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广东工业大学 810 自动控制原理 2022 年真题思维导图

强势双非共 7 题

难度:中等 题量 5 题偏综合;第 2 题由响应图反求机械系统参数,第 5 题同时卡四项频域指标,第 6 题带「改善非线性系统方法」的问答

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1倒立摆控制系统方框图与工作原理#

思路
  • 倒立摆是非线性不稳定对象;设计控制策略使其稳定,要求绘制系统方框图并叙述工作原理。
本卷考法
  • 说明倒立摆控制系统的基本组成与控制方式
本卷实例
  • 关键一步:先明确被控量是摆杆角度,再按负反馈构成闭环
  • 中间结果:按给定、比较、控制器、执行、对象、检测列环节
  • 卡点:倒立摆原理图的信号连接关系需回原卷核对图
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
  • 本卷考过说明倒立摆控制系统的基本组成与控制方式
  • 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
  • 本卷考过方框图漏掉检测与反馈通道
  • 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
串联、并联与反馈等效 结构图与方框图
本卷考法
  • 绘制含给定、比较、控制器、对象与反馈的方框图
本卷实例
  • 关键一步:用负反馈把输出摆角与给定角度作差得误差
  • 中间结果:控制器输出经执行机构作用于小车与摆杆
  • 卡点:方框图各环节命名与信号流向需回原卷核对图
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 串联环节相乘,并联环节相加(同向)或相减(反向)
  • 负反馈等效为 G/(1+GH),正反馈为 G/(1-GH)
  • 反馈等效的前提是单回路、无交叉
步骤
  • 识别环节之间的连接方式
  • 分别套用串联、并联或反馈等效公式
  • 逐层化简直到只剩一个等效环节
通用考法
  • 本卷考过绘制含给定、比较、控制器、对象与反馈的方框图
  • 多环节系统求闭环传递函数
  • 判断反馈极性对分母符号的影响
常见易错
  • 本卷考过反馈通道的取号与比较点方向画错
  • 把负反馈的分母写成 1-GH
  • 并联环节相减时符号取反
公式

2机械系统建模与由响应反求参数#

思路
  • m=1 的机械系统先按牛顿第二定律建模;再由单位阶跃响应图读稳态值、超调与峰值时间,反求 K1、K2、B、K
机械系统建模 建模与机电系统
本卷考法
  • 对质量-弹簧-阻尼系统列运动方程并求传函
本卷实例
  • 关键一步:对质量 m=1 列牛顿第二定律,弹簧力与阻尼力都取 u−y 方向的相对量
  • 中间结果:整理后传函为 G(s)=(Bs+k)/(s²+Bs+k)
  • 卡点:阻尼力究竟按 B(u̇−ẏ) 还是 B u̇,需回原卷核对机械原理图
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 依据牛顿第二定律或达朗贝尔原理列方程
  • 三种基本元件:质量 m、粘性阻尼 f、弹簧 k
  • 同一方向取正,反向取负,逐项列出合力
步骤
  • 选定正方向并作受力分析
  • 分别写出质量、阻尼、弹簧对应的力
  • 按 F=ma 列写运动方程
  • 取拉氏变换整理成传递函数
通用考法
  • 本卷考过对质量-弹簧-阻尼系统列运动方程并求传函
  • 弹簧-质量-阻尼系统求位移对力的传递函数
  • 两质量块经弹簧阻尼连接的系统建模
常见易错
  • 本卷考过阻尼力与弹簧力的正负方向取反
  • 阻尼力与弹簧力的正负方向取反
  • 多质量系统漏掉相互作用力的反作用项
公式
本卷考法
  • 由单位阶跃响应图反求 K1、K2、B、K
本卷实例
  • 关键一步:由超调量定 ξ、峰值时间定 ωn,再与闭环分母系数对照
  • 中间结果:Φ(s) 的分子含 k1+k2s,与 G(s) 分子同形
  • 卡点:响应图的超调 16.3% 与 tp=0.1 s 需回原卷核对
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 稳态值决定增益 K
  • 超调量只由阻尼比 ξ 决定
  • 峰值时间与振荡频率共同确定 ωn
  • 时间常数由响应达到稳态值 63.2% 的时刻给出
步骤
  • 从曲线上读出稳态值、超调量、峰值时间或时间常数
  • 判断系统是一阶还是二阶(看有无振荡)
  • 由超调量反求 ξ,再由峰值时间反求 ωn
  • 写出标准形式并补上增益
通用考法
  • 本卷考过由单位阶跃响应图反求 K1、K2、B、K
  • 由实验阶跃响应曲线求传递函数
  • 由给出的性能指标反求参数
常见易错
  • 本卷考过未判断阶数就套用二阶公式
  • 未判断系统阶数就直接套用二阶公式
  • 把稳态值当成了增益而漏掉输入幅值
公式
本卷考法
  • r(t)=50t² 时按 E(s)=R(s)-C(s) 求稳态误差
本卷实例
  • 关键一步:输入 50t² 是抛物线,先按 I 型系统判断加速度误差是否有限
  • 中间结果:E(s)=R(s)(1−Φ(s)),稳态误差由 1−Φ 的零点阶数决定
  • 卡点:源文 ess 的表达式与数值含 OCR 乱码,需回原卷核对
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 稳态误差由系统型别与输入类型共同决定
  • 0 型对阶跃有差、Ⅰ型对斜坡有差、Ⅱ型对加速度有差
  • 低型别系统对高阶输入的误差为无穷大
步骤
  • 判断系统型别并联立稳定性检查
  • 写出输入信号的拉氏变换
  • 用终值定理求 e_ss,或直接查表
  • 必要时按叠加原理分别计算各分量
通用考法
  • 本卷考过r(t)=50t² 时按 E(s)=R(s)-C(s) 求稳态误差
  • 求给定输入下的稳态误差
  • 由稳态误差要求反求开环增益
  • 比较不同型别系统的跟踪能力
常见易错
  • 本卷考过输入为组合信号时漏掉某一分量
  • 未判稳就使用终值定理
  • 输入为组合信号时漏掉某一分量
  • Ⅰ型系统求阶跃误差时误代入速度误差公式
公式

