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深圳大学 901 控制原理 2025 年真题思维导图

强势双非共 7 题

难度:中等 7 道大题覆盖信号流图、二阶动态性能、稳态误差、根轨迹、频率响应、Bode 反求与 PID 系统设计,末题是工程综合设计

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1信号流图与结构图求传函#

思路
  • 画出信号流图,数出各回路与前向通路,用梅森增益公式写出 C(s)/R(s)
本卷考法
  • 由信号流图求闭环传递函数 C(s)/R(s)
本卷实例
  • 关键一步:按比较点与引出点逐个确定节点并标出各支路增益
  • 中间结果:回路之间互相接触,前向通路有两条
  • 卡点:需回原卷核对图 1 的并联支路与回路走向
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 信号流图适合处理多回路、比较点复杂系统
  • 特征式 Δ=1-ΣL+ΣLL-ΣLLL+…
  • 每条前向通路的余子式要剔除与它接触的回路
  • 不接触回路才会计入高阶乘积项
步骤
  • 由结构图改画信号流图,标出各节点
  • 找出全部单独回路,求特征式 Δ
  • 找出全部前向通路 P_k
  • 对每条通路求余子式 Δ_k
  • 代入公式求总传输
通用考法
  • 本卷考过由信号流图求闭环传递函数 C(s)/R(s)
  • 由信号流图求 C(s)/R(s)
  • 结构图先用梅森公式化简再作性能分析
  • 判断某条回路是否与给定前向通路接触
常见易错
  • 本卷考过不接触回路找漏或重复计数
  • 不接触回路找漏或重复计数
  • 余子式中未剔除与通路接触的回路
  • 把前向通路的增益写成了回路增益
公式
串联、并联与反馈等效 结构图与方框图
本卷考法
  • 识别并联支路并合并为等效环节
本卷实例
  • 关键一步:把共用输入输出的两个并联环节相加后再画流图
  • 中间结果:并联等效环节作为一条独立前向支路
  • 卡点:并联合并的符号要与原图加减一致,需回原卷核对图 1
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
  • 本卷考过识别并联支路并合并为等效环节
  • 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
  • 本卷考过并联环节相减时符号取反
  • 把负反馈的分母写成 1-GH
  • 并联环节相减时符号取反
公式

2二阶动态性能与零极点影响#

思路
  • 由闭环传函求 ωn 与 ξ 后算 tp、σ%、ts;再分别讨论附加闭环零点和极点对指标的影响;最后按指标反求开环传函
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
  • 由闭环传函求 ωn 与阻尼比并化为标准形式
本卷实例
  • 关键一步:把闭环传函化为标准二阶形式再读 ωn 与 ξ
  • 中间结果:由一次项系数定阻尼积、由常数项定自然频率平方
  • 卡点:s² 项系数要先归一化
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
  • 本卷考过由闭环传函求 ωn 与阻尼比并化为标准形式
  • 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
  • 本卷考过化为标准形式时忘记把 s² 项系数归一化
  • 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
  • 求峰值时间、超调量与误差带百分之五的调节时间
本卷实例
  • 关键一步:由 ξ 与 ωn 分别套用峰值时间、超调量与调节时间公式
  • 中间结果:峰值时间与阻尼自然频率有关,调节时间与实部有关
  • 卡点:调节时间系数要按百分之五误差带选取
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
  • 本卷考过求峰值时间、超调量与误差带百分之五的调节时间
  • 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
  • 本卷考过把两种误差带的调节时间系数搞混
  • 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
高阶系统的降阶与主导极点 时域响应与动态性能
本卷考法
  • 分析附加闭环零点或极点对动态性能的影响
本卷实例
  • 关键一步:由附加环节与原二阶系统的乘积拆成两部分响应
  • 中间结果:附加零点相当于在原响应上叠加脉冲响应
  • 卡点:附加极点使调节时间变长、附加零点使超调变大,方向勿记反
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 离虚轴最近的极点起主导作用,其余极点对应快速衰减分量
  • 闭环零点会增大超调、缩短峰值时间
  • 极点实部相差 5 倍以上时可按主导极点降阶
步骤
  • 求出全部闭环极点并按距虚轴远近排序
  • 用主导极点对近似为二阶系统
  • 用零点修正式修正超调量与峰值时间
通用考法
  • 本卷考过分析附加闭环零点或极点对动态性能的影响
  • 把高阶系统近似为二阶系统并估算性能指标
  • 判断附加闭环零点对超调量的影响
  • 说明某极点能否忽略的理由
常见易错
  • 本卷考过忽略零点对超调量的放大作用
  • 忽略零点对超调量的放大作用
  • 只看极点距离而不管该极点的留数大小
公式
由性能指标要求反求参数 时域响应与动态性能
本卷考法
  • 由超调量与调节时间要求反求新的开环传函
本卷实例
  • 关键一步:超调不变则阻尼比不变,指标减半则自然频率加倍
  • 中间结果:由新的 ξ 与 ωn 写出标准闭环形式再反推开环传函
  • 卡点:峰值时间与调节时间同时减半要求自然频率同比放大
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 超调量要求给出 ξ 的下界,调节时间要求给出 ξωn 的下界
  • 多个指标同时给出时需求参数可同时满足的公共区域
  • 指标之间往往相互制约,需权衡取舍
步骤
  • 把每个指标要求翻译成对 ξ 或 ωn 的不等式
  • 在参数平面上画出各不等式的可行域
  • 取交集并选取合适的参数值
  • 回代验证全部指标是否满足
通用考法
  • 本卷考过由超调量与调节时间要求反求新的开环传函
  • 由超调量和调节时间要求设计开环增益与阻尼
  • 求满足指标要求的参数取值范围
  • 判断给定指标组合是否可实现
常见易错
  • 本卷考过只满足单项指标就下结论,未做交叉验证
  • 只满足单项指标就下结论,未做交叉验证
  • 把 ξ 的可行域方向取反
公式

