第一篇：自考(2306)自動控制理論試題答案總結

簡答

1、什么是開環(huán)控制：只有正向通道而無反饋，即輸出量對控置量無影響的控制方式。

2、家庭常用的衛(wèi)生間馬桶的水位控制系統(tǒng)是開環(huán)控制還是閉環(huán)控制？

試說明其工作原理：該系統(tǒng)是閉環(huán)控制；水箱原來處于平衡狀態(tài)，q1(t)=q2(t)=0.如果打開閥門放水，完畢后關上閥門，h(t)發(fā)生變化，水位下降，Δh變大，通過浮子反饋到執(zhí)行機構。機械杠桿帶動活塞打開，q1（t）變大，使Δh變小，浮子上浮，活塞也上升，直至達到新的平衡狀態(tài)。

3、若某系統(tǒng)開環(huán)穩(wěn)定，則閉環(huán)穩(wěn)定的充要條件是什么？ 開環(huán)Nyquist曲線不包圍（-1，j0)點。

4、若系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為 G(s)H(s), 試寫出繪制其根軌跡的幅角條件和幅值條件。GH幅值=1，GH相位=180（2q+1).5、自動控制系統(tǒng)的數(shù)學模型有哪幾種？ 微分方程、傳遞函數(shù)、差分方程、狀態(tài)方程等.6、試寫出 PID 控制器的傳遞函數(shù)：Kp+Ki/s+Kd*s

7、試寫出積分環(huán)節(jié) 的幅頻特性、相頻特性、實頻特性和虛頻特性：A(w)=1/w,phi(w)=-90,X(w)=1/w,Y(w)=0.8、根軌跡的若干條分支相交于一點時，交點表示特征方程有何性質(zhì)？

根軌跡的若干條分支相交于一點時，交點表示特征方程在增益K為某一數(shù)值時有重根.9、對自動控制系統(tǒng)的性能主要有哪幾方面的要求？ 穩(wěn)定性、快速性和準確性

10、為什么在控制系統(tǒng)分析中，常采用階躍函數(shù)作為典型輸入信號？

由于階躍函數(shù)輸入信號在起始時變化非常迅速，對系統(tǒng)來說是一種最不利的輸入信號形式。如果系統(tǒng)在階躍函數(shù)輸入下的性能滿足要求，則可以說，系統(tǒng)在實際輸入信號下的性能也一定能令人滿意。故常采用其作為典型輸入信號.11、試寫出微分環(huán)節(jié) 的幅頻特性、相頻特性、實頻特性和虛頻特性：A(w)=w,phi(w)=90,X(w)=w,Y(w)=0.12、在用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性時，如果勞斯表的某行所有元素均為0，說明什么問題？應該如何處理？

如果勞斯表的某行所有元素均為0，說明存在共軛虛根或共軛復數(shù)根。處理方法：以不為零的最后一行的元素為系數(shù)構造輔助多項式，其次數(shù)為偶數(shù)；求輔助多項式對s的導數(shù)；用求導后多項式的系數(shù)代替全零行繼續(xù)完成勞斯表.13、什么叫相對穩(wěn)定性？一般用哪些指標衡量？

穩(wěn)定性是指在擾動消失后，系統(tǒng)由初始偏差狀態(tài)恢復到原來平衡狀態(tài)的能力。相對穩(wěn)定性是指穩(wěn)定性的大小即穩(wěn)定程度。衡量指標主要有相位裕度、幅值裕度等。

14、閉環(huán)控制系統(tǒng)有什么優(yōu)缺點？ 閉環(huán)控制系統(tǒng):優(yōu)點——控制精度高；缺點——結構較復雜，成本高。

15、閉環(huán)頻率特性的性能指標主要有哪些？

諧振峰值、諧振頻率、帶寬頻率。

16、控制系統(tǒng)的校正方式一般有哪幾種？很少單獨使用的是哪一種？

控制系統(tǒng)的校正方式一般有串聯(lián)校正、并聯(lián)校正、局部反饋校正和前饋校正四種。前饋校正很少單獨使用。

17、單輸入單輸出系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述為pX=[0 1;0-1]X+[0;1]u , Y=[1 0]X，試寫出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和特征方程。：1/[s(s+1)]，s（s+1)=0.18、若某系統(tǒng)開環(huán)穩(wěn)定，則閉環(huán)穩(wěn)定的充要條件是什么？：開環(huán)Nyquist曲線不包圍（-1，j0）點 名詞解釋：

1、什么叫諧振峰值？：閉環(huán)頻率特性曲線所能達到的最大值

2、負載效應：僅當由于負載的變化而引起輸出穩(wěn)定量的變化的效應稱為負載效應。測量系統(tǒng)和被測對象之間、測量系統(tǒng)內(nèi)部各環(huán)節(jié)之間互相聯(lián)接必然產(chǎn)生相互作用。接入的測量裝置，構成被測對象的負載；后接環(huán)節(jié)總是成為前面環(huán)節(jié)的負載，并對前面環(huán)節(jié)的工作狀態(tài)產(chǎn)生影響。兩者總是存在著能量交換和互相影響，以致系統(tǒng)的傳遞函數(shù)不再是各組成環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的疊加（如并聯(lián)時）或相乘（如串聯(lián)時）

3、超前校正：超前校正是控制系統(tǒng)中的一種校正方法,使用時需要獲得校正指標，一般用電阻和電容就可連接而成·超前校正的實質(zhì)是通過對系統(tǒng)引入相位超前校正環(huán)節(jié)來改變系統(tǒng)的頻率特性。

4、根軌跡：根軌跡是開環(huán)系統(tǒng)某一參數(shù)從零變化到無窮大時，閉環(huán)系統(tǒng)特征根在s平面上變化的軌跡?？煞殖沙Ａx根軌跡和廣義根軌跡。根軌跡有180度、零度根軌跡和參量根軌跡。

5、諧振頻率：諧振頻率就是電路發(fā)生諧振時電量的頻率。在含有電容和電感的電路中，如果電容和電感并聯(lián)，可能出現(xiàn)在某個很小的時間段內(nèi)：電容的電壓逐漸升高，而電流卻逐漸減少；與此同時電感的電流卻逐漸增加，電感的電壓卻逐漸降低。而在另一個很小的時間段內(nèi)：電容的電壓逐漸降低，而電流卻逐漸增加；與此同時電感的電流卻逐漸減少，電感的電壓卻逐漸升高。電壓的增加可以達到一個正的最大值，電壓的降低也可達到一個負的最大值，同樣電流的方向在這個過程中也會發(fā)生正負方向的變化，此時我們稱為電路發(fā)生電的振蕩。

6、截止頻率：即帶寬頻率，系統(tǒng)閉環(huán)幅頻特性幅值為初值的0.707倍時的頻率值。

7、反饋：反饋又稱回饋，是現(xiàn)代科學技術的基本概念之一。一般來講，控制論中的反饋概念，指將系統(tǒng)的輸出返回到輸入端并以某種方式改變輸入，進而影響系統(tǒng)功能的過程，即將輸出量通過恰當?shù)臋z測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程。反饋可分為負反饋和正反饋。在其他學科領域，反饋一詞也被賦予了其他的含義，例如傳播學中的反饋，無線電工程技術中的反饋等等。

8、閉環(huán)控制系統(tǒng)：一個控制系統(tǒng)，如果在其控制器的輸入信號中包含來自受控對象輸出端的被控量的反饋信號，則稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。

9、最大超調(diào)量：動態(tài)響應曲線偏離穩(wěn)態(tài)值的最大偏差值。

10、開環(huán)控制：一個控制系統(tǒng)，如果在其控制器的輸入信號中不包含受控對象輸出端的被控量的反饋信號，則稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。

11、調(diào)整時間：響應曲線達到接近穩(wěn)態(tài)值的+-5%之間所需要的時間。

非最小相位系統(tǒng)：對于閉環(huán)系統(tǒng)，如果它的開環(huán)傳遞函數(shù)極點或零點的實部小于或等于零，則稱它是最小相位系統(tǒng)。

12、穩(wěn)定性：穩(wěn)定性，系統(tǒng)受到擾動后其運動能保持在有限邊界的區(qū)域內(nèi)或回復到原平衡狀態(tài)的性能。穩(wěn)定性問題是自動控制理論研究的基本問題之一。穩(wěn)定性分為狀態(tài)穩(wěn)定性和有界輸入-有界輸出穩(wěn)定性。

13、不接觸回路：兩個回路互不接觸，也就是兩個回路沒有公共點，沒有公共邊，沒有共用的前向通道或反饋畫出信號流圖，若圖中有兩個回路互不接觸，也就是兩個回路沒有公共點，沒有公共邊

14、狀態(tài)變量：能確定系統(tǒng)運動狀態(tài)的最少數(shù)目的一組變量。

15、輸入節(jié)點：只有輸出支路的節(jié)點。

混合節(jié)點：既有輸入支路又有輸出支路的節(jié)點叫混合節(jié)點。

16、穩(wěn)態(tài)誤差：控制系統(tǒng)在典型輸入信號的作用下，響應的穩(wěn)態(tài)值與希望的給定值之間的偏差。當系統(tǒng)從一個穩(wěn)態(tài)過度到新的穩(wěn)態(tài)，或系統(tǒng)受擾動作用又重新平衡后，系統(tǒng)可能會出現(xiàn)偏差，這種偏差稱為穩(wěn)態(tài)誤差。

17、自環(huán)：從某節(jié)點出發(fā)，不經(jīng)過其他節(jié)點又回到該節(jié)點形成的回路

18、閉環(huán)控制系統(tǒng)有什么優(yōu)缺點？：優(yōu)點——控制精度高；缺點——結構較復雜，成本高。填空

1、二階系統(tǒng)的階躍響應曲線為單調(diào)上升過程時，阻尼比ξ為(大于1)

2、傳遞函數(shù)G(s)=EXP(-Ts)的環(huán)節(jié)稱為(滯后)環(huán)節(jié)。3、1型系統(tǒng)對于斜坡輸入的穩(wěn)態(tài)誤差為(常數(shù))4、1型系統(tǒng)對于拋物線輸入的穩(wěn)態(tài)誤差為(無窮大)

5、線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在(零初始)條件下，系統(tǒng)輸出信號的拉氏變換與輸入信號的拉氏變換的比。

6、若系統(tǒng)的狀態(tài)方程為pX=[0 1;0-1]X+[0;1]u，則該系統(tǒng)的特征根為(0,-1)

7、若兩個環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)分別為G1和G2，則它們串聯(lián)后的等效傳遞函數(shù)為（G1G2）

8、在單位斜坡輸入信號作用下，Ⅱ型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為(0)

9、滯后-超前校正裝置奈氏圖的形狀為一個（圓）。

10、一階系統(tǒng)的時間常數(shù)T越小，則輸出達到穩(wěn)態(tài)值的時間越（短）。

計算題

1、單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為

試確定參數(shù)K、a 的取值范圍，使系統(tǒng)穩(wěn)定。

答： ,φ(ωx)=-0.8ω-arctanω，令φ(ωx)=-0.8ωx-arctanωx=-180°，得ωx=2.45s-1。根據(jù)奈氏判據(jù)，要使系統(tǒng)穩(wěn)定，應有，即，則K2.65。所以a>0|0

2、求圖示RC網(wǎng)絡的單位脈沖響應答： sCR1R2|sCR1R2+R2+R1

3、單輸入單輸出系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述為試寫出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和特征方程。答：C|sI-A|B|D|0

第二篇：自考自動控制理論(二)知識要點總結

第一章

概論

第一節(jié) 自動控制和自動控制系統(tǒng)的基本概念

1.自動控制：應用控制裝置自動的、有目的地控制或調(diào)節(jié)機器設備或生產(chǎn)過程，使之按照人們規(guī)定的或者是希望的性能指標運行。

2.常規(guī)控制器的組成：⑴定值元件。⑵比較元件。⑶放大元件。⑷反饋元件。第二節(jié)

自動控制系統(tǒng)的分類

一、按自動控制系統(tǒng)是否形成閉合回路分類：

1.開環(huán)控制系統(tǒng)：一個控制系統(tǒng)，如果在其控制器的輸入信號中不包含受控對象輸出端的被控量的反饋信號，則稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。

2.閉環(huán)控制系統(tǒng)：一個控制系統(tǒng)，如果在其控制器的輸入信號中包含來自受控對象輸出端的被控量的反饋信號，則稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)，或稱為反饋控制系統(tǒng)。

二、按信號的結構特點分類：

1.反饋控制系統(tǒng)：是根據(jù)被控量和給定值的偏差進行調(diào)節(jié)的，最后使系統(tǒng)消除偏差，達到被控量等于給定值的目的。2.前饋控制系統(tǒng)。3.前饋—反饋復合控制系統(tǒng)。

三、按給定值信號的特點分類：

1.恒值控制系統(tǒng)：若自動控制系統(tǒng)的任務是保持被控量恒定不變，也即是被控量在控制過程結束在一個新的穩(wěn)定狀態(tài)時，被控量等于給定值。

2.隨動控制系統(tǒng)：它又稱隨動系統(tǒng)，它是被控量的給定值隨時間任意變化的控制系統(tǒng)，隨動控制系統(tǒng)的任務是在各種情況下使被控量跟蹤給定值的變化。

3.程序控制系統(tǒng)：在這類系統(tǒng)中，被控量的給定值是一個已知的時間函數(shù)，控制的目的是要求被控量按確定的給定值時間函數(shù)來改變。

四、按控制系統(tǒng)信號的形式分類：

1.連續(xù)時間系統(tǒng)：當控制系統(tǒng)的傳遞信號都是時間的連續(xù)函數(shù)，這種系統(tǒng)稱之為連續(xù)（時間）控制系統(tǒng)。連續(xù)控制系統(tǒng)又常稱作為模擬量控制系統(tǒng)。

2.離散（時間）控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)在某處或幾處傳遞的信號是脈沖系列或數(shù)字形式的在時間上是離散的系統(tǒng)，稱為離散控制系統(tǒng)或離散時間控制系統(tǒng)。第四節(jié)

對自動控制系統(tǒng)的性能要求 1.控制系統(tǒng)的動態(tài)過程有哪幾種？

答：⑴單調(diào)過程。⑵衰減振蕩過程。⑶等幅振蕩過程。⑷漸擴震蕩過程。2.自動控制系統(tǒng)的性能要求：⑴穩(wěn)定性。⑵快速性。⑶準確性。

第二章

自動控制系統(tǒng)的數(shù)學模型

第一節(jié) 微分方程、垃氏變換和傳遞函數(shù)

1.描述自動控制系統(tǒng)輸入、輸出變量以及內(nèi)部各變量之間關系的數(shù)學模型。例如微分方程、差分方程、傳遞函數(shù)、狀態(tài)方程等。

2.描述自動控制系統(tǒng)的動態(tài)過程和動態(tài)特性最常用的方法是建立微分方程。3.μo(t)=(1∕C)∫idt，i=C（dμo(t)∕dt）。注意：拉普拉斯變換對照表。

4.終值定理：若L[x(t)] =X(s),且X（s）在s平面的右半平面及除原點外的虛軸上是解析，則有x(∞)=lim(t→∞)x(t)=lim(s→∞)sX(s)。

5.初值定理：若時間函數(shù)x（t）的拉氏變換是X（s）,且lim(s→∞)sX(s)存在，則x(t)的初值x(o)是：x(o)=lim(t→0)x(t)=lim(s→∞)sX(s)。

注意：例題2—2（22頁）、2—3（23頁）。

6.傳遞函數(shù)：⑴在經(jīng)典控制理論中廣泛使用的分析設計方法—頻率發(fā)和根軌跡法，就是建立在傳遞函數(shù)的基礎上。⑵傳遞函數(shù)的定義：線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，在零初始條件下，系統(tǒng)輸出信號的拉氏變換與輸入信號的拉氏變換的比。

7.系統(tǒng)傳遞函數(shù)的性質(zhì)：⑴傳遞函數(shù)是將線性定常系統(tǒng)的微分方程進行拉氏變換后得到的，因此它只適合于線性定常系統(tǒng)。⑵系統(tǒng)傳遞函數(shù)完全由系統(tǒng)的結構和參數(shù)決定，而與輸入信號的形式無關。

8.理想微分環(huán)節(jié)和實際微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)分別為：⑴理想微分環(huán)節(jié)：G（s）=Y(s)∕X(s)=Tds。⑵實際微分環(huán)節(jié)：G（s）=Y(s)∕X(s)=kdTds∕(1+Tds)。第三節(jié)

電氣環(huán)節(jié)的負載效應及其傳遞函數(shù)

1.負載效應：環(huán)節(jié)的負載對環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的影響，稱為負載效應。

2.無負載效應的環(huán)節(jié)：環(huán)節(jié)是組成控制系統(tǒng)的基本功能單位；如果環(huán)節(jié)的輸出信號僅決定于輸入信號及環(huán)節(jié)本身的結構和參數(shù)，而與環(huán)節(jié)的外接負載無關，則稱為無負載效應的環(huán)節(jié)；反之，如果緩解的輸出信號還受外接負載的影響，則稱為有負載效應的環(huán)節(jié)。

3.大多數(shù)運算放大器是由下述三個元件的電路連接成一個系統(tǒng)：⑴具有高放大系數(shù)、高輸入阻抗和低輸出阻抗的反相放大器；⑵由外接阻抗構成的輸入回路；⑶由外接阻抗構成的反饋回路。第三節(jié)

發(fā)電機磁控制系統(tǒng)及其傳遞函數(shù) 注意：圖2—30（43頁）

第四節(jié) 系統(tǒng)方框圖的等效轉換和信號流圖及Mason公式 1.方框圖的基本連接方式有：串聯(lián)連接、并聯(lián)連接、和反饋連接。