3劳斯判据与相对稳定度#

思路
  • 三问层层递进:基础稳定域 → 虚轴交点(等幅振荡)→ 极点左移一个单位(相对稳定度)
劳斯判据 稳定性分析
本卷考法
  • 用劳斯判据确定使系统闭环稳定的 K 范围
本卷实例
  • 关键一步:由结构图写开环传函,再列闭环特征方程和劳斯表
  • 中间结果:特征式为 s³+14s²+40s+40k
  • 卡点:原卷第三题题面缺失,开环传函系数需回原卷核对
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 特征方程各项系数全为正只是必要条件,不充分
  • 劳斯表首列元素全部同号 ⇔ 系统稳定
  • 首列符号变化次数等于右半平面闭环极点数
  • 首列出现 0 时需用 ε 法或乘辅助多项式处理
步骤
  • 写出闭环特征方程并整理成降幂排列
  • 若某次幂系数缺项,该项补零
  • 列劳斯表:前两行为系数,之后各行按交叉相减
  • 检查首列符号:全同号则稳定,有变号则数出个数
通用考法
  • 本卷考过用劳斯判据确定使系统闭环稳定的 K 范围
  • 判断给定系统的稳定性
  • 指出右半平面闭环极点的个数
  • 求使系统稳定的参数范围
常见易错
  • 本卷考过首列出现 0 时未用 ε 法
  • 系数有缺项时不补零,直接套用判据
  • 首列出现 0 后仍按常规继续算,未用 ε 法
公式
本卷考法
  • 求出现等幅振荡时的 K 与振荡频率
本卷实例
  • 关键一步:令 D(jω)=0 实部虚部分别为零,或找劳斯表全零行
  • 中间结果:临界参数由实部虚部同时为零的条件确定
  • 卡点:该问的临界频率与 k 值源文有乱码,需回原卷核对
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 根轨迹与虚轴的交点对应系统临界稳定
  • 可用劳斯判据令首列为零,或令 s=jω 代入特征方程求解
  • 交点处的 K 是使系统稳定的临界增益
步骤
  • 把 s=jω 代入闭环特征方程
  • 令实部与虚部分别为零,得到两个方程
  • 联立解出 ω 与 K
  • 结合实轴段信息确定根轨迹穿越方向
通用考法
  • 本卷考过求出现等幅振荡时的 K 与振荡频率
  • 求根轨迹与虚轴的交点及临界增益
  • 确定系统稳定时 K 的取值范围
  • 判断根轨迹穿越虚轴的方向
常见易错
  • 本卷考过只代一个 ω 漏掉另一组交点
  • 只代一个 ω 就下结论,漏掉另一组交点
  • 得到 K 后没有回到原题核对参数定义
公式
参数稳定域的确定 稳定性分析
本卷考法
  • 求闭环极点全部位于虚轴左移一个单位后左侧的 K 范围
本卷实例
  • 关键一步:做 s=z−1 坐标平移,把左移一个单位化为对 z 的普通稳定问题
  • 中间结果:平移后特征式常数项为 40k−27
  • 卡点:平移后各阶系数都要重算,不能只改常数项
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 稳定条件是一组关于参数的不等式
  • 区间端点通常对应临界稳定,即根落在虚轴上
  • 稳定域是不等式组的交集
步骤
  • 由劳斯表首列各元素大于零列出不等式组
  • 逐个解不等式并取交集
  • 检查端点是否为临界稳定
通用考法
  • 本卷考过求闭环极点全部位于虚轴左移一个单位后左侧的 K 范围
  • 求使系统稳定的参数上界或下界
  • 判断某参数取值是否满足稳定要求
  • 比较不同参数对稳定域大小的影响
常见易错
  • 本卷考过直接对原特征方程用劳斯判据而未作坐标平移
  • 只列出部分首列元素的不等式,漏掉某个约束
  • 取交集时把端点是否包含搞错
公式

