1一、控制系统组成与稳态误差改善#
思路
- 先按信号流向补全闭环框图并指认各组成环节，再分析稳态误差无法消除的原因，从提高系统型别或加入补偿环节的角度给出改善方案
自动控制系统的基本组成与控制方式
基本概念与信号
本卷考法
- 补全控制系统的功能框图并指认各组成环节
本卷实例
- 关键一步：按给定、比较、控制、执行、对象、检测的顺序把框图补成闭环
- 关键一步：把每个方框对应到题面列出的实物元件
- 中间结果：按信号流向可把框图缺口逐个对应到被控对象、检测元件与执行环节
- 中间结果：控制器位于偏差信号之后、执行环节之前
- 卡点：原卷框图为插图，未读图，控制器、执行元件与检测元件的实际位置需回原卷核对图
考点详解（要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错）
要点
- 闭环系统按给定、比较、放大、执行、对象、检测六个环节串联成环
- 按有无反馈分为开环、闭环与复合控制；按给定信号分为恒值、随动与程序控制
- 检测变送元件把被控量转换成可比较的信号，是反馈通道的入口
- 控制系统的基本要求是稳、准、快三条
步骤
- 从工艺或物理描述里找出被控量与操纵量
- 逐个指认给定、比较、控制、执行、对象与检测六个环节对应的实物
- 按信号流向把环节串成闭环方框图
- 说明系统靠什么维持被控量等于给定量
通用考法
- 本卷考过补全控制系统的功能框图并指认各组成环节
- 指出系统的被控对象、被控量与操纵量
- 说明检测变送元件在闭环系统中的作用
- 画出给定系统的闭环方框图并说明工作过程
常见易错
- 把被控量与操纵量搞反
- 只画方框图而不指认环节，或反之，漏答一半
减小稳态误差的措施
稳态误差
本卷考法
- 分析稳态误差无法消除的原因并给出改善措施
本卷实例
- 关键一步：先判断误差是否由系统型别不足造成，再看单纯改变增益能否消除
- 关键一步：若比例控制无法消除，则从提高型别或加入补偿环节入手
- 中间结果：提高型别能消除对应输入的稳态误差，但会改变闭环稳定性
- 中间结果：加入积分或前馈补偿可在兼顾稳定性的前提下减小误差
- 卡点：只回答提高增益或简单加入积分而不校验稳定性，方案不完整
考点详解（要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错）
要点
- 提高开环增益可减小有差系统的误差，但会削弱稳定性
- 增加积分环节可提高型别，代价是相位滞后与超调增大
- 采用复合控制或前馈补偿可在不影响稳定性的前提下减小误差
- 采用扰动补偿可提高扰动不变性
步骤
- 判断误差来源是输入型别不足还是增益太小
- 按需选择提高增益、增加积分或加入补偿器
- 校验补偿后系统仍然稳定
- 重新计算稳态误差确认达标
通用考法
- 本卷考过分析稳态误差无法消除的原因并给出改善措施
- 分析提高开环增益对误差与稳定性的双重影响
- 设计前馈补偿器实现给定信号不变性
- 说明为何单纯提高增益不可行
常见易错
- 只谈误差减小而不检查稳定性是否被破坏
- 把增加积分环节的影响单一化，忽略超调
公式