①串聯(lián)連接：多個方框依次串聯(lián)，其等效傳遞函數(shù)等于各傳遞函數(shù)的乘積。

②并聯(lián)連接:兩個或多個方框的輸入變量相同，總的輸出量等于各方框輸出量的代數(shù)和，這種連接方式稱為并聯(lián)連接。

③反饋連接：“＋”號對應于負反饋，“－”號對應于正反饋。注意：表2—2（51頁）。

2.①在方框圖的簡化過程中應記住以下兩條原則：⑴前向通路中傳遞函數(shù)的乘積必須保持不變；⑵回路中傳遞函數(shù)的乘積必須保持不變。

②方框圖簡化原則：⑴移動分支點和相加點；⑵交換相加點；⑶減少內(nèi)反饋回路。

3.信號流圖：是一種表示線性代數(shù)方程組變量間關系的圖示方法。信號流圖是由節(jié)點和支路組成的，每一個節(jié)點表示系統(tǒng)的一個變化量，而每兩個節(jié)點之間的連接之路為該兩個變量之間信號的傳輸關系。4.信號流圖包括：⑴節(jié)點；⑵支路；⑶輸入節(jié)點（又稱源點）；⑷輸出節(jié)點（又稱陷點）；⑸通路；⑹回路和回路增益。

5.梅森（Mason）增益公式：G(s)=(1∕Δ)Σ(k=1→n)ρkΔk，Δ=1—ΣLa+ΣLbLc—ΣLaLbLc+?，式中Δ—信號流圖的特征式；n—從輸入節(jié)點到輸出節(jié)點前向通路的總條數(shù)；ρk—從輸入節(jié)點到輸出節(jié)點第k條前向通路總增益；ΣLa—所有不同回路的增益之和；ΣLbLc—每兩個互不接觸回路增益乘積之和；ΣLaLbLc—每三個互不接觸回路增益乘積之和；?Δk—在除去與第k條前向通路相接觸的回路的信號流圖中，第k條前向通路的余因子。也即與第k條前向通道不接觸部分的Δ值。注意：例題2-6（56頁）

第五節(jié)常規(guī)控制器（P、PI、PD、PID）的基本控制規(guī)律、動態(tài)特性和實現(xiàn)方法 1.當Ti→∞時，積分作用→0，PI控制器就成了P控制器。

2.比例控制作用的特點是能使過程較快的達到穩(wěn)定；積分控制作用的特點是能使控制過程為無差控制；微分控制作用的特點是能克服受控對象的延遲和慣性，減少控制過程的動態(tài)偏差。

2.運算放大器具有增益高（大于10的5次方），輸入阻抗高，輸出阻抗等優(yōu)點，故不會受到負載效應的影響。

注意：式2—117（65頁）、2—118（65頁）、2—119（65頁）、2—120（65頁）、2—122（66頁）、2—124（66頁）。

數(shù)學模型的形式很多：常用的有微分方程、傳遞函數(shù)、狀態(tài)方程。

第三章

時域分析法

第一節(jié)

典型輸入信號和時域性能指標

1.控制系統(tǒng)的時域分析法是根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學模型，直接解出控制系統(tǒng)被控量的時間響應；然后根據(jù)響應的數(shù)學表達式及其描述的時間響應曲線來分析系統(tǒng)的控制品質(zhì)，如穩(wěn)定性、快速性、穩(wěn)態(tài)精確度等。2.常用的典型輸入信號有以下幾種時間函數(shù)：⑴階躍函數(shù)：x(t)=0，t<0:；x(t)=xo,t》0。⑵斜坡函數(shù)（又稱速度函數(shù)）：x(t)=0,t<0；x(t)=vt，t》0。⑶拋物線函數(shù)（加速函數(shù)）：x(t)=0，t<0；x(t)=0.5Rt2，t》0。⑷脈沖函數(shù)：x(t)=0，t<0；x(t)=R∕ε，0ε。∫（-∞—＋∞）δ(t)dt=1，L[δ（t）]=1。注意：控制系統(tǒng)中的頻率分析法就是采用正弦函數(shù)作為典型輸入信號，采用不同頻率的正弦函數(shù)信號輸入系統(tǒng)，可以得出控制系統(tǒng)的頻率特性，從而可以間接地分析控制系統(tǒng)動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。3.時域性能指標：包括動態(tài)性能指標和穩(wěn)態(tài)誤差。

⑴動態(tài)性能指標：①最大超調(diào)量ζp：ζp（％）={ [y(tp)—y(∞)] ∕y(∞)}×100％。②上升時間tr：注意：75頁圖3—6。③峰值時間tp。④調(diào)整時間tso。

⑵穩(wěn)態(tài)誤差ess：穩(wěn)態(tài)誤差是衡量系統(tǒng)準確性的重要指標； 在無振蕩的系統(tǒng)中，就不需要應用峰值時間和最大超調(diào)量這兩個性能指標。第二節(jié)

一階系統(tǒng)的時域分析

1.一階系統(tǒng)的單位階躍響應：可以用實驗的方法，來確定被測系統(tǒng)是否為一階系統(tǒng)。注意：ts=3T(s)——（對應±5％誤差帶），ts=4T(s)——（對應±2％誤差帶）。

2.一階系統(tǒng)的單位斜坡響應：注意：式3—19（79頁）；系統(tǒng)的時間常數(shù)T越小，則響應越快，穩(wěn)態(tài)誤差也越小，輸出信號y(t)對輸入信號x(t)的遲后時間也越小。第三節(jié)

二階系統(tǒng)的時域分析 1.二階系統(tǒng)的單位階躍響應：

S1,2=—δωn±ωn(δ2—1)，[注：括號為根號]，⑴當0<δ<1時，位于s平面左半平面的共軛復數(shù)極點（共軛復根），系統(tǒng)的單位階躍響應將具有振蕩特性，成為欠阻尼狀態(tài)。⑵當δ=1時，位于s平面負實軸上的相等實數(shù)極點，稱為臨界阻尼狀態(tài)。⑶當δ>1時，在過阻尼狀態(tài)。⑷當δ=0時，稱為無阻尼狀態(tài)。⑸當—1<δ<0時，位于s平面右半平面的共軛復數(shù)極點，這時系統(tǒng)的狀態(tài)是發(fā)散的。

2.注意：⑴θ=tgˉ1[(1－δ2)∕δ]，小括號為根號。⑵共軛復數(shù)極點距虛軸越遠時，y(t)衰減得越快。⑶圖3—15（83頁）。⑷圖3—16（84頁）。⑸就響應過程的調(diào)整時間ts來說，在單調(diào)上升的特性中，以δ=1時的ts為最短；隨著δ的增加（δ>1的方向增加），調(diào)整時間ts將越來越拖長。⑹式3—38（85頁）、式3—39（86頁）、式3—40（86頁）、3—41（86頁）、3—42（86頁）。⑺δ通常由允許的最大超調(diào)量性能指標來決定，所以調(diào)整時間ts有由自然振蕩ωn來決定。

3.改變二階系統(tǒng)參數(shù)δ和ωn（使ωn增加，δ減?。﹣頊p少斜坡響應的穩(wěn)態(tài)誤差，將使系統(tǒng)的動態(tài)特性變壞（振蕩激烈和超調(diào)量增加），即系統(tǒng)響應的平衡性將變差；為了克服這個矛盾，需要引入附加控制信號，使之既能滿足穩(wěn)態(tài)誤差的要求，又能滿足動態(tài)性能指標的要求。第四節(jié)

高階系統(tǒng)的時域分析

高階系統(tǒng)的分析：⑴在當系統(tǒng)的閉環(huán)極點全部在s平面（跟平面）的左平面時，也即極點都是負實數(shù)或帶有負實部的共軛復數(shù)時，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。⑵如果一個極點的位置與一個零點的位置十分靠近，則該極點對系統(tǒng)的動態(tài)響應幾乎沒有影響。

第五節(jié)

控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析及誤差系數(shù)

1.沒有穩(wěn)態(tài)誤差的系統(tǒng)成為無差系統(tǒng)，具有穩(wěn)態(tài)誤差的系統(tǒng)稱為有差系統(tǒng)。

2.系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差：E(s)=Er(s)+Ed(s)，注意：3—59（93頁）、3—60（93頁），當N=0時，稱為0型系統(tǒng)；當N=1時，稱為1型系統(tǒng)；當N=2時，稱為2型系統(tǒng)；?。由于N>2時，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性不利，一般不采用，以后就不專門提出。

注意：⑴表3—1（97頁）、圖3—26（100頁）、3—82（101頁）。⑵常用典型輸入信號有階躍函數(shù)、斜坡函數(shù)、拋物線函數(shù)和正弦函數(shù)。⑶時域分析最常用的典型輸入信號是階躍輸入函數(shù)。正弦輸入函數(shù)是頻域法分析系統(tǒng)的主要輸入信號。⑷時域性能指標有動態(tài)性能指標tr，tp，和ζp等；穩(wěn)態(tài)性能指標為穩(wěn)態(tài)誤差ess.⑸系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是：閉環(huán)極點全部位于s平面的左半面。

第四章

頻域分析法

第一節(jié)

頻率特性的基本概戀

1.頻率特性法（簡稱頻率法）：是研究控制系統(tǒng)的一種經(jīng)典方法。

2.注意：式4—

11、4—

12、4—

13、4—

14、4—15（110頁），M（ω）和θ（ω）合起來稱為系統(tǒng)的頻率特性。

第二節(jié)

頻率特性的極坐標圖

1.工程上用頻率法研究控制系統(tǒng)時，主要采用的試圖解法。

2.常用的頻率特性圖示方法分為兩類：極坐標圖示法和對數(shù)坐標（Bode圖）圖示法。

3.典型環(huán)節(jié)頻率特性的極坐標圖：⑴比例環(huán)節(jié)：比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)=K，所以比例環(huán)節(jié)的頻率特性為：G（jω）=K+j0=Ke的jo次方，注意圖4—4（112頁），相位移θ（ω）=0o。⑵積分環(huán)節(jié)：注意4—18（113頁）及圖4—5（113頁），那個圖整個是負虛軸，且當ω→∞時，趨向原點0，顯然積分環(huán)節(jié)信號是一個相位滯后環(huán)節(jié)[因為θ（ω）=—90 o]，每當信號通過一個積分環(huán)節(jié)，相位滯后90 o。⑶微分環(huán)節(jié)：注意：式4—19（113頁）、圖4—6（113頁），圖示是個實虛軸，恰好與積分環(huán)節(jié)的特性相反；其幅值變化與ω成正比：M（ω）=ω，當ω=0時，M（ω）也為零，當ω→∞時，M（ω）也→∞。微分環(huán)節(jié)是一個相應超前環(huán)節(jié)[θ（ω）=+90 o]。系統(tǒng)中每增加一個微分環(huán)節(jié)將使相位超前90 o（π∕2）。⑷慣性環(huán)節(jié)：注意：式4—20（113頁）、圖4—7（114頁），慣性環(huán)節(jié)的頻率特性位于直角坐標圖的第四象限且為一半圓；慣性環(huán)節(jié)是一個相位滯后環(huán)節(jié)，其最大滯后相角為90 o，慣性環(huán)節(jié)可視為一個低通濾波器。。⑸二階振蕩環(huán)節(jié)：注意：式4—22（114頁），當ω→∞時，M（ω）→0，θ（ω）→180 o⑹遲延環(huán)節(jié)：注意：圖4—9（115頁）,M(ω)=1, θ(ω)=—ηω，當ω‐→∞時，θ（ω）→‐∞。

4.典型開環(huán)系統(tǒng)的奈氏圖：⑴式4—27（117頁）、4—29（118頁）、4—31（119頁）。第三節(jié)

頻率特性的對數(shù)坐標圖

1.典型環(huán)節(jié)頻率特性的對數(shù)坐標圖：⑴比例環(huán)節(jié)（K）：式4—34（121頁）。⑵積分環(huán)節(jié)（1∕s）和微分環(huán)節(jié)(S):式4—35(122頁)、4—36（122頁）。⑶慣性環(huán)節(jié)（1∕1+Ts）和比例微分環(huán)節(jié)（1+Ts）:式4—37（122頁）、4—40（124頁）、4—41（125頁）。⑷二階環(huán)節(jié)：低頻段的漸近線為一條零分貝的直線，它與ω軸重合。高頻段的漸近線為一條斜率為—40（dB∕dec）的直線，它與ω軸相交于ω=ωn的點，注意：式4—43（127頁）、4—44（127頁），只存在0《δ《0.707時，ωr才為實數(shù)。⑸遲延環(huán)節(jié):式4—45（128頁）。2.最小相位系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng)：系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)在右半s平面上沒有極點和零點，則稱為最小相位傳遞函數(shù)。具有最小相位傳遞函數(shù)的系統(tǒng)，稱為最小相位系統(tǒng)；開環(huán)傳遞函數(shù)在右半s平面上有一個（或多個）零點，稱為非最小相位傳遞函數(shù)（若開環(huán)傳遞函數(shù)有一個或多個極點位于右半s平面，這意味著開環(huán)不穩(wěn)定，一般也稱為非最小相位傳遞函數(shù)）。具有非最小相位傳遞函數(shù)的系統(tǒng)稱為非最小相位系統(tǒng)。注意：式4—48（133頁）。

第四節(jié)

閉環(huán)系統(tǒng)的幅相頻率特性

1.注意：式4—54（141頁）、4—55（141頁）、4—56（142頁），當諧振峰值Mr=1.2―1.5時，ζp=20％－30％。對控制系統(tǒng)來講，比較合適。當Mr>2時，ζp將超過40％。超調(diào)量已經(jīng)太大了，一般生產(chǎn)過程已不允許有如此大的超調(diào)量。注意：式4—55（142頁）、4—57（142頁）、4—58（142頁）、4—59（142頁），諧振頻率ωr越大，調(diào)整時間越短，系統(tǒng)響應的響應越快。

2.給定阻尼比δ后，閉環(huán)系統(tǒng)的截止頻率ωb與峰值時間tp及調(diào)整時間ts均成反比關系。也就是說，頻帶寬度0—ωb越寬，系統(tǒng)的響應速度越快，調(diào)整時間越短。這表明，帶寬可以控制系統(tǒng)的反應速度。3.頻域分析法是在頻域內(nèi)應用圖解法評價系統(tǒng)性能的一種工程方法，頻域分析法不必求解系統(tǒng)的微分方程而可以分析系統(tǒng)的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)時域性能；頻率特性可以由實驗方法求出，這對于一些難以列寫出系統(tǒng)動態(tài)方程的場合，頻域分析法具有重要的工程實用意義。4.頻域分析有兩種圖解方法：極坐標圖和對數(shù)坐標圖。5.開環(huán)對數(shù)幅頻特性那個曲線L(ω)―ω的低頻段表征了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，中頻段表征了系統(tǒng)的動態(tài)性能，高頻段則反映了系統(tǒng)動態(tài)響應的起始段性能及系統(tǒng)抗干擾的能力。

6.當需要獲得系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性時，最常用的方法是利用系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅相圖和尼科爾斯圖。7.諧振頻率ωr，諧振峰值Mr和帶寬0—ωb是重要的閉環(huán)頻域性能指標。

第五章

穩(wěn)定性分析

第一節(jié)

穩(wěn)定性的基本概念

1.代數(shù)判據(jù)——勞斯判據(jù)和赫爾維茨判據(jù)；頻域判據(jù)——奈奎斯特判據(jù)。2.常用的穩(wěn)定性判別方法有：

⑴勞斯判據(jù)和赫爾維茨判據(jù)：判斷特征方程根的實數(shù)部分的正負號。⑵奈奎斯特判據(jù)：是一種在頻域里判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法，它也可以不用求閉環(huán)系統(tǒng)的特征根，只需根據(jù)開環(huán)頻率特性就可確定閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。⑶根軌跡法。⑷李亞普諾夫直接法：這是一種既可判別線性系統(tǒng)又可判別非線性系統(tǒng)的更為通用的穩(wěn)定性判別與分析的方法。它是基于一種所謂李亞諾夫函數(shù)的特征來確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3.系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是：ao>0,a1>0,a2>0,a3>0,a1a2—aoa3>0。

S=z—ζ1 第三節(jié)

頻域分析中的奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)

1.奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)：是利用系統(tǒng)的開環(huán)幅相頻率特性（奈奎斯特曲線，簡稱奈式曲線）判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個判別準則，簡稱奈式判據(jù)或頻率判據(jù)。系統(tǒng)的開環(huán)幅相頻率特性可以用解析方法或者實驗方法。

2.幅角原理和公式N=P—Z，式中 N——F平面上封閉曲線C`包圍原點的次數(shù)；P——s平面上被封閉曲線C包圍的F(s)的極點數(shù)；Z——s平面上被封閉曲線C包圍的F（s）的零點數(shù)；⑴當N>0時，表示F（s）端點按逆時針方向包圍坐標原點；⑵當N<0時，表示F（S）端點按順時針方向包圍坐標原點；⑶當N=0時，是F（s）端點的軌跡不包圍坐標原點的情況。公式也改寫為：Z=P—N。

3.奈氏圖：F平面上的曲線F（jω）如果整個地向左平移一個單位，便可得到GH平面上的G（jω）H(jω)曲線，這就是系統(tǒng)的開環(huán)幅相頻率特性圖，或稱奈氏圖、奈式曲線圖。由于F（jω）的F平面坐標中的原點在GH平面的坐標中移到了（—1，j0）點，所以判別穩(wěn)定性方法中的矢量F（jw）包圍坐標原點次數(shù)N，應改為矢量G（jw）H(jw)包圍（—1，j0）點的次數(shù)N，因此式中的N就應是GH平面中矢量G（jw）H(jw)對（—1，j0）點的包圍次數(shù)。注意：圖5—12（168頁）。（N=P）