4根轨迹与稳定域#

思路
  • G(s)H(s)=k/(s(s+1)(s+2)),n-m=3,渐近线与实轴交于 -1、夹角 ±60°、180°
本卷考法
  • 绘制闭环系统概略根轨迹图
本卷实例
  • 关键一步:按 n−m=3 画渐近线,再求实轴段与分离点
  • 中间结果:分离点由 1/d+1/(d+1)+1/(d+2)=0 得到
  • 卡点:分离点两根要按实轴根轨迹段取舍,配图需回原卷核对
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 起于开环极点、终于开环零点(无穷远零点),分支数等于极点数 n
  • 实轴上某段右侧的零极点总数为奇数时,该段属于根轨迹
  • 渐近线条数为 n-m,交点在实轴上,与实轴夹角等分 360°
  • 根轨迹关于实轴对称
步骤
  • 标出全部开环零极点并判断实轴上的根轨迹段
  • 计算渐近线交点与夹角
  • 求出分离点、出射角、与虚轴交点
  • 按对称性连接各段并标出对应 K 值
通用考法
  • 本卷考过绘制闭环系统概略根轨迹图
  • 按法则绘制根轨迹草图
  • 指出渐近线条数与夹角
  • 判断某段实轴是否属于根轨迹
常见易错
  • 本卷考过渐近线夹角公式中的 2k+1 写成 2k
  • 实轴段判据中的零极点个数算错
  • 渐近线夹角公式中的 2k+1 写成 2k
公式
本卷考法
  • 确定使系统稳定工作的 k 值范围
本卷实例
  • 关键一步:令 s=jω 代入特征方程,实部虚部分别为零
  • 中间结果:与虚轴的交点给出系统稳定的上界
  • 卡点:稳定上界由实部虚部同时为零求出,具体值需回原卷核对
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 根轨迹与虚轴的交点对应系统临界稳定
  • 可用劳斯判据令首列为零,或令 s=jω 代入特征方程求解
  • 交点处的 K 是使系统稳定的临界增益
步骤
  • 把 s=jω 代入闭环特征方程
  • 令实部与虚部分别为零,得到两个方程
  • 联立解出 ω 与 K
  • 结合实轴段信息确定根轨迹穿越方向
通用考法
  • 本卷考过确定使系统稳定工作的 k 值范围
  • 求根轨迹与虚轴的交点及临界增益
  • 确定系统稳定时 K 的取值范围
  • 判断根轨迹穿越虚轴的方向
常见易错
  • 本卷考过只代一个 ω 漏掉另一组交点
  • 只代一个 ω 就下结论,漏掉另一组交点
  • 得到 K 后没有回到原题核对参数定义
公式