3系统稳定性与典型输入稳态误差#

思路
  • 由结构图写开环传函与特征方程,用代数判据判稳;再按系统型别分别求阶跃、斜坡、加速度输入的稳态误差
赫尔维茨判据 稳定性分析
本卷考法
  • 用赫尔维茨判据判断三阶系统的稳定性
本卷实例
  • 关键一步:写特征方程后检验各系数大于零并构造主子式
  • 中间结果:三阶系统需验证三个主子式或二阶赫尔维茨条件
  • 卡点:系数缺项或等于零时要单独判断
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 由特征方程系数构造赫尔维茨行列式
  • 各阶主子式全部大于零 ⇔ 系统稳定
  • 与劳斯判据等价,适合阶数较低时使用
步骤
  • 由特征方程系数写出赫尔维茨行列式
  • 依次计算各阶主子式
  • 令全部主子式大于零得到稳定条件
通用考法
  • 本卷考过用赫尔维茨判据判断三阶系统的稳定性
  • 用赫尔维茨判据判断稳定性
  • 比较两种代数判据的适用场合
常见易错
  • 本卷考过只验证到二阶主子式就下结论
  • 行列式构造时系数下标写错
  • 只验证到二阶主子式就下结论
公式
本卷考法
  • 判断系统型别并求静态误差系数
本卷实例
  • 关键一步:由开环传函中积分环节个数确定系统型别
  • 中间结果:Ⅰ型系统速度误差系数为有限值
  • 卡点:型别决定各典型输入下误差是零、有限还是发散
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 型别 v 由开环传递函数中积分环节的个数决定
  • 0 型有位置误差、Ⅰ型有速度误差、Ⅱ型有加速度误差
  • 静态误差系数只与开环传递函数有关
步骤
  • 把开环传递函数写成分式,数出 s 的幂次即型别
  • 按型别选择对应的静态误差系数公式
  • 代入求值
通用考法
  • 本卷考过判断系统型别并求静态误差系数
  • 判断系统型别
  • 求静态位置、速度、加速度误差系数
  • 分析增加积分环节对精度的影响
常见易错
  • 本卷考过数错积分环节个数导致型别判错
  • 把开环增益与静态误差系数混为一谈
  • 数错积分环节个数导致型别判错
公式
本卷考法
  • 求阶跃、斜坡与加速度输入下的稳态误差
本卷实例
  • 关键一步:分别代入静态位置、速度、加速度误差系数
  • 中间结果:加速度输入下Ⅰ型系统误差发散
  • 卡点:先判稳再谈稳态误差
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
  • 本卷考过求阶跃、斜坡与加速度输入下的稳态误差
  • 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

