"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。