5多指标串联校正设计#

思路
  • 四个指标(ess≤0.1、γ≥40°、ωc≥4.4、h≥10dB)需要同时满足,源文先算未校正系统的截止频率与相角裕度,再用串联超前校正补齐
本卷考法
  • 由单位斜坡 ess≤0.1 反求开环增益
本卷实例
  • 关键一步:由单位斜坡 ess≤0.1 得速度误差系数至少为 10,取开环增益不小于 10
  • 中间结果:先取开环增益 15 使低频增益满足稳态要求
  • 卡点:增益提高后要回头验算截止频率与相角裕度
  • 卡点:需回原卷核对图
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 稳态误差由系统型别与输入类型共同决定
  • 0 型对阶跃有差、Ⅰ型对斜坡有差、Ⅱ型对加速度有差
  • 低型别系统对高阶输入的误差为无穷大
步骤
  • 判断系统型别并联立稳定性检查
  • 写出输入信号的拉氏变换
  • 用终值定理求 e_ss,或直接查表
  • 必要时按叠加原理分别计算各分量
通用考法
  • 本卷考过由单位斜坡 ess≤0.1 反求开环增益
  • 求给定输入下的稳态误差
  • 由稳态误差要求反求开环增益
  • 比较不同型别系统的跟踪能力
常见易错
  • 本卷考过未判稳就用终值定理
  • 未判稳就使用终值定理
  • 输入为组合信号时漏掉某一分量
  • Ⅰ型系统求阶跃误差时误代入速度误差公式
公式
稳定裕度 频域分析
本卷考法
  • 由 γ 与幅值裕度 h 的双重要求确定校正量
本卷实例
  • 关键一步:先算校正前 ωc 与 γ,再与目标值比较确定校正量
  • 中间结果:原系统 ωc 约 3.8 rad/s、γ 约 14.7°,两项都不够
  • 卡点:幅值裕度要求 h 不小于 10dB,需在相位穿越频率处再验算
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 相角裕度 γ 在幅值穿越频率 ωc 处定义,γ=180°+∠G(jωc)
  • 幅值裕度 Kg 在相位穿越频率 ωg 处定义,单位可为分贝
  • γ>0 且 Kg>1 时闭环稳定(最小相位系统)
  • γ 主要影响超调,ωc 主要影响响应速度
步骤
  • 由幅频特性求 |G|=1 对应的穿越频率 ωc
  • 由相频特性求 ∠G=-180° 对应的频率 ωg
  • 分别代入公式求相角裕度与幅值裕度
  • 由裕度符号判断稳定性
通用考法
  • 本卷考过由 γ 与幅值裕度 h 的双重要求确定校正量
  • 求系统的相角裕度与幅值裕度
  • 由裕度要求反求开环增益
  • 分析增益变化对裕度的影响
常见易错
  • 本卷考过幅值裕度取倒数未取,导致结论反了
  • 把 ωc 与 ωg 两个频率用反
  • 幅值裕度取倒数未取,导致结论反了
  • 非最小相位系统仍用同一判据
公式
超前校正 系统校正
本卷考法
  • 用串联超前校正同时满足相角裕度、截止频率与幅值裕度指标
本卷实例
  • 关键一步:先算未校正系统的截止频率与相角裕度,与指标比较确定最大超前角
  • 中间结果:未校正系统的截止频率与相角裕度均低于指标要求,由差额确定超前角
  • 卡点:源文为串联超前校正,原映射误挂滞后-超前,已修正
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 超前校正利用相位超前特性提高相角裕度
  • 会使截止频率提高,响应加快
  • 最大超前角出现在两个转折频率的几何中点
  • 最大超前角不超过 60°,否则噪声放大明显
步骤
  • 由未校正系统的相角裕度差额确定所需最大超前角
  • 由最大超前角公式求 α
  • 由 α 与目标截止频率求两个转折频率
  • 写出校正装置传递函数并校验
通用考法
  • 本卷考过用串联超前校正同时满足相角裕度、截止频率与幅值裕度指标
  • 设计串联超前校正装置
  • 计算校正后的相角裕度与截止频率
  • 分析超前校正的局限性
常见易错
  • 本卷考过未校正系统的相角裕度差额需含弥补截止频率右移的裕量
  • 计算补偿角时忽略截止频率变化带来的附加相角损失
  • α 的取值与超前角公式方向取反
公式