4.應用奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)判別閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的一般步驟如下：⑴繪制開環(huán)頻率特性G（jω）H(jω)的奈氏圖，作圖時可先繪出對應于ω從0→∞的一段曲線，然后以實軸為對稱軸，畫出對應于－∞→0的另外一半。⑵計算奈氏曲線G（jw）H(jw)對點（—1，j0）的包圍次數(shù)N。為此可從（—1，j0）點向奈氏曲線G（jw）H(jw)上的點作一矢量，并計算這個矢量，并計算這個矢量當W從—∞→0→+∞時轉過的凈角度，并按每轉過360o為一次的方法計算N值。⑶由給定的開環(huán)傳遞函數(shù)G（s）H(s)確定于S平面右半部分的開環(huán)極點數(shù)P。⑷應用奈奎斯斯特判據(jù)判別閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第四節(jié)

用頻域分析系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性

1.當Kp<[T1+T2∕T1T2]時，奈式曲線不包圍（—1，j0）點。這時，閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定。當Kp>[T1+T2∕T1T2]時，奈氏曲線包圍（—1，j0）點，閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。開環(huán)幅相頻率特性G（jw）H（jw）曲線從右邊愈接近（-1，j0）點，閉環(huán)系統(tǒng)的振蕩性越大。

2.用奈氏圖表示的相位裕量和增益裕量：⑴相位裕量：γ<0,閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。⑵增益裕量：當|G（jwg）H(jwg)<1,也即Kg>1時，閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。注意：177頁的內(nèi)容，式5—35（178頁）。

3.開環(huán)對數(shù)頻率特性與系統(tǒng)時域性能之間的關系：低頻段反映了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能；中頻段反映了系統(tǒng)的動態(tài)性能；高頻段則反映了系統(tǒng)抗干擾高頻干擾的能力。

4.對于電力系統(tǒng)中的自動控制系統(tǒng)，一般要求系統(tǒng)的超調(diào)量不要過大，并有較好的阻尼。所以一般取頻域指標的諧振峰值指標為：Mr《1.3—1.5，對應的裕量指標為: γ》40o-50o。

5.⑴控制系統(tǒng)的首要條件，就是必須穩(wěn)定的。⑵勞斯判據(jù)和赫爾維茨都是代數(shù)判據(jù)。⑶奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)是利用系統(tǒng)的開環(huán)幅相頻率特性G(jw)H(jw)曲線——又稱奈氏曲線。⑷相位裕量和幅值裕量。⑸無論是奈氏圖還是伯德圖描述的系統(tǒng)開環(huán)頻率特性，都可以分為低頻段、中頻段和高頻段三個頻段區(qū)域，其中，低頻段反映了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，中頻段反映了系統(tǒng)的動態(tài)性能。高頻段主要反映系統(tǒng)的抗干擾能力。⑹閉環(huán)頻率特性的性能指標有諧振峰值Mr、諧振頻率ωr和頻帶寬度ωb。

第六章

根軌跡法

1.特征方程的重根點則是根軌跡分支的會合點或分離點。

2.當K從零變到∞時，根軌跡全部在根平面（s平面）的左半部分，所以系統(tǒng)總是穩(wěn)定的。3.根軌跡起始于開環(huán)極點而終止于開環(huán)零點

4.確定漸近線要包括兩個方面：漸近線的傾角和漸近線與實軸的交點。注意：式6—17（197頁）、式6—21（198頁）

5.確定根軌跡的出射角和入射角對于某些系統(tǒng)，它的開環(huán)極點和開環(huán)零點可能是共軛復數(shù)。

6.如果根軌跡位于實軸上兩個相鄰的開環(huán)極點之間，則這兩個極點之間必定存在分離點；同樣，如果根軌跡位于實軸上兩個相鄰的開環(huán)零點之間（其中一個零點可位于無群遠處）。那么這兩個零點之間必定存在會合點

注意：式6—25（201頁）、6—26（201頁）。

7.兩種確定根軌跡與虛軸交點的方法：⑴利用特征方程來確定根軌跡與虛軸交點；⑵應用勞斯穩(wěn)定判據(jù)來確定根軌跡與虛軸的交點。

8.在系統(tǒng)的開環(huán)傳遞系數(shù)中增加極點對系統(tǒng)的動態(tài)性能是不利的。

9.增加極點的部分將對系統(tǒng)的動態(tài)特性能不利，但可消除或減少穩(wěn)態(tài)偏差，因此對系統(tǒng)的性能要綜合考慮。10在系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中增加零點[例如采用比例微分(PD)控制器或超前校正環(huán)節(jié)]可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。增加極點[例如采用比例積分(PI)控制器或延遲校正環(huán)節(jié)]可以改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。

第七章自動控制系統(tǒng)的設計和校正

第一節(jié)概述

1.系統(tǒng)的結構和參數(shù)已知條件下，分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能，看看是否滿足生產(chǎn)過程的要求。2.性能指標分類：⑴穩(wěn)態(tài)指標。⑵時域動態(tài)指標：上升時間tr、峰值時間tp、超調(diào)量ζ（％）、調(diào)整時間ts、振蕩次數(shù)N和衰減率θ等。⑶頻域動態(tài)指標：開環(huán)頻域指標有相位裕量γ，增益裕量Kg，增益穿越頻率ωc；閉環(huán)頻域指標有諧振峰值Mr，諧振頻率ωr，頻帶寬度0—ωb；放大系數(shù)的增加，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能得到改善，但是動態(tài)性能將因之變壞；校正裝置在控制系統(tǒng)中的位置及其連接方式稱為校正方式；校正裝置的結構和參數(shù)以及校正方式的確定，就是控制系統(tǒng)的校正和設計問題。

3.校正方式：串聯(lián)校正、并聯(lián)校正（較少常用）、局部反饋校正和前饋校正（擾動校正）。

注意：校正的實質(zhì)被認為就是改變系統(tǒng)的零點和極點分布，其中串聯(lián)校正是最常用的一種校正方式；局部反饋校正也是常用的校正方式也稱并聯(lián)校正。

4.校正裝置：超前校正裝置、滯后校正裝置和滯后——超前校正裝置三種。

5.校正裝置的設計：控制系統(tǒng)的校正設計或者說控制系統(tǒng)中校正裝置的設計，主要依據(jù)前面給出的根軌跡法和頻率特性法；①單輸入單輸出的線性定常系數(shù)，如果性能指標以時域形式給出時可利用根軌跡法來設計。②如果性能指標用頻域形式給出時，則可用頻率特性法來設計。第二節(jié)

采用頻率特性法設計串聯(lián)校正裝置

1.超前校正裝置的奈氏曲線為一個處在第一象限的半圓。

注意：①式7—11（221頁）、7—12（221頁）、7—13（221頁）、7—14（222頁）、7—15（222頁）②超前校正裝置是一個高通濾波器（高頻信號通過，低頻信號被衰減）。

2.超前裝置的主要作用：在中頻段產(chǎn)生足夠大的超前相角，以補償原系統(tǒng)過大的滯后相角。

注意：①式7—16（222頁）。②θm=33o+5o=38o，β=（1+sinθm）∕(1-sinθm)=4.17.③式7—22（225頁）、7—23（225頁）、7—24（225頁）。

3.由滯后裝置的奈氏圖可以看出，奈氏曲線為一處于第四象限的。

注意：①式7—25（226頁）、7—26（226頁）。②當ω→∞時，M（ω）→Kp，θ（ω）→0.而ω→0時，M（ω）→∞，θ（ω）→90o。③PI控制器也是一種相位滯后的校正裝置。其最大滯后相角（—90o）在ω=0處。④PI控制器也是一個低通濾波器，頻率越低衰減越小。

4.滯后裝置的作用是減小原系統(tǒng)高頻部分的幅值及伯德圖中的幅值穿越頻率ωc，但保持ωc附近相頻曲線基本不變，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

注意：在ω`c處Go(jw)的相角應等于—180o加上所要求的相位裕量再加5o—12o（補償滯后校正裝置造成的相位滯后）。

5.滯后校正裝置對系統(tǒng)有下列影響：

⑴減小開環(huán)頻率特性在幅值穿越頻率上幅值，從而增大相位裕量，減小諧振峰值。⑵由于減小了頻帶寬度，從而使響應的快速性變差。⑶系統(tǒng)中頻段和高頻段的幅值顯著衰減，從而允許系統(tǒng)提高開環(huán)放大系數(shù)，改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)功能。

注意：式7—29（229頁）、7—31（230頁）、7—32（230頁）、7—33230頁）。

6.局部反饋回路校正裝置Gc（s）常常采用速度反饋（又稱軟反饋）或比例反饋（又稱硬反饋），局部速度反饋（又稱微分反饋）。

第八章

狀態(tài)空間分析法

第一節(jié)

概述

1.微分方程和傳遞函數(shù)就是屬于這種類型描述所采用的數(shù)學模型.2.狀態(tài)空間描述的基本概戀及術語：①狀態(tài)。②狀態(tài)變量。③狀態(tài)向量：若以n個狀態(tài)變量x1(t),x2(t), ?xn(t)為向量x(t)的分量，則x(t)稱為狀態(tài)向量。④狀態(tài)空間：以狀態(tài)變量x1(t),x2(t), ?xn(t)為坐標軸所構成的n維空間，稱為狀態(tài)空間。注意：277頁。

第三篇：自動控制理論考研~個人重點總結

第一章 自動控制系統(tǒng)的基本概念 自動控制定義 1.1 圖1-3 爐溫閉環(huán)控制系統(tǒng)圖；圖1-6，圖1-7閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)

參照第一章課后習題，會描述系統(tǒng)狗狗做原理，并畫出系統(tǒng)結構圖

（可以從反饋，或者輸出倒退系統(tǒng)結構圖，注意被控對象和輸出量的不同；工作原理描述的一般四個步驟：①穩(wěn)定狀態(tài)描述、②擾動或輸入變化、③系統(tǒng)動態(tài)調(diào)節(jié)過程、④達到新的平衡或者回到原穩(wěn)定狀態(tài)）1.2 圖1-8 控制系統(tǒng)結構圖 七個環(huán)節(jié)及其作用 1.3 P6頁 自控系統(tǒng)分類（5種分法）1.4 自控系統(tǒng)性能指標（穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能、暫態(tài)性能）

暫態(tài)性能指標（最大超調(diào)量、上升時間、調(diào)節(jié)時間、振蕩次數(shù)）

第二章 自動控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 常用7種數(shù)學模型 2.1 要求掌握的是電氣系統(tǒng)，熟悉機械系統(tǒng)，了解液壓系統(tǒng)和熱工系統(tǒng) 2.2 小偏差線性化（泰勒一階展開）2.3 P36頁 公式2-61中，Kk時間常數(shù)對應時間形式；公式2-62Kg對應根形式；別弄混記住 P47頁 時滯環(huán)節(jié)基本不涉及，王建輝老師上課也是一筆帶過，本書時滯基本都不怎么涉及，簡單了解即可。

動態(tài)結構圖，基本與系統(tǒng)結構圖方法一致，但比較麻煩，有考的可能性，我只是看了書上講解，并未進行題型擴展，只是了解。

結構圖等效變換是重點：反饋環(huán)節(jié)等效、相加點變位、分支點變位 P57頁 系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的定義 信號流圖：梅森公式

王老師上課留題：2-28(一個運放不用考慮符號問題，兩個運放及其以上要考慮符號問題)

第三章 自動控制系統(tǒng)的時域分析（王老師所說最重要基礎章節(jié)）

這章除3.3.3圖3-18，3.5.3赫爾維茨判據(jù)，3.5.4謝緒愷判據(jù)外基本都是重點，任何公式、定義、圖標、講解實力基本都要熟練掌握，做到心里有數(shù)。課后習題大家也要全會

第四章 根軌跡法

主要會P154頁根軌跡畫法步驟8點 P166頁零度根軌跡（易錯）記住4.3幾節(jié)的最終結論 第五章 頻率法

5.4 典型環(huán)節(jié)的幅相頻率、對數(shù)頻率特性（重點）（尤其是二階振蕩環(huán)節(jié)，2014年考了此部分，之前都沒有過，也不能漏下）5.5 開環(huán)頻率特性（重點）

5.6奈氏判據(jù)（重點）掌握奈氏曲線的畫法 5.7.1 P244四點結論比價重要，其他了解

5.7.2 式5-47 式5-49（下邊近似）式5-52 其他了解

5.8 P247 四個指標 圖5-60，其他了解（5.8.2基本沒考過，但還是要了解）5.9 式5-65 和P256頁上邊 解之得那個公式，其他了解

第六章 控制系統(tǒng)的校正及綜合

（考大題基本就是設計題，不要輕視，一旦出來）6.1.1 簡答題 6.1.2 了解

6.2 串聯(lián)超前或者滯后校正 基本是簡答題或者簡單計算題

涉及到設計題的有超前的P276頁的6點步驟和例6-1，基本要熟悉，有概念，不能一點想法沒有，超前的還能考一考，還有滯后的P282頁6點和例6-2，考的可能性就更小了

P284頁 表6-3 簡答題 6.2.3 了解 6.3.1 簡答題

6.3.2 了解 6.4 簡答題

第七章 非線性系統(tǒng)分析 7.1 簡答題 7.2 簡答題

7.3 會計算描述函數(shù)（這節(jié)書上的基本都要會計算）

7.4 描述函數(shù)法判斷穩(wěn)定性，14年還考了描述函數(shù)法比較那個更精確，書上是沒有的，需要自行擴展 7.5 簡答題

7.6 簡答題，理解書中式（7-32）以及下面六種情況和對應平衡點的叫法

第八章 線性離散系統(tǒng)的理論基礎 8.1 簡答題

8.2 采樣定理和零階保持器

8.3 Z變換 表8-1常用Z變換必記，還有幾個定理；反變換（三種方法）8.4 簡單計算

8.5 脈沖傳函 基礎部分，表8-2，要自己理解，不要死記硬背 8.6 離散時域分析（重點）：14年考了離散系統(tǒng)上升時間、峰值時間、調(diào)節(jié)時間，按連續(xù)系統(tǒng)定義來求。圖8-25，圖8-26，考過要熟悉；穩(wěn)態(tài)誤差的計算 8.7 離散頻域分析（重點）：

8.8 數(shù)字校正：最少拍設計（重點）

上面提到的簡答題可參照圖片

第四篇：自動控制理論題庫B

自動控制理論題庫（B）

一、填空題(本題共50個小題。

1、PC的（系統(tǒng)）程序要永久保存在PC中，用戶不能改變。

2、PLC按（輸入、輸出點數(shù)），可分為小型、中型、大型三類。

3、（I/O單元）是PLC與外圍設備聯(lián)系的橋梁。

4、電力晶體管用作開關時，它工作在（飽和）或截止兩種狀態(tài)。

5、（SPWM）產(chǎn)生的調(diào)制波是等幅、等中心間距、不等寬的脈沖列。

6、三相全控橋整流電路中，在整流過程中，有（2）只晶閘管同時導通。

7、三相全控橋式可控整流電路中，感性負載，控制角為

0≤α≤900

時，輸出電壓為（Ud=2.34

U2Cosα）。

8、在三相四線制中性點直接接地的系統(tǒng)中,為防止電氣設備絕緣損壞而使人身遭受觸電的危險,將電氣設備的金屬外殼與系統(tǒng)中零線相連接,這叫做（保護接零）。

10、導體相對于磁場運動而切割磁力線,或線圈中的磁通發(fā)生的變化時,在導體和線圈中都會產(chǎn)生感應電動勢。這種現(xiàn)象,叫做（電磁感應）。

11、電力系統(tǒng)常用電流保護裝置有：定時限過流保護裝置,反時限過流保護裝置和（過流速斷)保護裝置三種。

12、二級管的伏安特性曲線就是加到二極管兩端的電壓和（通過二極管的電流)之間的關系曲線。

13、安裝帶有瓦斯繼電器的變壓器應使其頂蓋沿瓦斯繼電器氣流方向有（1～1.5%)的升高度。

14、運放的輸出加一級（互補對稱）大電路，來擴大輸出電流

15、引起內(nèi)部過電壓的原因有系統(tǒng)操作故障,電力網(wǎng)中的電容電感元件的參數(shù)的不利組合引起的（諧振)等。

16、蓄電池手動端電池切換器的接線端子與電池的連接應正確可靠,旋轉手柄（順時針)方向旋轉時,應使電池數(shù)增加。

17、拉線開關距地面一般為1.8m,暗裝的插座距地面不應低于（30)cm。

18、二極管的主要參數(shù)有額定整流電流、最高反向(工作電壓)、最高工作頻率。

19、露天安裝的變壓器與火災危險場所的距離不應小于（10)米。

20、觸發(fā)器在某一時刻的輸出狀態(tài)不僅和當時的輸入端輸入狀態(tài)有關，而且還和在此之前的（輸出狀態(tài)）

有關。

21、（星---三角降壓起動）是指電動機在起動時其定子繞組接成Y形,待轉速升高到接近額定轉速時再將它換成△形。

22、根據(jù)電路狀態(tài)轉換情況的不同，時序邏輯電路可分為

（同步時序邏輯電路）

和

（異步時序邏輯電路）。

23、照明線路導線截面的選擇一般應符合導線允許的電流密度和溫升、機械強度（）、線路允許（電壓損失)等原則。

24、變壓器的（差動)保護是按循環(huán)電流原理設計的一種保護。

25、三極管有兩種類型,即PNP型和（NPN)型。

26、晶閘管導通期間所對應的角稱為（導通角)，它的值越大，負載上的輸出電壓越高。

27、架空線路的導線最低點到連接導線兩個固定點的直線的垂直距離稱為（弛度)。

28、安裝變電所的母線時，如果母線直線段的長度過大時，應有（脹縮)連接。

29、三相負載接在三相電源上，若各相負載的額定電壓等于電源線電壓1/，應作（星形)連接。

30、繼電保護裝置由測量環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、（執(zhí)行環(huán)節(jié))三個基本環(huán)節(jié)組成。

