《自动控制原理》是一门研究自动控制系统运行机制和设计方法的学科,主要涉及控制系统的设计、分析和优化。试卷中的题目涵盖了自动控制原理的基础概念、系统分析以及系统设计的关键点。
填空题涉及到的知识点包括:
1. 控制系统类型:恒值系统、随动系统和程序控制系统是按照输入量变化规律的三种基本类型。
2. 开环传递函数定义:它是闭环系统的反馈信号与偏差信号的拉普拉斯变换之比。
3. 二阶系统工程最佳参数:通常指的是阻尼比和自然频率,这两个参数对系统的响应速度和稳定性至关重要。
4. 系统稳态误差的影响因素:与系统的结构参数和控制信号形式有关。
5. 根轨迹起点和终点:根轨迹的起点是开环系统的极点,终点是开环系统的零点。
问答题部分涉及了:
1. 极点对二阶系统根轨迹和性能的影响:增加极点可能导致系统根轨迹右移,降低稳定性。
2. 幅相频率特性终点:通常为零,除非系统极点数等于或小于零点数,此时终点不为零。
3. 最小相位系统相位裕量:通过确保对数幅频特性在-20dB/十倍频处有足够宽的中频宽度来保证。
4. 采样器对开环系统脉冲传递函数的影响:有采样器时,总脉冲传递函数为各环节传递函数的乘积;无采样器时,则需先计算各环节传递函数再进行Z变换。
计算题部分考察了:
1. 有源网络传递函数的计算,需要利用电路理论和拉普拉斯变换解决。
2. 劳斯判据用于确定闭环系统的稳定性,通过计算劳斯阵列的系数来确定K值范围。
3. 传递函数的求解通常需要对系统结构进行分析,找出输入和输出之间的关系。
4. 系统稳态误差的计算,需要考虑输入信号类型和系统类型,对于I型系统,不同类型的输入会得到不同的稳态误差。
作图题要求:
1. 绘制根轨迹图,需要分析系统极点分布,判断系统稳定性,并讨论改善稳定性的方法,如调整控制器参数等。
2. 写出最小相位系统的开环对数幅频特性对应的相频特性,并确定相位裕量,这需要理解频率域分析的基本概念。
这些题目综合考察了考生对控制系统理论的理解,包括时间域和频率域分析,稳定性判断,传递函数计算以及系统设计优化等方面的能力。通过解答这些问题,考生可以深化对自动控制原理的掌握,并提升解决实际问题的技能。