用生产过程中产生的废热热源（成品、半成品或废气、废液）。

（2） 不希望对其流量进行调节。

（3） 设计控制系统。

二、 系统组成

1．控制方式选择：根据热交换器温度反馈情况，选择静态前馈控制系统。

2．系统组成：

（1） 热量计算公式：根据稳态时的热平衡关系，忽略其它因素（散热损失等），

（2） 静态前馈函数计算关系式：

（3） 静态前馈函数的实施线路：如图6-2的虚线框中所示。

图6-2 热交换器温度反馈—前馈控制系统的组成

（4） 讨论：根据式（6-2）知，当Th1、Th2、Tc1或Q1中的任意一个变量变化时， 其变化都可以通过前馈函数部分及时调整流量Q2；

使这些变量的变化对被控制变量Tc2的影响得到补偿。

三、 仪表静态参数的设置

1．关键参数：比值器的系数α、加减器的偏置信号I5。

2．主要参数设置：

设：K=C1/C2=1.20，Th1=380℃，Th2=300℃，Tc1=150℃，Tc2=260℃，Q1=0.125 m/s，Q2=0.109 m/s。

（1）Tc2温度变送器的仪表转换系数计算：

（2）温差变送器的仪表转换系数计算：

（3）流量变送器转换系数计算：

（4）各个变送器的输出信号值计算：

（5）比值器的系数α计算：

3．结论：

（1） 由Tc2温度变送器、PID调节器、PI调节器、Q2流量变送器、电/气转换器与Q2

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