自动控制原理期末考试答案详解：关键知识点与系统分析

本资源是一份自动控制原理的期末考试试卷及参考答案文档，主要涵盖了自动控制理论的基础知识。以下是部分内容的详细解析： 1. 填空题部分强调了控制系统的基本概念： - **复域中的积分环节和单位斜波信号**：在复域分析中，积分环节通常对应于极点在虚轴上的元素，而单位斜波信号可以用来展示系统响应的动态特性。 - **三频段分析**：这是一种常用的系统分析工具，通过区分低频、中频和高频段，可以分别研究系统的静态性能（低频）和动态性能（中频和开环截止斜率）。 - **描述函数**：描述函数是研究非线性环节的重要工具，它反映了非线性系统在正弦输入下的稳态响应特性，前提假设是线性部分具有良好的低通滤波特性。 - **主导极点**：对于高阶系统，主导极点对系统稳定性有关键影响，它是离虚轴最近且没有其他极点邻近的闭环极点。 - **闭环控制系统的特征**：反馈的存在使得控制系统能够检测并纠正偏差，这是其本质特征。 2. 试用方框图变换方法求传递函数：这部分涉及系统分析中的数学建模，方框图是描述控制系统结构的有效工具，通过变换可推导出系统的传递函数。 3. 劳斯判据和奈氏判据稳定性分析：这两个判据是判断控制系统稳定性的重要准则，劳斯判据基于极点分布，而奈氏判据则基于奈氏曲线。通过计算极点数量和分布，判断闭环系统是否稳定。 4. 控制系统的设计与分析： - 开环对数频率特性：给出了绘制对数频率特性的步骤，以及如何根据系统结构计算截止频率和裕量。 - 相角裕量和幅值裕量：这些指标衡量了系统对干扰的抵抗能力，相角裕量越大，系统的抗干扰性能越好。 - 穿越频率与设计参数的关系：通过设定穿越频率和裕量目标，反推系统参数的选择。 5. 离散系统分析：提供了离散系统开环脉冲传递函数的计算，以及稳定性的条件设置。 这份试卷全面覆盖了自动控制原理的核心知识点，包括系统分析、稳定性评估、数学模型建立和离散系统处理等，适合用于检验学生对自动控制理论的理解和应用能力。