6非线性系统周期运动20 分#

思路
  • N(A)=(A+6)/(A+2) 随 A 增大而减小,-1/N(A) 沿负实轴移动;与 G(jω) 的交点即周期运动点
描述函数法基础 非线性系统
本卷考法
  • 由给定 N(A) 求并绘制负倒描述函数 -1/N(A)
本卷实例
  • 关键一步:对 N(A) 取负倒数,再求 A 趋于 0 与无穷时的端点
  • 中间结果:−1/N(A) 在负实轴上从 −1/3 走到 −1
  • 卡点:N(A) 随 A 增大而减小,负倒特性的单调方向别写反
  • 卡点:需回原卷核对图
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 描述函数是非线性环节在正弦输入下的等效复放大倍数
  • 描述函数是输入幅值的函数,与频率无关
  • 只适用于非线性环节输入近似为正弦、线性部分具有低通滤波特性的系统
  • 描述函数法用来判断自振的存在与参数
步骤
  • 写出非线性环节在正弦输入下的输出表达式
  • 取输出的一次谐波分量求基波幅值与相位
  • 按定义求描述函数 N(A)
  • 与线性部分特性联立判断自振
通用考法
  • 本卷考过由给定 N(A) 求并绘制负倒描述函数 -1/N(A)
  • 求饱和、死区、继电特性等典型非线性的描述函数
  • 说明描述函数法的适用条件
  • 指出描述函数与频率特性的区别
常见易错
  • 本卷考过把描述函数当成频率的函数
  • 把描述函数当成频率的函数
  • 忽略一次谐波近似带来的误差条件
公式
本卷考法
  • 用描述函数法确定周期运动的稳定性
  • 计算稳定周期运动的振幅与频率
本卷实例
  • 关键一步:求线性部分 G(jω)=k/(s(s+1)²) 在 ω=1 处与负实轴的交点
  • 中间结果:交点落在 −1 与 −1/3 之间时存在稳定自振
  • 卡点:要按 A 增大方向判断交点稳定性,并注意 k 的区间端点
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 自振条件为 G(jω)N(A)=-1,即线性部分特性与负倒描述函数曲线相交
  • 交点给出自振频率 ω 与自振幅值 A
  • 负倒描述函数曲线上幅值增大的方向决定自振是否稳定
  • 交点处两条曲线的走向关系决定极限环稳定性
步骤
  • 求线性部分的频率特性 G(jω)
  • 求非线性环节的负倒描述函数 -1/N(A) 并确定 A 的增大方向
  • 在同一复平面上画两条曲线并求交点
  • 由交点处的走向判断自振是否存在且稳定,读出 ω 与 A
通用考法
  • 本卷考过用描述函数法确定周期运动的稳定性
  • 本卷考过计算稳定周期运动的振幅与频率
  • 判断系统是否产生自持振荡
  • 求自振频率与自振幅值
  • 分析参数变化对自振的影响
常见易错
  • 本卷考过未标注 A 的增大方向就判断稳定性
  • 画的是 N(A) 而不是负倒描述函数 -1/N(A)
  • 未标注 A 的增大方向就判断稳定性
  • 把交点频率当成截止频率
公式
本卷考法
  • 说明改善非线性系统的方法
本卷实例
  • 关键一步:改善非线性系统可从改变线性部分参数、加反馈校正、引入新非线性环节入手
  • 中间结果:调整线性增益会移动与负倒曲线的交点
  • 卡点:仅调增益可能把系统推入新的自振区,需重画曲线核对
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 非线性系统只有局部稳定性概念,与初始条件有关
  • 极限环的稳定性可由相轨迹收敛或发散判断
  • 减小非线性影响可用加大线性部分增益或引入校正
  • 用描述函数或相平面结果指导参数选择
步骤
  • 判断系统是否存在极限环并确定其稳定性
  • 分析非线性环节参数对自振幅值频率的影响
  • 通过调整线性部分增益或加入校正削弱自振
  • 重新分析确认自振消除或幅值达标
通用考法
  • 本卷考过说明改善非线性系统的方法
  • 提出消除自振的工程措施
  • 分析增益变化对极限环幅值的影响
  • 比较不同方案对稳定性与动态性能的利弊
常见易错
  • 本卷考过仅调整增益而不检查是否引入新的自振点
  • 仅调整增益而不检查是否引入新的自振点
  • 把不稳定极限环误判为可观测的自振