31、電流的三段保護：<1>無時限電流速斷保護;<2>帶時限電流速斷保護;<3>（過電流保護)。

32、當異電電動機的機械負載減小時,它的轉速上升,電樞反電動勢（增大)。

33、導體長期發(fā)熱允許電流決定于導體表面的放熱能力和導體（電阻)。

34、只有（△)接法的異步電動機才能采用Y/△起動。

35、晶體三極管工作在放大狀態(tài)時,發(fā)射極加（正向)電壓。

36、單板機主要應用于數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、（工業(yè)控制)等。

37、電力拖動系統(tǒng)包括：傳輸機械能的傳動機構和按生產(chǎn)機械要求控制作為原動力的電動機以及（電動機運轉)的控制設備。

38、順序控制是操作次序按事先規(guī)定的順序逐次進行各個階段的控制,這種順序控制多用于發(fā)電機的并列和（解列)及自動電梯等方面。

39、交磁放大機控制繞組的（電差接法)是將給定電壓與反饋電壓之差作為控制繞組的輸入信號。

40、在直流電動機的三相全控橋式反并聯(lián)可逆系統(tǒng)中,為了滿足調(diào)速和快速制動的要求,對晶閘管裝置要求能工作在晶閘管整流和（有源逆變)兩種工作狀態(tài)。

41、瓦斯保護是根據(jù)變壓器內(nèi)部故障時會（產(chǎn)生出氣體)這一特點設置的。

42、（作業(yè)時間)是指直接用于完成生產(chǎn)任務，實現(xiàn)工藝過程所消耗的時間，按其作用可分為基本時間與輔助時間。

43、在串聯(lián)穩(wěn)壓電路中,如果輸入電壓上升,調(diào)整管壓降（跟著上升)，才能保證輸出電壓不變

44、常用的脈沖信號波形有矩形波；三角波；和（鋸齒波)。

45、直流發(fā)電機的電磁轉矩是（制動轉矩)，其方向與電樞旋轉方向相反。

46、晶閘管一直流電機調(diào)速系統(tǒng)的三個靜態(tài)指標是調(diào)速范圍、靜差率和（平滑系數(shù))。

47、晶閘管中頻裝置主要由整流器、逆變器和（觸發(fā)控制)電路所組成。

48、電流互感器二次接地屬于保護接地，防止一次絕緣擊穿，二次串入（高壓)威脅人身安全，損壞設備。

49、為了確保保護裝置有選擇地動作，必須同時滿足（靈敏度)和動作時間相互配合的要求。

50、在變壓器耦合式放大器中，變壓器對直流不起作用，前后級靜態(tài)工作點（互不影響)。

二、判斷題（正確的打“√”，錯誤的打“×”。

51、可逆調(diào)速系統(tǒng)主電路的電抗器是均衡電抗器，用來限制脈動電流。（∨）

52、在兩組晶閘管變流器反并聯(lián)可逆電路中，必須嚴格控制正、反組晶閘管變流器的工作狀態(tài)，否則就可能產(chǎn)生環(huán)流。（∨）

53、調(diào)速系統(tǒng)中采用比例積分調(diào)節(jié)器，兼顧了實現(xiàn)無靜差和快速性的要求，解決了動態(tài)和靜態(tài)對放大倍數(shù)要求的矛盾。（∨）

54、開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)對于負載變化引起的轉速變化不能自動調(diào)節(jié)，但對其他外界干擾是能自我調(diào)節(jié)的。（×）

55、轉速負反饋調(diào)速系統(tǒng)能夠有效地抑制一切被包圍在負反饋環(huán)內(nèi)的擾動作用。（∨）

56、調(diào)速系統(tǒng)中的電流正反饋，實質(zhì)上是一種負載轉矩擾動前饋補償校正，屬于補償控制，而不是反饋控制。（∨）

57、15°--

45°的轉角桿,一般采用雙橫擔。

（√)

58、1KV以下電纜可用1KV搖表測量絕緣電阻。

（√)

59、在電纜引出端,終端以及中間接頭和走向變化的地方應掛指示牌。

（√)

60、絕緣厚度增加一倍,耐壓強度也增加一倍。

（×)

61、蓄電池室的照明燈具可用普通電燈開關控制。

（×)

62、旋轉電機供電電源可以直接與“二線一地”制線路相連。

（×)

63、繞制高頻電感線圈,一般是用多股式空心導線。

（√)

64、亨利是感抗的單位。

（×)

65、在10KV高壓無遮欄帶電體附近工作,人體或所攜工具與帶電體間的最小安全距離為0.7米。

（√)

66、電纜在進行直流耐壓試驗時,升壓速度要快。

（×)

67、在圖I-3中，當S接通后，燈泡H1將較原來明亮。

（×)

68、在用兆歐表測試前，必須使設備帶電，這樣，測試結果才準確。

（×)

69、電氣設備中銅鋁接頭不能直接連接。

（√)

70、鋁母線接觸面可以用砂紙(布)加工平整。

（×)

71、放電纜時，電纜可以從電纜盤的上端或下端放出。

（×)

72、單位長度電力電纜的電容量與相同截面的架空線相比，電纜的電容量小于輸電線路。（×)

73、可編程序控制器(PC)是由輸入部分、邏輯部分和輸出部分組成。（√)

74、微處理器(CPU)是PC的核心，它指揮和協(xié)調(diào)PC的整個工作過程。（√)

3、PC的存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器兩大類。前者一般采用RAM芯片，而√后者則采用ROM芯片。（×)

75、梯形圖必須符合從左到右、從上到下順序執(zhí)行的原則。（√)

76、梯形圖中的各軟繼電器，必須是所用機器允許范圍內(nèi)的軟繼電器。（√)

77、輸入繼電器用于接收外部輸入設備的開關信號，因此在梯形圖程序中不出現(xiàn)其線圈和觸點。

（√）

78、各種耦合方式的放大電路，各級Q點都可以單獨計算（×）

79、PC輸入部分的作用是處理所取得的信息，并按照被控制對象實際的動作要求做出反應。（√)

80、在PC的梯形圖中，軟繼電器的線圈應直接與右母線相連，而

不能直接與左母線相連（√)。

81、變壓器器身裝入油箱后,應立即注入變壓器油。

（√)

82、額定電壓相同的交直流繼電器可以互相代替。

（×)

83、如圖是一三相變壓器原、副繞組的聯(lián)接圖,該變壓器的接線組別是Y/Y--12。

（√)

84、硅穩(wěn)壓二極管是利用它的反向擊穿性來進行穩(wěn)壓的。

（√)

85、《全國供用電規(guī)則》規(guī)定10KV以下電壓波動范圍為9.3--10.7KV。

（√)

86、介電常數(shù)是同一電容器中用某一物質(zhì)作為電介質(zhì)時的電容和其中為真空時的電容的比值。

(√)

87、防酸隔爆式鉛蓄電池的防酸隔爆栓,在蓄電池充電時應取出,以便酸氣排泄流通。

（×)

88、儀表的準確等級為0.1級,則基本誤差為小于0.1。

（×)

89、用電管理中“三電”是指計劃用電、節(jié)約用電和安全用電。

（√)

90、晶體管的內(nèi)部結構分為三個區(qū),即發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)；兩個結為發(fā)射結和集電結。（√)

91、登桿用的腳扣靜拉力試驗周期為一年一次。

（×)

92、發(fā)電廠、變電所裝設限流電抗器的目的是限制短路電流。

（√)

93、雙閉環(huán)直流自動調(diào)速系統(tǒng)包括電流環(huán)和轉速調(diào)節(jié)環(huán)。電流環(huán)為外環(huán)，轉速環(huán)為內(nèi)環(huán)，兩環(huán)是串聯(lián)的，又稱為串級調(diào)速。（×）

94、當用直埋方式敷設地下電纜線路時,在可能受到車輛及其他重物壓力的場所,規(guī)定埋深大于1.2米。

(√)

95、為了消除接觸器、繼電器等的直流線圈在繼電后由自感電勢所引起的火花,通常用電容器作為線圈放電回路元件。

（×)

96、3--10KV三相交流電動機的過負荷和短路故障保護應采用定時限過電流保護裝置。(×)

97、管型避雷器如果安裝不當,不但不能起到保護作用,有時還會引起事故。正確的安裝位置是將管型避雷器的開口端固定。

（×)

98、3--10KV油浸紙絕緣電力電纜直流耐壓試驗的標準試驗電壓值是6倍額定電壓值,直流耐壓試驗持續(xù)標準時間值是5分鐘。

（√)

99、三相同步發(fā)電機的定子繞組通常用星形接法,這是因為星形接法可以使發(fā)電機的線電壓和線電流不存在偶數(shù)諧波。

(×)

100、直流電動機的電樞電阻很小,所以一般不允行全壓啟動,常采用在電樞回路串聯(lián)電阻或降壓的起動方法,來減小起動電流。

（√)

101、通過手動開關或自動電器使異步電動機定子繞組與交流電源斷開并與直流電源接通,電動機迅速停車,此制動方法是反接制動。

（×)

102、實現(xiàn)同一個控制任務的PC應用程序是唯一的。（×）

103、多級放大電路是由三個以上的單極放大電路組成。（×）

104、共模抑制比反映了運放對差模信號的控制能力（×）

105、三相異步電動機定子串電阻降壓起動的目的是減少線路壓降。

（√)

106、起重運輸機械的滑觸線支架裝高距地面距離大于5米時,可不接地。

(×)

107、變壓器的損耗可分為不變損耗和鐵損。

（×)

108、電梯的各種安全保護開關安裝時,應固定牢靠且必須采用焊接固定。

（×)

109、數(shù)個恒流源并接時，其總電流不能用基爾霍夫電流定律求解。

（×)

110、測量分流器的電阻應使用單臂電橋來測量，而測量阻值為200Ω的標準電阻應使用雙臂電橋來測量。

（×)

111、直流電位差計是利用直流補償原理制成的一種儀器。

（√)

112、當測量直流大電流時，可在儀表內(nèi)或儀表外附加一個串聯(lián)的小電阻，然后再串入電路中，稱為分流器法。

（×)

113、雙回路電源的核相，常采用方法有：采用核相桿進行核相，用PT核相，用電容核相。（×)

114、一般單臂電橋測量范圍是10Ω～106Ω。

（√)

115、測量晶閘管輸出電壓時，電動系儀表比整流系儀表的示值更接近實際值。

（√)

116、晶閘管觸發(fā)電路的脈沖前沿要陡，前沿上升時間不超過10μs。

（√)

117、在帶電感性負載的單相半控橋及三相半控橋電路中，不應接續(xù)流二極管。

（×)

118、避雷器的額定電壓應比被保護電網(wǎng)電壓稍高一些好。

（×)

119、運行中的變壓器油，如果失去透明度和熒光，則說明其中含有游離碳等雜質(zhì)。

（√)

120、絕緣油在取樣時必須慮環(huán)境的影響。

（√)

121、1600kVA以下的變壓器其平衡率，相為5％，線為2％。

（×)

122、發(fā)電廠、變電所裝設并聯(lián)電抗器的目的是為了電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整。

（√)

123、電抗器和消弧線圈的直流電阻與同溫下產(chǎn)品出廠值比較，相應變化不應大于20%。

（√)

124、并聯(lián)電容器的補償方法可分為個別補償、分散補償和集中補償三種。

（√)

125、浮充電的目的是使蓄電池經(jīng)常能保持滿足負載要求的容量，保證有可靠的電源。（√)

126、沒有釋放源而且不可能有易燃物質(zhì)侵入的區(qū)域為0區(qū)防爆場所。

（×)

127、在爆炸性氣體環(huán)境1區(qū)、2區(qū)內(nèi)，自動開關延時過電流脫扣器的整定電流為1.25倍工作電流。

（√)

128、變壓器的縱聯(lián)差動保護,是將變壓器初級和次級電流的數(shù)值和相位進行比較而構成的保護裝置。

（√)

129、載流導體的熱穩(wěn)定性是指載流導體耐受短路電流熱效應而不致?lián)p壞的能力。

（√)

130、平行導線中通過同向電流時,導線互相排斥。

（×)

131、測量晶闡管輸出電壓時,電動系儀表比整流系儀表的示值更接近實際值。

(√)

132、當直流發(fā)電機的負載電流不變時,表示其端電壓與勵磁電流之間變化關系的曲線稱為外特性曲線。

（×)

133、分相式單相電動機的旋轉方向是可以改變的。

（√)

134、交磁放大機的負載是直流發(fā)電機的勵磁繞組,則交磁放大機的補償程度應調(diào)得稍過一些。

（×)

135、電抗器三相垂直排列安裝時,中間一相線圈的繞向應與上下兩相相反。

（√)

136、開關電路中的“與”門和“或”是相對的,即負“與非”門就是正“或非”門;正“或非”門就是負“與非”門。

（√)

137、當采用移動電刷位置的方法來改善換向條件,減小電刷與換向器間的火花時,對直流發(fā)電機應順電機旋轉方向來移動電刷;對直流電動機應逆電機旋轉方向來移動電刷。

（√)

138、直流放大器的主要參數(shù)是放大倍數(shù),輸入電阻和漂移。

（√)

139、串激電動機在制動方法中,也有再生發(fā)電制動。

（×)

140、在可控硅-電動機調(diào)速系統(tǒng)中,為了補償電動機端電壓降落,應采用電壓正反饋。

(×)

141、電視、示波器等電子顯示設備的基本波形為矩形波和鋸齒波。

（√)

142、如果被拖動的機械需要較高的起動轉矩應選用高轉差率型異步電動機與它配套。（×)

143、母線與電抗器端子的連接,當其額定電流為1500安及以上時,應采用磁性金屬材料制成的螺栓。

（×)

144、可控硅整流裝置觸發(fā)系統(tǒng)性能的調(diào)整如：定相、調(diào)零、調(diào)節(jié)幅值、開環(huán)、閉環(huán)、脈沖性鎖、載流保護等，可根據(jù)調(diào)試儀器使用情況任意進行。

（×)

145、用有載調(diào)壓變壓器的調(diào)壓裝置調(diào)整電壓時,對系統(tǒng)來說補償不了無功不足的情況。（√)

146、對稱的三相輸電系統(tǒng)中沒有諧波分量。

（×)

147、用做觀察和記錄的沖擊波放電瞬間變化的脈沖現(xiàn)象的儀器是高壓示波器。

（√)

148、國際電工委員會標準規(guī)定高壓測量的誤差不大于±3%。

（√)

149、高壓開關設備的接地裝置的接地電阻R≤10Ω。

（√)

150、閥型避雷器裝在變配電所母線上的接地裝置的接地電阻R≤10Ω。

（×)

151、邏輯代數(shù)計算1+1=1,A+A=1。

（×)

152、所謂開門電平是指保證輸出為額定低電平時的最小輸入電平。

（√)

153、電力變壓器低壓線圈一般是布置在高壓線圈的里邊,即靠近鐵芯,這主要是從磁場的分布方向來考慮的。

（×)

154、電子式極化可發(fā)生在一切電介質(zhì)中,極化消耗能量。

（×)

155、電力系統(tǒng)的功率分布也稱為潮流分布。

（√)

156、磁力線是磁場中實際存在著的若干曲線，從磁極N出發(fā)而終止于磁極S。

（×)

157、兩個固定的互感線圈，若磁路介質(zhì)改變，其互感電動勢不變。

（×)

158、渦流產(chǎn)生在與磁通垂直的鐵心平面內(nèi)。

（√)

159、當放大器輸出接入負載Rfz時，其交流輸出電阻的大小等于Rc與Rfz的并聯(lián)值。（×)

160、由于硅穩(wěn)壓管的反向電壓很低，所以它在穩(wěn)壓電路中不允許反接。

（×)

161、帶有放大環(huán)節(jié)的穩(wěn)壓電源，其放大環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)越大，輸出電壓越穩(wěn)定。

（√)

162、凡具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)的器件都可構成二進制計數(shù)器。

（√)

163、晶閘管逆變器是一種將直流電能轉變?yōu)榻涣麟娔艿难b置。

（√)

164、同步電動機的定子繞組與三相異步電動機的定子繞組的排列和接法不一樣。

（×)

165、電爐變壓器和普通變壓器相比，具有較高的機械強度和過載能力。

（√)

166、所謂接線系數(shù)是指繼電器中電流與電流互感器一次電流之比。

（×)

167、變壓器的零序保護是線路的后備保護。

（√)

168、變壓器的縱聯(lián)差動保護，由變壓器兩側的電流互感器及電流繼電器等構成。

（√)

169、對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性干擾最嚴重的是發(fā)生三相短路故障。

（√)

170、電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，系統(tǒng)頻率會降低，電流電壓的相位角也會增大。（×)

三、單項選擇題（本題共120個小題。

171、兆歐表有三個測量端鈕，分別標有L、E和G三個字母，若測量電纜的對地絕緣電阻，其屏蔽層應接(C)。

A.L端鈕

B.E端鈕

C.G端鈕172、1kV及以下架空線路通過居民區(qū)時，導線與地面的距離在導線最大弛度時，應不小于（B)。

A.5m

B.6m

C.7m173、微型計算機的核心部分是：（C）

A、存儲器

b、輸入設備

c、中央處理器

174、在PC中，用戶可以通過編程器修改或增刪的是：（B）

A、系統(tǒng)程序

b、用戶程序

c、任何程序

175、下列電路屬于單極型器件集成的應是（C）

A、TTL集成電路；

B、HTL集成電路；

C、MOS集成電路

176、對邏輯函數(shù)進行化簡時，通常都是以化簡為（C）表達式為目的。

A、或非；

B、與非

C、與或

177、下列三組邏輯運算中，全部正確的一組是（A）

A、=+，A+BC=（A+B）（A+C）；

B、A+B=+，（AB）C=A（BC）；

C、A+BC=AB+BC，A（B+C）=AB+AC178、有一內(nèi)阻可以忽略不計的直流電源，輸送電流給兩串聯(lián)的電阻Ra、Rb。當Ra電阻為90Ω時，短接Ra后電路中的電流是從前的4倍，則電阻器Rb的阻值為(A)。

