华南理工大学2008年自动控制原理考研试题解析

"华南理工大学2008年813自动控制原理考研试题" 该试题涵盖了自动控制领域的核心知识点，包括系统稳态误差分析、系统类型、动态性能、传递函数、稳定性、幅频特性、系统响应速度、闭环增益影响、积分环节特性、开环传递函数计算、串联校正、信号流图、系统传递函数求解、单位阶跃响应分析以及控制系统设计。下面将对这些知识点进行详细解释： 1. 系统在阶跃输入作用下的稳态误差（ess）是衡量系统跟踪理想参考信号能力的一个重要指标，它与系统的型别有关。 2. 开环对数幅频特性（Bode图）是评估闭环系统动态性能的关键，它反映了系统的增益和相位特性。 3. 传递函数是描述线性定常系统动态行为的数学模型，适用于离散时间或连续时间系统。 4. 两个系统根轨迹相同意味着它们的闭环极点配置相同，这直接影响了系统的稳定性与动态响应。 5. 系统的稳定性由其闭环极点的位置决定，若所有闭环极点位于s平面的左半平面，则系统稳定。 6. 最小相位系统是指系统的所有极点和零点都在s平面的左半部，且相角在负实轴上单调递增。 7. 系统传递函数为\( G(s) = \frac{K}{Ts + 1} \)，其幅频特性为\( G(j\omega) \)，其中K是增益，T是时间常数，τ是延迟时间。 8. 对于一阶系统，闭环极点离S平面原点越近，系统的上升时间越短，响应速度越快。 9. 线性定常二阶系统的闭环增益增大，会导致超调量增加，响应速度变快，但可能导致稳定性问题。 10. 积分环节的幅频特性表现为频率为0时幅值为无穷大，随着频率增加幅值下降，与频率成反比关系。 11. 开环传递函数\( G(s) = \frac{4}{s^2 + 2s + 4} \)的幅值裕量h等于12dB，表示系统在特定增益下能保证稳定。 12. 串联滞后校正网络利用的是其高频段衰减特性，以改善系统的截止频率和相位裕量。 问答题部分涉及PID控制器参数对系统性能的影响，以及不同类型的控制系统特点，例如恒值控制系统追求设定值的精确保持，随动系统要求输出跟随输入的变化，而程序控制系统则依据预设的指令序列操作。 试题还包含了使用信号流图求解系统传递函数的实际应用，以及根据单位阶跃响应确定系统参数的问题，这需要理解梅森增益公式和拉普拉斯变换。 最后，通过分析带有扰动信号的控制系统，探讨了不同参数设置（k值）下系统的稳态误差和输出，以及积分环节位置对系统性能的影响，体现了控制器设计的重要性。 这份试题全面地测试了考生对自动控制原理的理解，包括基本概念、系统分析、控制器设计和系统性能评价等多个方面。