重庆大学(自动控制原理)课后答案,考研的必备.doc

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。 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： 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，面对这类对象建立微分方程是个难题，讲述时 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 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： 一、二阶系统的模型典型化及其阶跃响应的特点； 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； 二阶系统的动态性能指标（，，，）计算方法； 改善系统动态性能的基本措施； 高阶系统主导极点的概念及高阶系统的工程分析方法； 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； 劳斯判据判断系统的稳定性； 控制系统的误差与稳态误差的定义； 稳态误差与输入信号和系统类型之间的关系； 计算稳态误差的终值定理法和误差系数法； 减少或消除稳态误差的措施和方法。 难点及分析： 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 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。 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（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： 特征方程与根轨迹方程； 幅值条件和相角条件与根轨迹的关系； 绘制根轨迹的基本规则； 参数根轨迹； 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了。 第五章 频域分析法 重点： 频率特性的基本概念 频率特性的几种表示方法及其相互关系； 典型环节和最小相位系统频率特性的特点； 幅角原理与Nyquist稳定性判据的关系； Nyquist稳定性判据的应用； 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