A.30Ω

B.60Ω

C.180Ω

D.260Ω

179、一般鉗形表實際上是由一個電流互感器和一個交流(B)的組合體。

A.電壓表

B.電流表

C.頻率表

180、在拖運變壓器時，設備的傾斜不得超過（A)。

A.15°

B.30°

C.45°

181、電動機采用Y-Δ啟動法，這種方法適用于運行時三角形接法的電動機，其啟動電流是直接啟動的（B)。

A.1/2

B.1/3

C.1/√3182、目前，大容量的整流元件一般都采用（B)材料制造。

A.鍺

B.硅

C.砷

183、兩只電阻器,額定功率不同,但額定電壓相同,當它們并聯(lián)時,功率較大的電阻器（A)。

A．發(fā)熱量較大

B．發(fā)熱量較小

C．與功率較小的電阻器發(fā)熱量相同

184、用萬用表R×100歐姆檔測量一只晶體管各極間正、反向電阻,都呈現(xiàn)很小的阻值,則這只晶體管（A)。

A．兩個PN結都被擊穿

B．兩個PN結都被燒斷了

C．只有發(fā)射極被擊穿

185、直流母線涂漆顏色規(guī)定為:正極涂（B)。

A．紅色

B．赭色

C．黃色

D．黑色

186、變壓器身檢查時,當空氣的相對濕度不超過65%時,器身露在空氣中的時間不得超過(C)小時。

A．10

B．12

C．16187、設備對地電壓在（B)以上者稱為高壓,以下的全稱為低壓。

A．250V

B．1000V

C．10000V188、并列敷設的電纜,其中間接頭盒位置（A)。

A．須相互錯開

B．并起裝設

C．視現(xiàn)場而定

189、一般接地體頂面埋設深度最少為（B)米。

A．0.5

B．0.6

C．0.7

D．0.8190、變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時的主保護是（A)動作。

A.瓦斯

B.差動

C.過流

191、電力變壓器，一、二次繞組對應電壓之間的相位關系稱為（A)。

A.連接組別

B.短路電壓

C.空載電流192、10噸以上的橋式起重機的滑觸線,應采用規(guī)格不小于（A)毫米的角鋼。

A．50×50×5

B．40×40×4

C．30×30×3193、線路或設備停電檢修時，臨時接地應使用（A)。

A.截面不小于25mm2的多股軟銅線

B.截面不小于1.5mm2的銅芯絕緣導線

C.截面不小于6mm2的銅芯線

194、感應耐壓試驗，采用電壓頻率為（B)。

A.50Hz

B.100Hz～400Hz

C.10000Hz以上

195、獨立避雷針與配電裝置的空間距離不應小于（A)。

A.5m

B.8m

C.10m196、整立鐵塔過程中，隨塔身開起所需牽引力越來越小，這是因為（B)。

A.重力不斷改變

B.重心矩(阻力矩)的力臂不斷變小，拉力也不斷變小

C.重心始終不變

197、安裝線夾時，在導線上應先纏繞鋁包帶，纏繞方向與外層導線繞向（A)。

A.一致

B.相反

C.任意

198、敷設于水中的電纜，必須貼于水底，有條件時宜埋入河床（A)以下。

A.0.5m

B.0.8m

C.1m199、架空線路竣工驗收時，應以額定電壓對線路沖擊合閘（B)次。

A.5

B.3

C.1200、三相異步電動機當轉差率為1時，此電動機為（C)狀態(tài)。

A.制動狀態(tài)

B.同步運行狀態(tài)

C.開始啟動狀態(tài)

201、高壓設備發(fā)生接地時，為了防止跨步電壓觸電，室外不得接近故障點（C)以內(nèi)。

A.3m

B.5m

C.8m202、在操作閘刀開關時，動作應當（A)。

A.迅速

B.緩慢

C.平穩(wěn)

203、電力變壓器的短路電壓一般規(guī)定為額定電壓的（A)。

A.4.5％～6％

B.2％～3％

C.8％～10％

204、真空斷路器滅弧室的玻璃外殼起（C)作用。

A.真空密封

B.絕緣

C.真空密封和絕緣雙重

205、多油斷路器內(nèi)部需干燥時，干燥最高溫度不宜超過（C)。

A.110oC

B.100oC

C.85oC206、電流互感器的容量通常用額定二次負載（A)來表示。

A.阻抗

B.電壓

C.電流

207、在串勵電動機中,使勵磁回路中電阻增大,則電動機轉速（B)。

A．不變

B．上升

C．下降

208、熱繼電器的主要作用是（A)。

A．過載保護

B．短路保護

C．過電壓保護

209、在R、L、C串聯(lián)的正弦電路中,端電壓和電流同相時,參數(shù)L、C與角頻率ω的關系是（B)。

A．ωL2C2=1

B．ω2LC=1

C．ωLC=1210、六極繞線式三相異步電動機,若定子電源頻率為50HZ,轉子轉速為900n/min,則轉子電勢頻率為（C)HZ。

A．10

B．50

C．5211、三相異步電動機,在額定恒定轉矩負載下運行若降低電源電壓,則電機的溫度將會（A)。

A．升高

B．降低

C．不變

212、當負載轉矩是三相△接法電動機直接起動轉矩的1/2時,降壓起動設備應選用（B)。

A．Y--△起動

B．自耦降壓起動

C．串電阻起動

213、電壓互感器實際上是降壓變壓器,其原副方繞組的匝數(shù)及導線截面的情況是（A)。

A．原方匝數(shù)多,導線截面小

B．副方匝數(shù)多,導線夫面小

C．原方匝數(shù)多,導線截面大

214、在正弦交流電阻電路中，正確反映電流電壓之間的關系式是（C)。

A.i＝U/R

B.i＝Um/R

C.i＝u/R215、若正弦交流電壓和電流的最大值分別是Um(V)和Im(A)時，則視在功率的表達式為（A)。

A.UmIm/2

B.UmIm/

C.UmIm216、R、L、C串聯(lián)的正弦交流電路的諧振頻率f為（B)。

A.2π

B.1/2π

C.1/2πLC217、在純電阻電路中，電路的功率因數(shù)cos為（A)。

A.1

B.0.9

C.0.69

D.5218、電動系功率表采用（B)方法改變電壓量程。

A.線圈抽頭

B.改變附加電阻

C.加二極管

219、單臂電橋,又叫惠斯登電橋,是用來測量（C)的儀器。

A．電壓

B．電流

C．電阻

220、三相電動機,正反向起動與停止控制電路中,當一個接觸器的觸頭熔焊與另一個接觸器吸合時,將發(fā)生短路,能夠防止這種短路的保護環(huán)節(jié)是（B)。

A．接觸器聯(lián)鎖

B．復合按扭聯(lián)鎖

C．行程開關聯(lián)鎖

221、裸導體的長期允許工作溫度一般不超過（A)℃。

A．70

B．80

C．90222、三相電動機,當繞組聯(lián)成星形接于UL=380伏的三相電源上,或繞組聯(lián)成三角形接于UL=220伏的三相電源上,在這兩種情況下,從電源輸入的功率（A)。

A．相等

B．差倍

C．差3倍

223、磁電式儀表用于測量（A)電,測量的是平均值。

A．直流、B．交流、平均值

C．交流、有效值

224、為了把電壓表的測量范圍擴大至100倍,倍率器的電阻值是表內(nèi)阻的（C)倍。

A．1/100

B．1/99

C．99225、在并聯(lián)諧振電路中,電路總電流達到（B)。

A．最大

B．最小

C．等于0226、調(diào)整高壓開關的觸頭時,常用（A)的塞尺檢查觸頭接觸面的壓力。

A．0.05mm×10mm

B．0.06mm×10mm

C．0.04mm×10mm227、電機溫升試驗的目的是考核電機的（A)。

A．額定輸出功率

B．轉子的機械強度

C．繞組的絕緣強度

228、一臺自耦變壓器,若輸出電壓為0--250伏,當需要輸出36伏電壓時,從安全角度考慮（A)。

A．應從零線一側輸出

B．應從相線一側輸出

C．兩者都行

229、在運行中的配電盤上檢驗儀表,當斷開電壓回路時,必須（B)以防止電壓被電壓互感器變換到其高壓側。

A．斷開二次回路

B．取下二次回路的保護器

C．斷開互感器兩側保險

230、交直流電源線的接線盒,終端盒的金屬外殼穿線的鋼管應該（C)。

A.與大地絕緣

B．同接地部分隔開

C．接地或接零

231、當中性點不接地系統(tǒng)中發(fā)生一相接地事故,其電網(wǎng)一點接地的運行時間不超過（C)小時。

A．半

B．1

C．2232、對于小電流接地系統(tǒng),其接地電阻值不應大于（B)歐。

A．5

B．10

C．15233、某一臺斷路器控制屏上的HD亮了,說明DL的位置是（A)。

A．合閘

B．斷開

C．預備跳閘

234、鋼管布線,全長超過（C)米,且無彎曲時應裝設接線盒。

A．35

B．25

C．45235、電動機的短路保護,應采用（A)保護裝置,并保證電動機正常起動時不動作。

A．熔斷器

B．定時限過流繼電器

C．自動開關延時脫扣器

236、三相電力變壓器的容量是指（A)。

A．三相輸出視在功率的總和

B．三相中一相輸出的視在功率

C．三相輸出有功功率的總和

237、磁力線上各點的切線方向,與該點的（A)方向一致。

A．磁場

B．電場

C．電磁場

238、在交直流低壓配電屏內(nèi),母線及其分支線,其不同極的裸露載流部分之間的電氣間隙不應小于（B)毫米。

A．10

B．12

C．15239、配電盤、成套柜單獨或成列安裝時,其垂直度的允許偏差為（B)。

A．1/1000

B．1.5/1000

C．2/1000240、戶內(nèi)布線,在線路穿過墻壁時,應用瓷管保護,且瓷管兩端應伸出墻面不小于（B)毫米。

A．5

B．10

C．15241、在正常情況下,接觸器E形鐵芯中柱極面間在鐵芯閉合后,保持0.1--0.2毫米的氣隙,其作用是（C)。

A．減少鐵損,降低鐵芯溫度

B．增大勵磁電流,以利吸合C．削弱剩磁,避免斷電后銜鐵粘接。

242、用兩只瓦特表測量三相負載的總功率時(即兩表法),假如接法是正確的,但其中一個瓦特表的指針反向方向偏移,這說明功率輸送的方向與預計的方向相反,這只瓦特表應該（C)。

A．把電源的兩個接頭對換

B．把負載的兩個接頭對換

C．把瓦特表電流線圈的兩個接頭對換

243、避雷器的帶電部分低于（C)米時,應設遮攔。

A．2

B．2.5

C．3244、嚴禁電流互感器二次回路（C)運行。

A．裝設熔斷絲

B．短路

C．開路

245、電力系統(tǒng)發(fā)生短路會引起（B)。

A.電流增大，電壓不變

B.電流增加，電壓降低

C.電壓升高，電流增大

246、高壓電路發(fā)生三相短路時，其短路沖擊電流有效值Ish的經(jīng)驗計算公式為（B)。

A.Ish＝2.55Ik

B.Ish＝1.51Ik

C.Ish＝1.94Ik247、35kV電壓互感器大修后，在20℃時的介電損耗不應大于（C)。

A.2.5％

B.3.0％

C.3.5％

248、用工頻耐壓試驗可以考核變壓器的（C)。

A.層間絕緣

B.匝間絕緣

C.主絕緣

249、用于把矩形波脈沖變?yōu)榧饷}沖的電路是（B)。

A.Rc耦合電路

B.微分電路

C.積分電路

250、改變單結晶體管觸發(fā)電路的振蕩頻率一般采用（B)。

A.變Re

B.變C

D.變L251、直流電機的換向電流愈大，換向時火花（A)。

A.愈強

B.愈弱

C.不變

252、直流電機帶上負載后，氣隙中的磁場是（C)。

A.由主極磁場和電樞磁場疊加而成的B.由主極磁場和換向磁場疊加而成的C.由主極磁場、換向磁場和電樞磁場疊加而成的253、并勵直流電動機運行時，其負載電路（C)。

A.不能短路

B.可以短路

C.不能突然短路

1325

A.轉速負反饋

B.電流截止負反饋

C.轉速正反饋

255、同步電動機轉子磁極表面的籠型繞組是為了（C)設置的。

A.改善功率因素

B.增加電磁轉矩

C.啟動

256、中頻爐運行時，其線圈中通入交流電的頻率為（B)。

A.50Hz

B.150Hz～450Hz

C.500Hz257、對于二相差式保護接線方式；當一次電路發(fā)生三相短路時，流入繼電器線圈的電流是電流互感器二次電流的（A)。

A.倍

B.2倍

C.2倍

258、定時限過流保護動作時限的級差一般為（A)。

A.0.5s

B.0.7s

C.1.5s

D.3s259、若發(fā)現(xiàn)變壓器的油溫較平時相同負載和相同冷卻條件下高出（B)時，應考慮變壓器內(nèi)部已發(fā)生故障。

A.5℃

B.15℃

C.10℃

D.20℃

260、并列運行的變壓器，其容量為（B)kVA及以上時，應裝設差動保護，以代替電流速斷保護。

A.2000

B.5600

C.6300

D.7500261、當高壓電動機過負荷保護作用于跳閘時，其繼電保護接線方式應采用（C)。

A.三角形接線

B.星形接線

C.兩相差或兩相V形接線

262、自動重合閘中電容器的充電時間一般為（A)。

A.1.5s～2.5s

B.0.5s～0.7s

C.5s～10s263、與介質(zhì)的磁導率無關的物理量是（C)。

A.磁通

B.磁感應強度

C.磁場強度

264、線圈中的感應電動勢大小與線圈中（C)。

A.磁通的大小成正比

B.磁通的大小成反比

C.磁通的大小無關

265、乙類功率放大器所存在的一個主要問題是（C)。

A.截止失真

B.飽和失真

C.交越失真

266、穩(wěn)壓二極管的反向特性曲線越陡（B)。

A.穩(wěn)壓效果越差

B.穩(wěn)壓效果越好

C.穩(wěn)定的電壓值越高267、17化成二進制數(shù)為（A)。

A.10001

B.10101

C.10111268、邏輯表達式A+AB等于（A)。

A.A

B.1+A

C.1+B269、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器原來處于“1“態(tài)，想讓它翻轉為“0“態(tài)，可采用觸發(fā)方式是（A)。

A.單邊觸發(fā)

B.計數(shù)觸發(fā)

C.多邊觸發(fā)

270、“異或“門電路的邏輯功能表達式是（C)。

A.P＝

B.P＝

C..P＝

271、在三相半波可控整流電路中，每只晶閘管的最大導通角為（C)。

A.30o

B.60o

C.120o272、接戶線在負荷電流不超過導線安全載流量的情況下,10米以內(nèi)銅導線的最小截面是（A)mm2。

A．2.5

B．4

C．6273、變壓器的鐵芯必須（A)。

A．一點接地

B．兩點接地

C．多點接地

274、下列繼電器中用作距離保護的測量元件是（C)。

A．電流繼電器

B．電壓繼電器

C．阻抗繼電器

275、調(diào)速系統(tǒng)主電路如果為三相半波整流電路,則主電路電流的檢測應采用（A)。

A．間接測量法

B．直接測量法

C．曲折測量法

276、對35KV的電纜進線段要求在電纜與架空線的連接處裝設（C)。

A．放電間隙

B．管型避雷器

C．閥型避雷器

277、單相半波整流電路的直流輸出電壓值是交流電壓值的（C)倍。

A．0.9

B．1.17

C．0.45278、微分電路是以（C)為輸出端。

A．電容

B．電抗

C．電阻

279、單相設備接在三相線路中,其中最大負荷相的設備容量不超過三相平均設備容量的（B)%,則可以認為該三相負荷是平衡的。

A．10

B．15

C．20280、突然停電將產(chǎn)生大量廢品,大量減產(chǎn),在經(jīng)濟上造成較大損失的用電負荷為（B)。

A．一級負荷

B．二級負荷

C．三級負荷

281、直流電位差計在效果上等于（C)的電壓表。

A．電阻為零

B．內(nèi)阻較小

C．內(nèi)阻為無窮大

282、測速發(fā)電機為了提高線性和精度,因此希望負載阻抗要（C)。

A．較小

B．適中

C．較大

283、在自動控制系統(tǒng)中用作信號元件的,應采用（B)。

A．伺服電動機

B．測速發(fā)電機

C．交磁旋轉放大機

284、同步電動機中,三相繞組所產(chǎn)生旋轉磁場的特點是（B)。

A．轉速與勵磁磁極的轉速相同,但轉向相反

B．轉速與勵磁磁極的轉速相同,轉向也相同

C．轉速與勵磁磁極的轉速不相同,但轉向相同

285、對于直流電動機負載時,交磁放大機的欠補償應調(diào)到（A)。

A．多欠一些

B．少欠一些

C．不欠

286、當電源內(nèi)阻為R0

時,負載R1

獲得最大輸出功率的條件是（C)。

A．R1

R0

B．R1

R0

C．

R1

=

R0287、閥型避雷器之所以稱為閥型的原因,是因為在大氣過電壓時,它允許通過很大的（B)。

A．額定電流

B．沖擊電流

C．短路電流

288、當晶體三極管的兩個PN結都反偏時,則晶體管處于（C)。

A．飽和狀態(tài)

B．放大狀態(tài)

C．截止狀態(tài)

289、A系列龍門刨床主拖動系統(tǒng)中采用的穩(wěn)定環(huán)節(jié)是（B)。

A．變壓器穩(wěn)定環(huán)節(jié)

B．橋形穩(wěn)定環(huán)節(jié)

C．阻容穩(wěn)定環(huán)節(jié)

290、兩個晶闡管串聯(lián)連接的單相橋式半控整流電路,它所需的觸發(fā)裝置是（A)。

A．兩套觸發(fā)裝置

B．一套觸發(fā)裝置

C．四套觸發(fā)裝置

四、計算題（本題共10個小題。

291、設某工廠有一臺320千伏安的三相變壓器,該廠原有負載為210千瓦,平均功率因數(shù)為cosφ=0.69(感性),問此變壓器能否滿足要求?現(xiàn)該廠要發(fā)展,負載需增加到256千瓦,假設平均功率因數(shù)不變,問變壓器容量應為多少?如仍用原變壓器,但采用電容器的補償,問將功率因數(shù)提高到多少才能滿足要求?

