1开环与闭环控制概念#
思路
- 瓦特飞轮调速器靠离心力带动套筒改变进汽量，属于按偏差调节的闭环系统；优缺点要对照「精度 vs 稳定性」回答
串联、并联与反馈等效
结构图与方框图
本卷考法
- 画出瓦特调速器的控制框图
本卷实例
- 关键一步：把给定转速与飞球检测的转速比较，偏差经杠杆调节进汽阀
- 中间结果：框图含给定、比较、放大执行、对象与反馈检测环节
- 卡点：调速器原理图未读，套筒与阀门动作方向需回原卷核对图
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
- 本卷考过画出瓦特调速器的控制框图
- 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
- 本卷考过方框图中漏画反馈测量环节
- 把负反馈的分母写成 1-GH
- 并联环节相减时符号取反
公式
误差定义与误差传递函数
稳态误差
本卷考法
- 判断系统属开环还是闭环，并说明改造成另一种形式的方法
本卷实例
- 关键一步：看输出量是否经检测元件反馈回输入端参与控制
- 中间结果：按偏差调节的是闭环，按给定顺序动作的是开环
- 卡点：改开环要断开反馈检测通道，改闭环需增加转速检测与比较
- 卡点：瓦特调速器图未读，反馈检测通道需回原卷核对图
考点详解（要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错）
要点
- 误差有两种定义：输入端 E(s)=R(s)-C(s) 与 E(s)=R(s)-B(s)，须看清题意
- 误差传递函数由结构决定
- 单位反馈时两种定义等价
步骤
- 按题意确定误差取在输入端还是反馈端
- 由结构图写出误差传递函数
- 乘输入后取 s→0 的极限
通用考法
- 本卷考过判断系统属开环还是闭环，并说明改造成另一种形式的方法
- 写出误差传递函数
- 说明不同误差定义对结果的影响
常见易错
- 本卷考过只按有无传感器判断而不看是否存在反馈回路
- 非单位反馈时两种误差定义混用导致结果差一个 H(s)
- 忘记先判断系统是否稳定
公式
校正的基本概念与性能指标
系统校正
本卷考法
- 讨论开环与闭环控制的优缺点
本卷实例
- 关键一步：从精度、稳定性、结构成本与抗扰能力四方面对照
- 中间结果：闭环精度高但可能振荡，开环结构简单但抗扰能力差
- 卡点：要结合瓦特调速器实例回答，不能只背教材条目
- 卡点：优缺点要结合调速器图，具体结构需回原卷核对图
考点详解（要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错）
要点
- 校正是在系统中引入附加装置以改善性能
- 串联校正、反馈校正与复合校正是三种基本形式
- 时域指标与频域指标存在对应关系
- 校正通常以相角裕度、开环增益与穿越频率为目标
步骤
- 由指标要求确定目标相角裕度与穿越频率
- 画出未校正系统的 Bode 图
- 比较未校正特性与目标要求的差距
- 选择校正方式并计算校正装置参数
通用考法
- 本卷考过讨论开环与闭环控制的优缺点
- 说明串联校正与反馈校正的适用场合
- 把时域指标折算为频域指标
- 分析未校正系统的主要缺陷
常见易错
- 本卷考过只列优点不列稳定性代价
- 把截止频率与相位穿越频率混用
- 只盯相角裕度而忽略带宽要求
公式