自动控制原理复习题，考试复习题

自动控制原理是电气工程、自动化、航空航天等多个领域中的核心课程，它主要研究系统在没有人工直接干预的情况下如何维持或改变其行为的过程。本复习题集是针对“自动控制原理”这门课程的期末考试而准备的，旨在帮助学生全面理解和掌握这一领域的关键概念和理论。 1. **基本概念**： - 自动控制系统：由控制器、执行器、被控对象和测量反馈装置组成，能自动调整和维持期望输出的系统。 - 开环控制系统：不包含反馈环节，系统的输出不依赖于反馈信号。 - 闭环控制系统：包含反馈环节，系统的输出受到反馈信号的影响，能够自我校正。 2. **传递函数**： - 它是描述系统动态特性的一种数学模型，表示输入与输出之间的关系。 - 如何计算传递函数：通过拉普拉斯变换，将微分方程转化为代数方程，进而得到传递函数。 3. **稳定性分析**： - Routh-Hurwitz稳定性判据：用于判断闭环传递函数的根是否全部位于左半平面，以确定系统的稳定性。 - Nyquist稳定性判据：基于复平面上的Nyquist轨迹，分析闭环系统的稳定条件。 4. **根轨迹法**： - 描述了系统参数变化时，闭环极点在s平面上的轨迹，帮助理解系统动态性能的变化规律。 - 根轨迹的绘制规则包括K值规则、180度规则和实轴规则。 5. **频率响应**： - Bode图：描述系统幅频特性和相频特性，分为对数幅频特性曲线和对数相频特性曲线。 - 奈奎斯特稳定判据也可通过频率响应来判断，即当幅频特性曲线在-180度处的相角小于-180度时，系统不稳定。 6. **控制系统的性能指标**： - 调整时间（ts）：系统从初始状态到达到稳态输出所需的时间。 - 上升时间（tr）：系统输出从10%到90%稳态值所需的时间。 - 超调量（σ）：峰值输出与稳态输出的差值占稳态输出的比例。 - 振荡次数（N）：系统在达到稳态前的完整振荡次数。 7. **PID控制器**： - 比例（P）、积分（I）、微分（D）三个部分组合，可有效改善系统响应速度、稳定性和抑制超调。 - PID参数的整定方法有经验法、临界比例法、反应曲线法等。 8. **状态空间分析**： - 状态变量：描述系统内部状态的独立变量集合。 - 状态空间方程：以矩阵形式表示系统动态行为的方程组。 - 系统可控性与可观测性：判断系统能否通过输入和输出实现特定控制目标。 以上内容涵盖了自动控制原理的主要知识点，包括控制系统的分类、数学模型、稳定性分析、系统性能评估、控制器设计等方面。通过深入学习和理解这些内容，学生可以更好地准备期末考试，并在实际应用中解决控制问题。