解:已知Se1=320(KVA),cosφ=0.69,P1=210(KW),P2=256(KW)

(1)在cosφ1=0.69的情況下,變壓器能夠輸出的有功功率為:

P=Se1cosφ1=320×0.69=220.8(KW)

因P>P1,所以變壓器能夠滿足要求。

(2)當功率因數(shù)不變,負載增加到256千瓦,變壓器容量應為:

Se2=P2/cosφ1=256/0.69=371(KVA)

(3)若用原變壓器,負載為256千瓦,功率因數(shù)應提高到:

cosφ2=P2/Se1=256/320=0.8

答:此時變壓器能滿足要求。當負載增加到256千瓦,平均功率因數(shù)不變,變壓器容量應取400KVA。如仍用原變壓器,將功率因數(shù)提高到0.8才能滿足要求。

292、圖所示電路,已知:E1=12(V),E2=15(V),R1=4(Ω),R2=2(Ω),R3=10(Ω),R4=9(Ω),R5=1(Ω),求A、B、D各點的電位是多少?

解:I1=E1/(R1+R2)=12/(4+2)=2(A)

I2=E2/(R4+R5)=15/(9+1)=1.5(A)

因R3與各源均不構成回路,所以

I3=0

由I1、I2、I3有:

ΦA=UAO=I1R1=2×4=8(V)

ΦB=UBO=UBA+UAO=UBA+UA=-I3R3+UA=0×

10+8=8(V)

ΦD=UDO=UDB+UB=I2R4+UB=1.5×9+8=21.5(V)

答:A、B、D各點的電位分別為8伏、8伏、21.5伏。

293、如圖Ⅱ-5蓄電池組的充電回路，已知電動勢E1=130V，內(nèi)阻R1=1Ω，E2=117V，內(nèi)阻R2=0.6Ω，負載電阻R3=24Ω，求各支路電流I1、I2和I3（用支路電流法求解）。

解:

(1)設電流I1、I2、和I3正方向如右所示方向：根據(jù)基爾霍夫電流定律：節(jié)點a處有I1+I2-I3=0

(1)

(2)根據(jù)基爾霍夫電壓定律：對于回路aboa有：E1-E2=I1R1-I2R2

（2）

對于回路acba則有：E2=I2R2+I3R3

(3)將已知數(shù)據(jù)代入聯(lián)立方程則有：

I1+I2-I3=0

130-117=I1-0.6I2

117=0.6I2+24I3

解聯(lián)立方程得:

I1=10(A)

I2=-5(A)(I2的方向與實際方向相反)

I3=5(A)

294、如圖所示,已知繼電器的內(nèi)阻為300Ω,工作電流I=20mA,當Usr=6V時,剛好晶體管飽和。Ub=2.4V時.試計算Re和Ec為多少?(Ubes=0.7V,Uces=0.3V)

解:Ue=Ub-Ubes

=2.4-0.7=1.7(V)

Re≈Ue/Ic=1.7V/20mA=85(Ω)

Ec=IcRi+Ue+Uces=20×300×10-3+1.7+0.3=8V

答:Re為85歐,Ec為8伏。

295、10/0.4千伏,Se=320千伏安的變壓器,已知月有功電量15萬KWh,無功電量12萬KWh,變壓器空載損耗△P0

=1.5萬千瓦,短路損耗△P0

=6.2千瓦,空載電流I0

%=5.5,短路電壓U0

%=4.4,求,一個月(30天)的有功和無功損失電量?

解：一個月平均有功功負苛為

P=15×104/(30×24)=208(KW)

一個月平均無功功負苛為

Q=12×104/(30×24)=167(KVar)

則變壓器的負載為

S==_=267(KVar)

月有功損失電量為

△AP=[△P0

+1.05△P0

(S/Se)2]·T

=[1.5+1.05×6.2×(267/320)2]×720

=4343(KWh)

月無功損失電量為

△AQ=[△Q0

+1.05△Q0

(S/Se)2]·T

=[5.5×320/100+1.05×4.4×320/100×

(267/320)2]×720

=20251(KWh)

答：變壓器一個月有功損失電量為4343千瓦時,無功損失電量為20251千瓦時。

296、異步電動機的額定轉速為1420轉/分,電源頻率為50赫,求電動機的同步轉速,磁極對數(shù)P,額定轉差率及轉子的電流頻率?

解：同步轉速為

n0=60f/P=60×50/P

當P=1時,n0=3000轉/分,當P=2時,n0=1500轉/分。

已知額定轉速略縮小于同步轉速,因此得出：n0=1500轉/分,P=2

額定轉差率為

Se%=(n0

-ne)×100%/n0

=(1500-1420)×100%/1500

=5.33%

轉子電流頻率為

f2=(n0-1420)×2/60=2.67Hz297、在圖穩(wěn)壓電路中，當e2＝18V(AC)，Uw的穩(wěn)壓值是5V，IL在10mA～30mA變化，若電網(wǎng)電壓不變，試估算使Iw不小于5mA時所需要的R值是多少?選定R后Iw最大值是多少?

解：經(jīng)電容濾波后的電壓Ud=1.2e2=1.2×18=21.6(V)

流過R的最大電流值應為：

Iw

min+ILmax=5+30=35(mA)=0.035(A)

因此，R=(Ud-Uw)/0.035=(21.6-5)/0.035=474(Ω)

最后選定電阻值R=460Ω,則：

Iwmax=(Ud-Uw)/(R-ILmin)

=(21.6-5)/(460-10×10-3)

=0.0261(A)=26.1(mA)

答：使Iw不小于5mA時所需要的R值為474Ω,選定R=460Ω后Iw最大值為26.1mA。

298、有一直流他激電動機，其數(shù)據(jù)如下：PN＝13kW，IN＝137A，UN＝110V，nN＝680r/min，RQ＝0.08Ω，該電動機用在吊車裝置上，以n＝800r/min放落重物，試求該電機處在再生發(fā)電狀態(tài)下的轉矩及電樞電流?(略去摩擦轉矩)。

解：由已知條件：CEФ==UN-INRa/nN=(110-137×0.08)/680=0.146

CMФ=CEФ/1.03=0.146/1.03=0.141

反電勢E=CEФn=0.146×800=116.8(V)

故

電樞電流

Ia=Ij=E-UN/Ra=116.8-110/0.08=85(A)

電動機轉矩

MD=9.81CMФIa=9.81×0.141×85=117.6(N·m)

答：該電機處在再生發(fā)電狀態(tài)下的轉矩為117.6N·m，電樞電流為85A。

299、規(guī)格為200伏、5安的可控硅元件,應采用多大電阻和電容來作為阻容吸收保護裝置?

解：根據(jù)經(jīng)驗公式：

R=(2～4)Ufm

/Ip

=(2～4)×200/5

(取系數(shù)4)

=4×200/5=160(Ω)

C=(2.5～5)×10-3ID

=(2.5～5)×10-3×50

(取系數(shù)5)=5×10-3×50=0.25(uF)

答：阻容吸收保護裝置的電阻為160歐,電容為0.25微法417、(高級工,計算題,中等,無,一般要素,標準庫)

300、某車間配電用10kV架空線路，由變電所直接引入，全長為20km。已知該線路導線參數(shù)為r0＝0.46Ω/km，X0＝0.37Ω/km，試計算在該線路末端發(fā)生短路故障時，其短路電流值Ik3、Ik2和Ik1的大小?(假定短路前，在故障點的電壓為10.5kV，其他參數(shù)忽略不計)。

解：依題意得：RWL=r0L=0.46×20=9.2(Ω)

XWL=X0L=0.37×20=7.4(Ω)

所以

Ik2=/2IK（3）=/2×0.513=0.445(KA)

Ik1=1/2IK（3）=1/2×0.513=0.257(KA)

答：在該線路末端發(fā)生的短路電流值Ik3、Ik2、Ik1分別為513A、445A和257A。

五、綜合題（本題共10個小題。

301、試畫出三相籠型電動機Y-△啟動控制電路圖。

302、高壓三相異步電動機起動和停止運行怎樣操作?

高壓三相異步電動機起動之前,在核定油斷路器確實在斷開位置后,合上電動機母線隔離開關,使繼電保護裝置處于準備狀態(tài),此時,操作盤上的綠燈亮,標志著電動機可以起動。起動時通過操作機構或起動按鈕閉合油斷路器,此時綠燈滅,紅燈亮,標志著電動機已接入電源開始起動,在起動過程中,應注意監(jiān)視電流表的指示和電動機的聲音是否正常。

停止運行時,通過操作機構和停止按鈕控制油斷路器斷開電源,待電動機停穩(wěn)后,再拉開母線隔離開關。

303、雙臂電橋為什么能夠測量小電阻?

答：單臂電橋之所以不能測量小電阻Rx(被測電阻)，是因為用單臂電橋測出值包含有橋臂間的引線電阻與接觸電阻。當接觸電阻與被測電阻相比不能忽略時，測量結果就有很大誤差。而雙臂電橋電位接頭的接線電阻和接觸電阻位于R1、R2、R1＇、R2＇(雙橋橋臂電阻)支路中，如果在制造時令R1、R2、R1＇、R2＇都比10Ω大時，那么接觸電阻的影響就可以忽略不計。

另一個原因是：雙臂電橋電流接頭的接線電阻和接觸電阻一端包含在電阻r里面，而r是在于更正項中對雙臂電橋平衡不發(fā)生影響，另一端包含在電源電路中對測量結果也不會產(chǎn)生影響。

304、簡述定時限過電流保護動作電流和動作時限整定原則是什么?

其整定原則分述如下:

(1)動作電流整定原則應保證被保護線路在發(fā)生故障時保護裝置能可靠動作,而在最大負荷電流(如電動機的啟動電流)時,保護裝置不誤動作,而且在故障切除后繼電器可靠地返回,為此,應滿足下列條件:a.動作電流大于最大負荷電流；b.上一級保護的返回電流大于最大負荷電流。

(2)動作時限整定原則:從用戶到電源的各段保護裝置的動作時限是按階梯原則整定的,即逐級增大一個時限極差△t?！鱰在0.35--0.6秒范圍之內(nèi),通常取0.5秒。

簡述定時限過電流保護動作電流和動作時限整定原則是什么?

其整定原則分述如下:

(1)動作電流整定原則應保證被保護線路在發(fā)生故障時保護裝置能可靠動作,而在最大負荷電流(如電動機的啟動電流)時,保護裝置不誤動作,而且在故障切除后繼電器可靠地返回,為此,應滿足下列條件:a.動作電流大于最大負荷電流；b.上一級保護的返回電流大于最大負荷電流。

(2)動作時限整定原則:從用戶到電源的各段保護裝置的動作時限是按階梯原則整定的,即逐級增大一個時限極差△t?！鱰在0.35--0.6秒范圍之內(nèi),通常取0.5秒。

305、什么是邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)?有哪些優(yōu)缺點?

答：將兩組整流橋反并聯(lián)，供給直流電動機電樞，在任何時刻兩組橋不能同時加觸發(fā)脈沖，當一組運行時，必須封鎖另一組橋的觸發(fā)脈沖，并采用邏輯裝置，嚴格控制兩組橋的切換過程，這種可逆系統(tǒng)稱為邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)。

邏輯無環(huán)流系統(tǒng)不需要均衡電抗器，也沒有環(huán)流損耗，因而比較經(jīng)濟，同時，只要邏輯裝置工作可靠，系統(tǒng)是可靠的。其缺點是兩組橋切換時需要一定的延時(約10ms)，過渡過程較慢。

306、高壓電動機一般應裝設哪些保護?

答：高壓電動機一般應裝設以下保護：

(1)電流速斷保護棗電動機定子繞組相間短路的保護，一般用于2000kW以下的電動機，動作于跳閘。

(2)縱聯(lián)差動保護棗對于2000kW及以上的電動機，或2000kW以下電動機的電流速斷保護的靈敏度滿足不了要求時，采用差動保護來對電動機內(nèi)部及引出線相間短路進行保護，動作于跳閘。

(3)過負荷保護棗預防電動機所拖動的生產(chǎn)機械過負荷而引起的過電流，動作于信號或帶一定時限動作于跳閘。

(4)單相接地保護棗在小接地電流系統(tǒng)中，當接地電流大于5A時，為預防電動機定子繞組單相接地故障的危害，必須裝設單相接地保護，接地電流值為5A一10A時，動作于信號；接地電流大于10A時，動作于跳閘。

(5)低電壓保護棗防止電源電壓降低或中斷電動機自啟動的保護，動作于跳閘，可根據(jù)需要裝設。

307、分析下圖所示邏輯電路的功能

分析：

1、寫出電路邏輯表達式：

Y=AB+BC+AC2、列出邏輯函數(shù)真值表

輸入

輸出

A

B

C

Y

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

13、分析電路：

通過真值表可以看出，此電路所實現(xiàn)的功能為：三個輸入端只有兩個以上輸入狀態(tài)為1時，輸出狀態(tài)才為1，故此電路為三人表決電路，308、提高電力線路的功率因數(shù)有哪些措施?

提高電力線路功率因數(shù)的措施有：

(1)減少變壓器和電動機的浮裝容量,使它們的實際負荷達到額定容量的75%以上;

(2)調(diào)整負荷,提高設備利用率,減少空載運行的設備;

(3)長期運行的大型設備采用同步電動機傳動;

(4)大容量繞線型異步電動機同步運行;

(5)在高壓和低壓電力線路中適當裝置電力電容器組。

309、微機中的接口電路有哪些功能?

微機中的接口電路功能有：

(1)向微處理器反映外圍設備的工作情況;

(2)暫存微處理器給外圍設備或外圍設備給微處理器的信息;

(3)記憶微處理器對外圍設備的工作指示。

310、為什么整流電路中要采取過壓保護措施?

因為晶闡管承受過電壓的能力較差,而在交流側及直流側會經(jīng)常產(chǎn)生一些過電壓,如電網(wǎng)操作過電壓,雷擊過電壓,直流側電感負載電流突變時感應過電壓,熔絲熔斷引起的過電壓,晶闡管換向時的過電壓等,都有可能導致元件損壞或性能下降,所以要采取過電壓保護措施。

第五篇：《自動控制理論》講稿(完整版)

《自動控制理論》講稿

自動控制原理是自動化類專業(yè)基礎課，是自動控制技術的基礎，是研究自動控制共同規(guī)律的技術科學。

自動控制理論可分為自動控制原理（經(jīng)典控制理論）和現(xiàn)代控制理論。開始主要用于研究工程技術領域的自動控制問題，現(xiàn)已將其應用范圍擴展工程領域，如應用到經(jīng)濟學、生物醫(yī)學、社會學、生產(chǎn)管理等領域。自動控制理論已成為普遍使用的基礎理論。

我們本學期介紹的自動控制原理是自動控制技術基礎的基礎，計劃授課85學時，其中10學時用于實驗。

參考書：

《自動控制原理》，天大、技師、理工合編，天津大學出版社;《自動控理論》，兩航一校合編，國防工業(yè)出版社;《現(xiàn)代控制工程》，（日），緒方勝彥，科出版社;《自動控制系統(tǒng)》，（美），本杰明，水利電力出版社;《線性系統(tǒng)理論》 《反饋控制理論》

自動控制理論：經(jīng)典控制理論（自控原理）現(xiàn)代控制理論

自動控制理論的劃分是以控制理論發(fā)展的不同階段人為歸納為：

建立在時域法、頻率法和根軌跡法基礎上的經(jīng)典控制理論和建立在狀態(tài)空間法基礎上的現(xiàn)代控制理論。

經(jīng)典控制理論：主要研究單輸入、單輸出（SISO）線性定常系統(tǒng)的分析和設計問題。其基本方法是采用描述輸入-輸出關系的傳遞函數(shù)為基礎，包括：時域法、頻域法、根軌跡法、相平面法等，工具：乃氏曲線，伯德圖，尼氏圖，根軌跡等曲線?，F(xiàn)代控制理論：主要研究具有多輸入-多輸出系統(tǒng)（MIMO）、變參數(shù)系統(tǒng)的分析和設計問題?；痉椒ㄊ牵翰捎妹枋鱿到y(tǒng)內(nèi)部特征的狀態(tài)空間的方法，更多的采用計算機作為其工具。