8测速反馈与比例微分两种方案比较25 分#

思路
  • 系统给出测速反馈(a)与比例-微分(b)两种结构;调整参数改善动态性能,并比较两方案特点。
二阶系统标准形式与阻尼比 时域响应与动态性能
本卷考法
  • 调整参数以改变阻尼比同时保持自然频率不变
本卷实例
  • 关键一步:由闭环特征式对照二阶标准形式读出阻尼比
  • 中间结果:两方案都增大阻尼比,自然频率基本不变
  • 卡点:(a)(b)两方案的方框图与参数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
  • 标准形式由自然频率 ωn 与阻尼比 ξ 两个参数确定
  • ξ>1 过阻尼、ξ=1 临界阻尼、0<ξ<1 欠阻尼、ξ=0 无阻尼
  • 闭环极点位置只由 ξωn 与 ωn√(1-ξ²) 决定
  • β=arccos ξ 是极点与负实轴的夹角
步骤
  • 把闭环传递函数化成标准二阶形式
  • 比对系数求出 ωn 与 ξ
  • 写出闭环极点表达式
  • 按 ξ 的取值判断响应类型
通用考法
  • 本卷考过调整参数以改变阻尼比同时保持自然频率不变
  • 由闭环传递函数求 ωn 与 ξ
  • 判断响应是过阻尼还是欠阻尼
  • 在 s 平面上标出闭环极点的位置
常见易错
  • 本卷考过把测速反馈系数与开环增益混为一谈
  • 化为标准形式时忘记把 s² 项系数归一化
  • 把开环增益误当成闭环传递函数的系数
公式
欠阻尼动态性能指标 时域响应与动态性能
本卷考法
  • 说明增大阻尼比如何改善超调与调节时间
本卷实例
  • 关键一步:由超调量要求确定阻尼比的下界
  • 中间结果:阻尼比落在合适区间可兼顾超调与快速性
  • 卡点:参数与指标的具体对应需回原卷核对
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 超调量只由 ξ 决定,与 ωn 无关
  • 峰值时间、上升时间、调节时间都与 ωn 成反比
  • 调节时间与 ξωn 的乘积成反比,ξωn 是衰减因子
  • 振荡次数与 ξ 直接相关
步骤
  • 由标准形式读出 ξ 与 ωn
  • 用超调量公式先求 ξ
  • 依次代入峰值时间、调节时间、上升时间公式
  • 必要时计算振荡次数
通用考法
  • 本卷考过说明增大阻尼比如何改善超调与调节时间
  • 给定 ξ 与 ωn 求全部动态性能指标
  • 由超调量要求确定 ξ 的取值范围
  • 分析 ωn 变化时各指标如何变化
常见易错
  • 本卷考过忽略两方案改善动态性能的机理差别
  • 把两种误差带的调节时间系数搞混
  • 峰值时间与上升时间混用
  • 超调量公式中漏乘 100%
公式
本卷考法
  • 比较两方案对单位斜坡输入稳态误差的影响
本卷实例
  • 关键一步:先写开环传函再比较静态速度误差系数
  • 中间结果:测速反馈的开环增益被反馈系数压低
  • 卡点:增益补偿与斜坡误差关系需回原卷核对结构
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
  • 本卷考过比较两方案对单位斜坡输入稳态误差的影响
  • 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
  • 本卷考过忽略测速反馈会降低开环增益
  • 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
串联、并联与反馈等效 结构图与方框图
本卷考法
  • 比较测速反馈与比例-微分两种结构方案的特点
本卷实例
  • 关键一步:分别写出两方案的开环与闭环传递函数
  • 中间结果:测速反馈取自输出速度,比例微分取自误差
  • 卡点:两方案方框图(a)(b)的连接方式需回原卷核对图
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 串联环节相乘,并联环节相加(同向)或相减(反向)
  • 负反馈等效为 G/(1+GH),正反馈为 G/(1-GH)
  • 反馈等效的前提是单回路、无交叉
步骤
  • 识别环节之间的连接方式
  • 分别套用串联、并联或反馈等效公式
  • 逐层化简直到只剩一个等效环节
通用考法
  • 本卷考过比较测速反馈与比例-微分两种结构方案的特点
  • 多环节系统求闭环传递函数
  • 判断反馈极性对分母符号的影响
常见易错
  • 本卷考过只比动态性能而漏比稳态误差
  • 把负反馈的分母写成 1-GH
  • 并联环节相减时符号取反
公式