自动控制原理期末考试习题解析：稳态误差与校正策略

自动控制原理期末考试题型包含了一系列关于控制系统分析和设计的问题，旨在考察学生对控制系统基本概念的理解和应用能力。以下是部分知识点的详细解析： 1. 第一题考查的是控制系统稳定性与稳态误差的计算。给定一个系统模型，要求学生分析r(t)=t（单位斜坡信号）和n(t)=1(t)（单位阶跃信号）下的稳态误差，并提出减小稳态误差的策略。稳态误差通常在控制系统中很重要，因为它衡量了系统的最终响应与期望值之间的偏差。减小稳态误差可以通过选择合适的控制算法（如PID控制器）或者加入适当的校正环节（如滞后-超前校正），以改善系统的动态响应。 2. 第二题涉及开环校正技术。首先，学生需要识别校正类型，可能是滞后-超前校正，然后计算校正装置的传递函数Gc(s)。接着，他们需确定校正后的系统在临界稳定状态下的开环增益值，并计算校正后系统在特定增益（K=1）下的相位裕量和幅值裕量，这些参数对系统稳定性及抗干扰能力有直接影响。 3. 在第四题中，系统方框图分析是关键。学生需根据单位阶跃响应的超调量、自然频率ωn、放大系数K以及调节时间ts和峰值时间tp来计算系统性能指标。稳态误差ess的计算也是一个重要部分。 4. 题目涉及到系统的动态性能分析和设计，包括超调量、调节时间和稳态误差的确定。通过分析结构图，学生需计算给定输入和扰动输入下的系统性能，并提出调整措施来优化稳态误差。 5. 对于积分环节的应用，部分题目强调了增加积分环节可以减少稳态误差，但可能会影响系统的其他特性，如响应速度。在设计时需要权衡利弊。 6. 最后一个问题涉及最小相位系统的分析，包括开环传递函数的求解，对数相频特性曲线的绘制，以及相位稳定裕量的计算。这是评估系统频率响应特性和稳定性的重要方法。 这些题目涵盖了控制系统的基础理论，如稳态误差分析、校正技术、动态性能指标计算、系统结构分析等，旨在测试学生的理论知识掌握程度和实际问题解决能力。通过解答这些问题，学生将能够深入理解自动控制原理的核心概念和应用技巧。