自動控制原理包括下列內(nèi)容：

第一章：控制理論的基本概念，開、閉環(huán)，分類

第二章：數(shù)學模型 即：描述系統(tǒng)運動狀態(tài)的數(shù)學表達式——微分方程、傳遞函數(shù)、結構圖信、號流程圖

第三章 時域分析法：動態(tài)性能、靜態(tài)性能、一二階系統(tǒng)分析

第四章 根軌跡分析法：常規(guī)根軌跡、特殊根軌跡

第五章 頻域分析法：頻率特性、頻域指標、頻域分析

第六章 系統(tǒng)綜合與校正

第七章 非線性系統(tǒng)與分析

第八章 采樣控制系

學習要求：

1.掌握自動控制系統(tǒng)的一般概念及其組成與分類；

2.掌握控制系統(tǒng)的基本性能要求。

教學內(nèi)容：

§1-1 概述

§1-2 自動控制的基本方式

§1-3 自動控制系統(tǒng)的類型

§1-4 本章小結

§1-5 思考題與習題 第一章 引論（控制理論的一般概念）

第一節(jié) 概述

自動控制：在沒有人直接參與的情況下，利用控制裝置使被控對象的某一物理量自動地按照預定的規(guī)律運行的 控制，稱為自動控制。

前提：沒有人直接參與

目標：被控對象（某一物理量）

手段：利用控制裝置 自動控制的發(fā)展：

本世紀20-40年代，一些國防和通信自動化系統(tǒng)的研制，終于形成了以時域法、頻率法和根軌跡法為支柱的“古典”控制理論。

60年代以來，隨著計算機技術的發(fā)展和航天等高科技的推動，在古典控制理論的基礎上，又產(chǎn)生了基于狀態(tài)空間模型的所謂“現(xiàn)代”控制理論。同時，隨著自動化技術的發(fā)展，人們力求使設計的控制系統(tǒng)達到最優(yōu)的性能指標，為了使系統(tǒng)在一定的約束條件下，其某項性能指標達到最優(yōu)而實行的控制稱為最優(yōu)控制。而當對象或環(huán)境特性變化時，為了使系統(tǒng)能自行調(diào)節(jié)，以跟蹤這種變化并保持良好的品質(zhì)，又出現(xiàn)了自適應控制。

盡管出現(xiàn)的各種理論都精辟而透徹，但在實踐中常常發(fā)現(xiàn)仍是古典頻域法最為適用。究其原因，在于復雜理論所基于的精確模型難以得到。真正優(yōu)良的設計必須允許模型的結構和參數(shù)不精確并可能在一定范圍內(nèi)變化，即具有魯棒性。另外，使理論實用化的一個重要途徑就是數(shù)學模擬（仿真）和計算機輔助設計（CAD）。

目前談到的主要是針對線性系統(tǒng)的線性理論。近年來，在非線性系統(tǒng)理論離散事件系統(tǒng)，大系統(tǒng)和復雜系統(tǒng)理論等方面均有不同程度的發(fā)展。智能控制在實用方面也得到了很快的發(fā)展，它主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和人工神經(jīng)元網(wǎng)絡等內(nèi)容。

我們向大家介紹的古典控制理論是自動控制理論中最基本也是最重要的內(nèi)容，它在工程實踐中用的最多，也是進一步學習自動控制理論的基礎。

自動控制例子：

1?；し磻銣睾銐嚎刂? 2。數(shù)控機床

3?；鹋诟櫪走_的隨動控制 4。人造衛(wèi)星

都是：自動控制技術的結果。

最簡單的例子： 洗衣機；電冰箱、電暖氣等

洗衣機：將定時器設定為3分鐘，洗衣機達到設定值之前一直工作，時間到了，洗衣機停止工作。

可見：設定時間只確定了開關時間長短與衣物洗滌程度無關。

換言之：洗衣機不會根據(jù)衣物洗滌程度自動調(diào)整時間，控制裝置與被控對象之間只有順向作用。

電冰箱：設定溫度T，冰箱接通電源后將啟動壓縮機（制冷），冰箱中溫控器將檢測實際溫度并與設定溫度比較，決定停止、啟動壓縮機工作。

可見：實際溫度將維持在給定溫度附近，除了控制裝置與被控對象之間具有順向作用外，還存在反向聯(lián)系。

第二節(jié)自動控制的基本方式

一、開環(huán)控制

開環(huán)控制是指控制裝置與被控對象之間只有順向作用而沒有反向作用的控制過程。

框圖

方框表示：控制裝置、被控對象，信號用線段表示，箭頭表示信號的傳遞方向，進入方框的箭頭表示輸入信號（輸入量），引出方框的箭頭表示輸出信號（輸出量）。

二、閉環(huán)控制（反饋控制）

閉環(huán)控制是指控制裝置與被控對象之間既有順向作用又有反向聯(lián)系的控制過程。

框圖：

：表示比較裝置；反饋：通常將被控量經(jīng)反饋裝置引到輸入端并與輸入信號比較，稱此過程為反饋。若反饋信號與輸入信號相減，而使誤差信號值越來越小，則稱反饋為負反饋，反之：稱為正反饋。特別說明：

以負反饋原理組成的閉環(huán)系統(tǒng)才能實現(xiàn)自動控制的任務。通常：因為討論的問題均具有負反饋的特點，所以研究的《自動控制原理》也可稱為《反饋控制理論》。

三、開環(huán)控制與閉環(huán)控制比較

開環(huán)控制：結構簡單，成本低廉，工作穩(wěn)定但開環(huán)控制不能自動修正被控制量偏高。（系統(tǒng)結構和控制過程均很簡單，但抗擾能力差?？刂凭炔桓撸话阒挥糜趯刂菩阅芤筝^低的場合。）

閉環(huán)控制：具有自動修正被控制量出現(xiàn)偏差能力，因此可修正元件、參數(shù)以及外界擾動引起的誤差。（能減小或消除由于擾動所形成的被控量的偏差值，因而具有較高的控制精度和較強的抗擾能力。）

四、復合控制

復合控制是開環(huán)控制和閉環(huán)控制相結合一種控制方式。

實際上：在閉環(huán)控制基礎上，附加一個輸入或擾動作用的順饋通路，來提高系統(tǒng)控制精度。1．按輸入作用補償 2．按擾動作用補償

能在擾動（可測量）對系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響前，提供一個控制作用以抵消擾動對輸出影響。五．自動控制系統(tǒng)

系統(tǒng)：為完成一定任務的一些部件按一定規(guī)律組合成一個有機的整體。

自動控制系統(tǒng)：能夠對被控對象的工作狀態(tài)進行自動檢測控制的系統(tǒng)稱為自 動控制系統(tǒng)。

自動控制的基本控制方式就是開、閉環(huán)控制。

一般框圖：

參考輸入r（指令信號）

主反饋信號b（量綱與參考輸入同）偏差信號e（e= r實際的輸出單位反饋系統(tǒng)中，將輸入信號視為希望輸出Cr(s)。非單位反饋系統(tǒng)中，等效的單位反饋系統(tǒng)為

希望輸出

Cr(s)=R'(s)=R(s)/H(s)可見：E(s)=H(s)E'(s)事實上：

E(s)=R(s)-B(s)=HR'(s)-HC(s)=H(s)(R'(s)-C(s))=H(s)E'(s)E(s)=H(s)E'(s)可見：誤差信號定義端不同，但存在等效關系

一般，采用第一種誤差定義（輸入端）2． 穩(wěn)態(tài)誤差

若誤差函數(shù)當時間t?￥時極限存在

利用終值定理（有條件）

可見：ess與輸入形式R(s)，開環(huán)傳遞函數(shù)GH有關

設開環(huán)傳遞函數(shù)：

其中：r:型別，k：開環(huán)增益

則：

ess與開環(huán)增益K、輸入形式R(s)系統(tǒng)型別r有關 二． 不同類型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 設一般系統(tǒng)輸入為典型信號的代數(shù)和

1． 信號為階躍信號輸入時的穩(wěn)態(tài)誤差： r(t)=R×1(t)R(s)=R/s, R為常數(shù)

0型系統(tǒng)對階躍函數(shù)有誤差（偏差）

1型以上系統(tǒng)對階躍函數(shù)無誤差（偏差）（具積分環(huán)節(jié)）

令

Kp：位置誤差系數(shù)

則

2． 信號為斜坡信號輸入時的穩(wěn)態(tài)誤差： r(t)=R×1(t)R(s)=R/s2, R為常數(shù)

0型系統(tǒng)不能跟蹤斜坡輸入

1型系統(tǒng)能跟蹤，但有誤差（偏差）（由K決定）2型系統(tǒng)能跟蹤，但無偏差

令

則

ess=R/Kv，Kv：速度誤差系數(shù)

3． 信號為加速度信號輸入時的穩(wěn)態(tài)誤差： r(t)= R(s)=R/s2, R為常數(shù)

0型系統(tǒng)不能跟蹤斜坡輸入

1型系統(tǒng)能跟蹤，但有誤差（偏差）（由K決定）2型系統(tǒng)能跟蹤，但無偏差

令

Ka：加速度誤差系數(shù)

則

3型以上系統(tǒng)ess=0 Kp、Kv、Ka為靜態(tài)誤差系數(shù) 4．

可見：至少采用三型系統(tǒng)，可使ess=0

5． 輸入信號為sinwt時

在S平面的虛軸上不解析，故不能利用終值定理，可采用穩(wěn)態(tài)誤差極數(shù)計算方法。見P57。

第四節(jié) 一、二階系統(tǒng)分析

研究一、二階系統(tǒng)有三理由：

1． 實際許多系統(tǒng)可用一、二階表示 2． 高階系統(tǒng)可降階處理 3． 一、二階系統(tǒng)較簡單

對系統(tǒng)分析涉及：性能分析（動、靜）和穩(wěn)定性分析一、一階系統(tǒng)的分析 1． 數(shù)學模型

能用一階線性定常微分方程描述的系統(tǒng)，或系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的特征方程為一階系統(tǒng)。結構圖：

特征方程：TS+1=0，T：時間常數(shù)

閉環(huán)極點：S=-1/T（系統(tǒng)穩(wěn)定）2． 時間響應

a． 輸入r(t)=1(t)時

=Css+Ctt（穩(wěn)態(tài)響應+動態(tài)響應）

取t=0、T、2T、3T，可見：ts=3T(±5%)tr=2.20T Mp=0 靜態(tài)性能指標：ess=？ E(s)=R(s)-B(s)=R(s)-C(s)e(t)=r(t)-c(t)

由

時間常數(shù)：T=1/K（K為開環(huán)增益），決定了一階系統(tǒng)的響應的快慢。T越小，則響應越快。（b． 輸入為斜坡函數(shù)時（單位斜坡）r(t)=t，不討論動態(tài)指標，（但T越大，則響應慢）c． 脈沖響應

比較上述輸入函數(shù)：

響應滿足

結論：輸入滿足導數(shù)關系，則響應亦滿足導數(shù)關系。

二、二階系統(tǒng)分析

K越大）27 數(shù)學模型：二階微分描述的運動方程。

結構圖：由慣性環(huán)節(jié)和比例積分環(huán)節(jié)組成的單位反饋系統(tǒng)。單位反饋系統(tǒng)

z：阻尼比（影響振蕩強弱）wn：無阻尼自然振蕩頻率

分析z、wn變化對系統(tǒng)性能的影響。

幾種情況：

①．-10,不穩(wěn)定

②．z ￡-1，至少有一個正實根，不穩(wěn)定

③．z=0，兩虛根，臨界穩(wěn)定

④．z>0時，系統(tǒng)穩(wěn)定，分三種情況： 01，過阻尼

1． 欠阻尼系統(tǒng)01 3． 臨界阻尼 z=1 第五節(jié) 兩種改善性能指標的途徑

一、采用比例微分控制改善系統(tǒng)性能指標

二、增加測速反饋改善系統(tǒng)性能

第六節(jié) 高階系統(tǒng)分析

閉環(huán)傳遞函數(shù)

假設：傳遞函數(shù)閉環(huán)零、極點具有互不相同，既有實數(shù)也有共軛復數(shù) 1． 單位階躍響應 2． 主導極點

原則：高階系統(tǒng)中距離虛軸最近的極點其實部為其它極點實部的1/5或更小，而且附近無零點，則該極點被視為系統(tǒng)中的主導極點，認為系統(tǒng)的響應主要由該極點決定，稱為主導極點。

工程中一般系統(tǒng)為振蕩的，所以主導極點成對出現(xiàn)。

對應主導極點響應表達式：

單位階躍響應

例一：控制系統(tǒng)如圖示：

1． 分析說明內(nèi)反饋kf S對系穩(wěn)定性的影響。2． 試求位置誤差系數(shù)，速度誤差系數(shù)和加速度誤差系數(shù)并說明kf S的存在對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差影響。解：1.當無內(nèi)反饋時，kf =0 系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)

閉環(huán)傳遞函數(shù)

D(s)=s2+10=0 , 系統(tǒng)不穩(wěn)定

加入內(nèi)反饋kf=10

勞斯表

可見：只要Kf>0則系統(tǒng)穩(wěn)定。所以增加內(nèi)反饋K f S后改善了穩(wěn)定性能。3． 當無內(nèi)反饋時

系統(tǒng)的誤差系數(shù)分別為：

加入內(nèi)反饋

KfS的存在，使得Ka(加速度誤差系數(shù))減小，且K f增大，則Ka將減小Ka的減小意味穩(wěn)態(tài)精度降低。

例2．控制系統(tǒng)如圖示：

輸入信號和擾動信號都是單位階躍函數(shù)時，考查穩(wěn)態(tài)誤差。

D(s)=s+k1k2=0, s=k1k2, 可見：k1,k2均大于0時穩(wěn)定

因為

為了使擾動作用下的誤差為0（消除擾動作用下誤差）

可用特定G1(S)代替K1 擾動作用下的誤差：

可見：為使其為0，G1中至少應有一積分環(huán)節(jié)。結論：要使擾動作用下穩(wěn)態(tài)誤差為0，則擾動作用與誤差信號之間的傳遞函數(shù)G1中應至少有一個積分環(huán)節(jié)，否則穩(wěn)態(tài)誤差不為0。

歸納；上述討論系統(tǒng)中，被控對象Gp(S)為一型且

小結：

（1）.時域分析法是通過求解控制系統(tǒng)在典型輸入信號下的時間響應來分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準確性，時域分析具有直觀、準確，物理概念清楚的特點，是學習和研究自動控制原理的最基本的方法。

（2）.時域分析中，常以單位階躍響應的超調(diào)量M、調(diào)節(jié)時間t、穩(wěn)態(tài)誤差e 等指標來評價控制系統(tǒng)性能。

（3）.典型二階系統(tǒng)的二個特征參數(shù)阻尼比δ和自然振蕩頻率ω 決定了二階系統(tǒng)的動態(tài)過程。其中δ值不同時，阻尼情況不同，系統(tǒng)響應形式也不同。實際工作中，最常見的是0<δ<1的欠阻尼情況，此時，系統(tǒng)的單位階躍響應為衰減振蕩曲線，有超調(diào)。δ大，M 小，系統(tǒng)響應平穩(wěn)性好。ω 值主要影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間 t。ω 大，t 小，快速性好。

（4）.高階系統(tǒng)常以主導極點的概念進行分析。

（5）.穩(wěn)定性是系統(tǒng)正常工作的首要條件。穩(wěn)定表明了系統(tǒng)自身的恢復能力，僅與自身的結構與參數(shù)有關而與外輸入和初始條件無關。穩(wěn)定性的充分必要條件是，系統(tǒng)的閉環(huán)極點（特征根）均位于s的右半平面。

（6）.勞斯判劇是一種代數(shù)穩(wěn)定判劇，應用勞斯判劇的依據(jù)是系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程的系數(shù)。

（7）.穩(wěn)態(tài)誤差是衡量系統(tǒng)精度的一個重要指標。穩(wěn)態(tài)誤差大小取決于系統(tǒng)的結構的參數(shù)以及外作用信號的形式。擾動作用下的誤差還取決于擾動作用點的位置。穩(wěn)態(tài)誤差的計算一般根據(jù)誤差信號的拉氏變換式E(s)利用終值定理求解。

（8）.系統(tǒng)類型與靜態(tài)誤差系數(shù)（k、k、k）也是系統(tǒng)控制精度的一種標志，同時是計算穩(wěn)態(tài)誤差 的簡便方法。系統(tǒng)型別越高，靜態(tài)誤差系數(shù)越大，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差越小?？梢酝ㄟ^提高系統(tǒng)型別和開環(huán)放大系數(shù)，引入補償控制環(huán)節(jié)，減小系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差。

（9）.應用MATLAB工具軟件，可得到連續(xù)系統(tǒng)的單位階躍響應,單位沖激響應,零輸入響應,及任意輸入下的仿真輸出等。要求：

（1）.牢固掌握一階系統(tǒng)、二階系統(tǒng)的數(shù)學模型和典型響應特性；能熟練確定一、二階系統(tǒng)特征參數(shù)，牢固掌握一階系統(tǒng)、典型欠阻尼二階系統(tǒng)動態(tài)性能計算方法及應用限制條件；掌握典型欠阻尼二階系統(tǒng)特征參量、極點位置與動態(tài)性能間的相互關系；了解增加閉環(huán)零、極點對動態(tài)性能的影響；正確理解主導極點的概念，會估算高階系統(tǒng)動態(tài)性能。

（2）.正確理解系統(tǒng)穩(wěn)定性概念及穩(wěn)定的充要條件；能熟練運用代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并進行有關的分析計算。

（3）.正確理解有關穩(wěn)態(tài)誤差的概念；了解終值定理應用的限制條件；牢固掌握計算穩(wěn)態(tài)誤差的一般方法；牢固掌握靜態(tài)誤差系數(shù)法及其應用的限制條件。

問答題:

