哈工大自控期末复习习题

### 哈工大自控期末复习习题知识点解析 #### 一、某飞机俯仰角控制系统的闭环传递函数 **题目概述**：题目提供了一个飞机俯仰角控制系统的方框图，要求求解该系统的闭环传递函数。 **知识点解析**： 1. **基本概念**：了解控制系统的组成部分，包括控制器、被控对象、传感器等。 2. **闭环传递函数的计算**：通常采用梅森公式或者直接将方框图简化为单输入单输出的形式来求解。对于本题，首先需要根据方框图中的各个传递函数构建方程组，然后利用反馈原理进行计算。 3. **控制系统分析**：理解传递函数的意义及其如何反映系统的动态特性，例如稳定性、响应速度等。 #### 二、舰船消摆系统的设计与分析 **题目概述**：舰船消摆系统旨在消除海浪引起的摇摆现象。题目给出了系统的方框图，要求求解确保稳态误差绝对值满足特定条件的参数取值范围。 **知识点解析**： 1. **系统模型建立**：理解如何根据物理原理建立数学模型，特别是干扰信号的引入。 2. **稳态误差计算**：掌握稳态误差的基本概念及其计算方法。通常涉及闭环系统的频率响应分析或传递函数的极限行为。 3. **参数优化**：通过调整参数值，使系统性能达到最优。对于本题，需要找到参数\[K\]使得稳态误差绝对值满足特定条件。 #### 三、线性定常系统的稳定性分析 **题目概述**：题目给出了一种线性定常系统的闭环特征方程，要求证明该系统恒不稳定。 **知识点解析**： 1. **特征方程**：了解闭环系统的特征方程是如何从系统的闭环传递函数导出的。 2. **劳斯判据**：掌握劳斯判据的应用，这是一种判断线性定常系统稳定性的有效方法。对于本题，可以通过构造劳斯表来证明系统恒不稳定。 3. **系统稳定性**：深入理解系统稳定性的概念及其在工程实践中的重要性。 #### 四、Bode图与Nyquist图的综合应用 **题目概述**：题目给出了一种单位负反馈最小相位系统的开环渐近Bode图，要求根据Bode图完成一系列分析任务。 **知识点解析**： 1. **Bode图绘制与分析**：理解Bode图的构成及其对系统性能的影响。掌握如何从Bode图中读取关键信息，如增益裕度、相角裕度等。 2. **Nyquist稳定性判据**：了解Nyquist稳定性判据的基本原理及其应用。对于本题，需要根据Nyquist图判断系统的稳定性。 3. **系统设计与优化**：基于频率响应分析结果，讨论如何改进系统性能，如增加相位超前或相位滞后环节。 #### 五、根轨迹方法及其应用 **题目概述**：题目要求绘制负反馈系统的根轨迹图，并讨论改善系统动态特性的方法。 **知识点解析**： 1. **根轨迹绘制**：掌握根轨迹的绘制方法及其几何意义。特别关注参数变化时根轨迹的变化趋势。 2. **系统动态特性优化**：理解根轨迹在系统设计中的作用，以及如何通过改变系统结构或参数来改善动态特性。 3. **稳定性分析**：利用根轨迹图判断系统的稳定性，重点关注根轨迹与虚轴的关系。 #### 六、单位脉冲响应曲线的应用 **题目概述**：题目给出了系统的单位脉冲响应曲线，并要求求解输入信号为特定形式时的稳态误差。 **知识点解析**： 1. **单位脉冲响应曲线**：理解单位脉冲响应曲线的意义及其与系统稳态性能之间的关系。 2. **稳态误差计算**：掌握不同输入信号作用下系统稳态误差的计算方法。对于本题，需要结合单位脉冲响应曲线分析稳态误差的最大值。 #### 七至十三题的知识点解析 **七、根轨迹绘制与分析** - **知识点**：继续探讨根轨迹的绘制方法及其在系统设计中的应用。 **八、Nyquist图的稳定性分析** - **知识点**：深入研究Nyquist图的应用，尤其是对系统稳定性的判断。 **九、迟后校正环节的频率法设计** - **知识点**：了解迟后校正环节的设计原理及其对系统性能的影响。 **十、非线性系统的自振分析** - **知识点**：探讨非线性系统的自振特性，包括振幅和频率的确定。 **十一、系统结构与传递函数确定** - **知识点**：根据给定的系统结构和频率响应特性确定传递函数。 **十三、非线性系统的相平面分析** - **知识点**：学习非线性系统的相平面分析方法及其在稳定性判断中的应用。 以上知识点涵盖了控制理论的基础概念、分析方法以及实际应用案例，是复习自控课程的重要内容。