1．一階、二階系統(tǒng)的特點是什么？

2．一、二階系統(tǒng)的特征參量與極點位置、動態(tài)性能之間相互關系？ 3．穩(wěn)定性的充要條件及與勞斯判據(jù)的關系？ 4．輸出端誤差與輸入端誤差定義的區(qū)別？ 5．什么是主導極點法？

第四章 根軌跡法

內(nèi)容介紹：根軌跡的概念，基本繪制法則，廣義根軌跡和重疊根軌跡，利用根軌跡分析系統(tǒng)。

軌跡法是解決由開環(huán)零點-得到閉環(huán)極點分布情況的圖解法。

軌跡：是當開環(huán)系統(tǒng)中某一個數(shù)變化時閉環(huán)系統(tǒng)特征方程根在平面上變化的軌跡?？墒且坏┇@得根軌跡

則: ①可直接得到閉環(huán)極點。

②得到系統(tǒng)對時間響應的全部信息。

③可間接得到閉環(huán)頻率響應的信息。

本章的目的：

①畫根軌跡。

②從根軌跡上分析系統(tǒng)各種信息。

例：

時，有

（臨界阻尼）

時，為不同實根（過阻尼）

時，為共軛根（欠阻尼）

時，開環(huán)零極點：，（無有限零點）

可見：從時，特征根：為從-2，0開始，經(jīng)-1（）沿線段變化，到，此為根軌跡。

第一節(jié) 根軌跡方程 設傳遞函數(shù)

閉環(huán)零點由前向通路零點和反向通路極點決定

閉還極點由開環(huán)零點和極點共同決定。

特征方程：（根軌跡方程）

利用幅相條件：G(s)H(s)=-1

可化成為：

注意與開環(huán)增量k的區(qū)別。

第二節(jié)根軌跡識別法則（9個法則）

假定變化參數(shù)的根軌跡增量

開環(huán)零極點分別為

由根軌跡方程 法則1：根軌跡起始于開環(huán)極點，終止于開環(huán)零點。對應起始點，對應終止點。并有n-m個無限開環(huán)零點為終點。

法則2：根軌跡有n條分支，具有傳遞性和對稱性。根軌跡的分支數(shù)取決于特征方程（根軌跡方程）的階次。由代數(shù)知識，系數(shù)連續(xù)變化，則根軌跡變化。且如代數(shù)方程系數(shù)為復數(shù)，則根一定為零或共軛復根。

可見：在平面上，除在零軸上，就對稱于零軸。

法則3：根軌跡有n-m條漸近線，其與零軸交點為:與零軸夾角為：漸近線：（根軌跡有n-m條趨于無窮遠處，其方位漸近線決定）根軌跡的極限狀況。

例1：設開環(huán)零點：開環(huán)極點：有n-m=3條漸近線，其與實軸交點：

法則4：實軸上根軌跡：若實軸上任一點，其右側開環(huán)零極點數(shù)目之和為奇數(shù)，則該點所在區(qū)間為根軌跡。設實軸任一點，其右側開環(huán)零點、極

點引到向量為

可見：奇數(shù)倍滿足

法則5：分離點的確定：根軌跡的分離量點可由方程決定。分離角（r條根軌跡分支在某點軌跡）

例2：開環(huán)極點：漸近線與實軸交點：夾角：

法則6：根軌跡的起始角、終止角。復數(shù)極點上的起始角（出射角）*：的出射角= +（所有開環(huán)零點到形成夾角之和）-（其他極點到形成夾角之和）復數(shù)零點處入射角（終止角）

例3：設單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)識別根軌跡

解：其中：開環(huán)零點：開環(huán)極點：漸近線：一條與實軸交點 夾角 實

軸上為根軌跡，且其設有分離點。

由為實數(shù)開極點。出射角：

法則7：根軌跡與虛軸交點：根軌跡與虛軸的交點可令代入特征方程求得，也可利用Routy 根軌跡與虛軸有交點，說明系統(tǒng)穩(wěn)定性是有條件的。相交時，說明系統(tǒng)處于臨界軌跡。

例4：利用例2傳遞函數(shù)，特征方程令

法則8：閉環(huán)極點之和、之積與特征方程系數(shù)關系：滿足：

書P116 例4-

7、4-8

法則9：對應根軌跡上任一點 其參數(shù) 的數(shù)法可由幅值條件求得： 有：

第三節(jié) 控制系統(tǒng)的根軌跡分析

用根軌跡可確定閉環(huán)極點和分析系統(tǒng)性能。一 閉環(huán)極點的確定： 例：已知開環(huán)傳遞函數(shù)

而系統(tǒng)根軌跡（由上節(jié)例4可知）與虛軸相交?？梢姡合到y(tǒng)是臨界穩(wěn)定的。

求：系統(tǒng)對應臨界穩(wěn)定時的閉環(huán)極點及臨界開環(huán)增量 解：由例4已知

令

代入D（s）后，有

可見：相交時，閉環(huán)極點

設另一閉環(huán)極點

由法則8 :

則

且

對應的 可見：

例：

繪制軌跡 若要求：

求對應的閉環(huán)極點

解：n=4，m=0，4條漸近線

開極點

漸近線與實軸交點

夾角

如圖示實軸上軌跡

存在分離點：

得：

實軸極點上的出射角：

與虛軸交點： 令

代入特征方程或用勞斯判據(jù)。

可見：

臨界時

對應

行系數(shù)列方程。

求對應閉環(huán)極點。

作線

其與軌跡交于點

對應

可由幅值條件求得

另一分支上閉環(huán)極點（對應）

用試湊方法 可得

二 分析系統(tǒng)性能： 從根軌跡與虛軸交點分析穩(wěn)定性。2 確定主要極點及其動態(tài)性能。

上例中

時，閉環(huán)極點 :

可見：

（并非符合意義 ,主導極點：，）閉環(huán)傳遞函數(shù)可近似為：

仍起主導相關作用

可見：

利用P126表中化簡公式，可把上例視為三階系統(tǒng)。三 開環(huán)零、極點分布對軌跡的影響： 增加開環(huán)極點對軌跡影響： 在負實軸上增加開環(huán)極點，可使系統(tǒng)根軌跡向右方彎曲偏移，且隨與原點貼近而彎曲偏移。增加開環(huán)極點：意味增加了積分作用，可使原系統(tǒng)穩(wěn)定性能變得嚴謹。增加開零點對軌跡影響： 在負實軸上增加開環(huán)零點，可使系統(tǒng)軌跡向右彎曲偏移，且隨零點離原點的遠近是彎曲增強。3 通常作法：

增加一對零極點

通過等值不同，使其對系統(tǒng)產(chǎn)生不同作用。

<1時，零點離原點距離比極點近，開環(huán)零點起主要作用。

>1時，極點離原點比零點近，開環(huán)極點起主要作用。

時，能給系統(tǒng)增加3對“偶極子”。

偶極子：當零極點之間距離比其自身的模小一個數(shù)量級時，成為偶極子。偶極子遠離原點時，可忽略其影響。但離原點較近時，影響穩(wěn)態(tài)性能的大小。事實上，離原點較近，化較大。

：

值的大小使原系統(tǒng)開環(huán)量k變第四節(jié) 廣義根軌跡

一 參數(shù)根軌跡

意義：在負反饋系統(tǒng)中除了根軌跡增量外，系統(tǒng)的其他參數(shù)變化時，其軌跡稱為參數(shù)根軌跡。與此比較，稱為參數(shù)的根軌跡為常規(guī)根軌跡。開環(huán)零點變化時的根軌跡

例

(為常數(shù))討論變化時的根軌跡

由特征方程 G（s）H(s)=-1 進行交換

使A為參數(shù)，P（S）、Q（S）為多項式 令

到

=-1 為 G（s）H(s)等效傳遞函數(shù)。

利用常規(guī)根軌跡方法繪制軌跡

有：

可按常規(guī)方法繪制Z1參數(shù)變化時的軌跡。2 開環(huán)極點變化時的根軌跡

多回路軌跡

（為常數(shù)）討論變化軌跡。

由：

化為：

（B為參數(shù)）

其中：P（s）、Q（s）為一多項式等效傳遞函數(shù)。

可按常規(guī)方法繪制。

* 這是使用等效傳遞函數(shù)概念，將開環(huán)實數(shù)零、極點變化時的根軌跡

化為常規(guī)軌跡出現(xiàn)。

繪制a變化軌跡（調(diào)速反饋）解：系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)

根軌跡方程滿足：

等效傳遞函數(shù)零、極點

分離點：

二 零度根軌跡

常規(guī)根軌跡，滿足

也稱為軌跡

零度軌跡：滿足

來源： 某些具正反饋通路的系統(tǒng)（1-GH=0）非最小相位系統(tǒng)： 非最小相位系統(tǒng)：具有正實部開環(huán)零、極點的系統(tǒng)稱為非最小相位系統(tǒng)。開環(huán)零、極點實部均為負時，稱系統(tǒng)為最小相位系統(tǒng)。

例1：設系統(tǒng)單位反饋

滿足特征方程：

如：

（常規(guī)）滿足特征方程：

對滿足1-GH=0系統(tǒng) 須按零度根軌跡繪制。相應的法則應修改

法則3：漸近線與實軸夾角

法則4：實軸上軌跡：奇數(shù)變?yōu)榕紨?shù) 法則6：出射角

最小相位系統(tǒng)：41

入射角

其他法則不變。P137 例4-

19、4-20 負反饋系統(tǒng)

由1+GH=0為常規(guī)軌跡 由1+GH=0

為零度軌跡

：

第五節(jié) 估算（動態(tài)性能）

一 主導極點與特征分量關系繪制軌跡后，畫分線，其與軌跡的交點即為閉環(huán)極點。判定是否為主導極點，確定系統(tǒng)階次。偶極點的判斷 在確定閉環(huán)零、極點分布情況下，可利用P126經(jīng)驗估 算公式。二 例：單位反饋系統(tǒng)

繪制根軌跡，估算時的性能指標

解：畫軌跡：

系統(tǒng)滿足：

為常規(guī)軌跡。

開環(huán)零點：

開環(huán)極點：

n=3 m=1 漸近線：

實軸上:

的右分離點

如圖示

作

線

其與軌跡交于

另一閉環(huán)極點可在上尋找。

=-1。92 為開零點，也為閉環(huán)零點（單位反饋）。

則與

形成一對偶極子，忽略其影響。

：

第六節(jié) 滯后系統(tǒng)的根軌跡

為滯后環(huán)節(jié)。

軌跡方程：

1。

（取近似）

2。

頻率特性：

k=0時為主根軌跡。對應于k=0，1，2……有無窮多條根軌跡

：

小結：

（1）.根軌跡是當系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的某一參數(shù)變化時，閉環(huán)極點在s平面上運動的軌跡。以閉環(huán)系統(tǒng)開環(huán)放大系數(shù)K(或K)為參量的根軌跡為常規(guī)根軌跡。

（2）.當系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的零、極點已知時，依據(jù)其幅值條件和相角條件可給出系統(tǒng)根軌跡。為簡便起見，一般是依據(jù)根軌跡的幅值條件和相角條件所導出的幾條基本法則，給出根軌跡的大致圖形。

（3）.在給出根軌跡后，利用其幅值條件可求出在某一Kg值時的閉環(huán)極點，若閉環(huán)零點已知，則可獲得系統(tǒng)的動態(tài)響應。

（4）.閉環(huán)極點決定系統(tǒng)動態(tài)響應的形式，閉環(huán)零、極點相互位置決定瞬態(tài)分量系數(shù)的大小。一對偶板子對動態(tài)響應的影響可以忽略不計，而系統(tǒng)的動態(tài)響應可由主導極點來決定。

（5）.增加開環(huán)極點，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定，卻改善了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能;增加開環(huán)零點提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在工程中，常用附加位置適當?shù)拈_環(huán)零點的方法，來改善系統(tǒng)性能。要求：

（1）.掌握根軌跡的定義、根軌跡方程、幅值條件和相角條件。

（2）.掌握根軌跡的繪制法則，熟練繪制根軌跡。

（3）.明確等效開環(huán)傳遞函數(shù)概念，會繪制參數(shù)根軌跡；正確區(qū)分并繪制 零度根軌跡。

（4）.能根據(jù)根軌跡定性分析系統(tǒng)性能隨參數(shù)變化的規(guī)律。

問答題:

1．根軌跡法的特點是什么？

2．常規(guī)根軌跡與參數(shù)根軌跡、零度根軌跡的區(qū)別怎樣？ 3．閉環(huán)零極點與系統(tǒng)性能之間具什么關系？

第五章 頻率特性法

內(nèi)容介紹：頻率特性，典型環(huán)節(jié)頻率特性，穩(wěn)定性分析，動態(tài)性能和頻率

特性之間關系。頻率特性法也稱頻率響應法，是經(jīng)典理論中三種分析方法之一，它是利用各種頻率特性曲線間接評價系統(tǒng)性能的一種工程圖解法。第一節(jié) 頻率特性基本概念

對于一個線性定常系統(tǒng)輸入為

其穩(wěn)態(tài)輸出：

為與輸入頻率相同的正弦信號。

一 定義：

設系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

G(s)44

設互不同，但均為負。待定系數(shù)。

有：

其中：

可見：正弦輸入時和穩(wěn)態(tài)輸出是同頻率正弦信號。

幅值為原來X的倍。

相位差為：

定義：

稱為G(s)的頻率特性。

為幅頻特性。

為相頻特性。

二 求頻率特性：

的變化范圍

例1：

設

例2：

例3:

第二節(jié) 典型環(huán)節(jié)的頻率特性

放大環(huán)節(jié)：

積分環(huán)節(jié)： 3 慣性環(huán)節(jié)： 4 振蕩環(huán)節(jié)： 5 一階微分環(huán)節(jié)： 6 二階微分環(huán)節(jié)： 7 不穩(wěn)定環(huán)節(jié)： 8 延遲環(huán)節(jié)：

例1：繪制其頻率特性

（低頻特性漸近線）

可見：低頻漸近線是平行于虛軸的直線（一型系統(tǒng)）。例2：繪制開環(huán)傳遞函數(shù)的頻率特性： 高頻數(shù)

（高頻時，頻率特性走向）

低頻漸近線：

上述例中對應的圖稱為頻率特性圖。也稱極坐標圖（可由幅值、相角繪制），或直角坐標圖（用實部、虛部繪制）又叫幅-相圖或奈氏圖。頻率特性低頻走向為型別

高頻走向為

設開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)，若無正實部開環(huán)零極點，則稱系統(tǒng)是最小相位系統(tǒng)。

以上二例均為最小相位系統(tǒng)。

第三節(jié) 對數(shù)頻率特性及其繪制

前述頻率特性的求取中，幅頻特性

各環(huán)節(jié)幅頻特性乘積

引入一種簡便方法。

對數(shù)頻率特性：

各環(huán)節(jié)對數(shù)幅頻特性的疊加。表示不變。

建立單對數(shù)坐標系：

橫軸：取 以10為底的對數(shù)分度。

縱軸：線性分度。

分別稱為：對數(shù)幅頻特性圖 對數(shù)相頻特性

統(tǒng)稱：對數(shù)頻率特性圖

可見：由于取增大10倍，對應橫軸上增加一單位長度，稱10倍頻程，幾何長度一致。1 放大環(huán)節(jié) G(s)=k 2 積分環(huán)節(jié) 每增加10倍頻程 則 分數(shù) 3 慣性環(huán)節(jié) 4 一階微分環(huán)節(jié) 5 振蕩環(huán)節(jié)

開環(huán)對數(shù)頻率特性圖 對應于開環(huán)傳遞函數(shù)的對數(shù)頻率特性。為開環(huán)對數(shù)頻率特性，其故可稱為Bd圖，一般情況下，對Bd圖的繪制只需畫出對數(shù)幅頻漸近線和相頻特性曲線即可。

步驟：

先將G(s)改寫為典型環(huán)節(jié)。

找出各環(huán)節(jié)轉折頻率，并比較大小。

在各轉折頻率間用適當斜率直線構成對數(shù)幅頻漸近線。4 若必要，可適當修正。

將各相頻特性相加，形成相頻特性。

例1：

也可直接畫出漸近線：

低頻數(shù)：

中頻數(shù)：

高頻數(shù)：

例2：

低頻數(shù)：

漸近線由 和 決定。

在 處，斜率為

高頻數(shù)：為慣性環(huán)節(jié)轉折頻率。漸近線頻率增加

例3：

繪制傳遞函數(shù)對數(shù)幅頻漸近線

§5-4 奈氏判據(jù)

一、幅角原理

引入輔助函數(shù)

Pj為閉環(huán)特征方程 1+GH=0根。（閉環(huán)極點）Zi為G(s)H(s)對應的極點。（開環(huán)極點）

1、F(s)的零點為閉環(huán)極點，極點為開環(huán)極點。

2、F(s)與G(s)H(s)差別。F(s)=1+G(s)H(s)與G(s)H(s)差1。

幅角原理：在S平面上任選一個復數(shù)s，通過復變函數(shù)F(s)可在F平面上找到相應的象。若F(s)的零、級分布已知，在S平面上任意選定一封閉曲線rs，且rs 不通過F(s)零、極點，則rs映射到F平面上也是 一封閉曲線rF。當s點按rs順時針繞一周時，則rF對應的點按逆時針繞原點的周數(shù) R=P-2。其中P是rs封閉曲線內(nèi)包含的F(s)的極點數(shù)目，Z是rs內(nèi)包含的 F(s)的零點數(shù)目（R=開環(huán)極點數(shù)-閉環(huán)極點數(shù)）R〉0 表示逆時針旋轉 R=0 不轉

R〈0 表示順時針旋轉周數(shù)

二、穩(wěn)定性分析及奈氏判據(jù)

1、將rs取為如圖示無窮大圓