4含右半平面极点的根轨迹#

思路
  • 按法则画根轨迹,重点求分离点与渐近线;再结合极点位置判断增益变化对稳定性的影响
本卷考法
  • 按法则绘制根轨迹并标出渐近线
本卷实例
  • 关键一步:由开环零极点定实轴段、渐近线条数与夹角
  • 中间结果:极点数减零点数决定趋于无穷的分支数
  • 卡点:系统含右半平面极点,起点在 s 右半平面
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
  • 本卷考过按法则绘制根轨迹并标出渐近线
  • 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 加一写成 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
分离点与会合点 根轨迹法
本卷考法
  • 求根轨迹的分离点坐标
本卷实例
  • 关键一步:由 dK/ds 等于零并与闭环特征式联立求解
  • 中间结果:分离点需落在实轴根轨迹段上才保留
  • 卡点:题给参考数据用于分离点方程的判别式,需回原卷核对
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 分离点是根轨迹离开实轴或相汇的点,对应特征方程的重根
  • 分离点必满足 dK/ds=0
  • 用试探法求解代数方程时要注意舍去不在根轨迹上的根
步骤
  • 由幅值条件解出 K 关于 s 的表达式
  • 令 dK/ds=0 得分离点方程
  • 解方程并用实轴段判据筛选
  • 代回求分离点处的 K 值
通用考法
  • 本卷考过求根轨迹的分离点坐标
  • 求根轨迹的分离点坐标
  • 确定分离点处的临界增益
  • 判断解的取舍
常见易错
  • 本卷考过求出方程根后不筛选,保留了不在根轨迹上的解
  • 求出方程根后不筛选,保留了不在根轨迹上的解
  • 用 dK/ds=0 却未化成 K 的显式表达式
公式
本卷考法
  • 求根轨迹与虚轴的交点及临界增益
本卷实例
  • 关键一步:把 s 等于 jω 代入特征方程分离实部与虚部
  • 中间结果:临界增益对应根轨迹穿越虚轴
  • 卡点:含右半平面极点时增益很小也可能不稳定
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
  • 本卷考过求根轨迹与虚轴的交点及临界增益
  • 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 就下结论,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
本卷考法
  • 分析增益变化对系统稳定性的影响
本卷实例
  • 关键一步:按根轨迹分支走向判断闭环极点是否进入右半平面
  • 中间结果:由根轨迹穿越虚轴的方向说明稳定增益区间
  • 卡点:起点含右半平面极点,稳定性随增益的判断要分段
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 闭环极点位置直接决定 ξ、ωn 与动态指标
  • 等阻尼线是从原点出发的射线,等 ωn 线是以原点为心的圆
  • 给定阻尼比要求时,极点落在等阻尼线上
  • 增益增大一般使系统响应加快但振荡加剧
步骤
  • 在 s 平面上画出等阻尼线或等 ωn 圆
  • 求其与根轨迹的交点
  • 由幅值条件求出交点对应的参数
  • 由极点位置估算动态性能
通用考法
  • 本卷考过分析增益变化对系统稳定性的影响
  • 求满足给定阻尼比的参数值
  • 由闭环极点位置估算超调量与调节时间
  • 分析提高增益对性能的影响
常见易错
  • 本卷考过由极点位置估指标时忽略零点的作用
  • 把等阻尼线画成了垂直线
  • 由极点位置估指标时忽略零点的作用
公式

5正弦输入下的稳态误差与稳态输出#

思路
  • 把误差传函与闭环传函中的 s 换成 jω,分别求模与相角,再按正弦输入得到稳态误差与稳态输出
本卷考法
  • 由闭环与误差频率特性求正弦输入的稳态输出与误差
本卷实例
  • 关键一步:分别求闭环频率特性与误差频率特性的模和相角
  • 中间结果:同一频率下稳态输出与误差均为同频正弦量
  • 卡点:多频输入要按叠加原理对每个分量分别计算再相加
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 频率特性是传递函数中令 s=jω 得到的复变函数
  • 幅频特性表示各频率正弦输入下的幅值放大倍数
  • 相频特性表示输出相对输入的相位差
  • 频率特性可用幅相曲线、Bode 图或尼柯尔斯图表示
步骤
  • 由传递函数令 s=jω 得到 G(jω)
  • 分别求出幅值 |G(jω)| 与相角 ∠G(jω)
  • 按需要绘制幅相曲线或对数频率特性
通用考法
  • 本卷考过由闭环与误差频率特性求正弦输入的稳态输出与误差
  • 求给定传递函数的幅频与相频表达式
  • 计算某频率处的幅值与相角
  • 说明频率特性的物理含义
常见易错
  • 本卷考过相角累加时漏掉积分环节的 -90 度
  • 求幅值时忘记把分母复数取模后再相除
  • 相角累加时漏掉积分环节的 -90°
公式
本卷考法
  • 写出误差传递函数并说明误差定义
本卷实例
  • 关键一步:由结构图写出误差传函再代入 jω
  • 中间结果:单位负反馈下误差传函等于一减去闭环传函
  • 卡点:系统稳定是正弦稳态成立的前提
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
  • 本卷考过写出误差传递函数并说明误差定义
  • 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
  • 本卷考过忘记先判断系统是否稳定
  • 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

6由 Bode 图反求传函、裕度与稳态误差#

思路
  • 由渐近线转折频率与斜率写出开环传函,求剪切频率与相角裕度,再按输入求稳态误差
本卷考法
  • 由渐近对数幅频特性确定开环传递函数
本卷实例
  • 关键一步:由低频段斜率定型别、由各转折频率定环节
  • 中间结果:常增益由低频段高度或延长线交点标高定出
  • 卡点:需回原卷核对图 4 的四个转折频率与低频段高度
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 低频段斜率给出积分环节个数即系统型别
  • 低频段高度或延长线与 0 dB 交点给出开环增益
  • 每个转折频率对应一个一阶或二阶环节
  • 斜率变化 -20 对应惯性环节,+20 对应一阶微分,-40 可能是振荡环节
步骤
  • 读低频段斜率确定型别 v
  • 由低频段高度或延长线确定增益 K
  • 逐个读出转折频率并判断对应环节类型
  • 结合相频曲线与谐振峰判定二阶环节参数
  • 写出并验证传递函数
通用考法
  • 本卷考过由渐近对数幅频特性确定开环传递函数
  • 由给定 Bode 图写出传递函数
  • 由实验频率特性辨识系统模型
  • 检验候选传递函数与曲线是否吻合
常见易错
  • 本卷考过延长线交点没折算型别就当增益
  • 把延长线交点误当作增益值而未折算型别
  • 斜率变化为 -40 时直接写成一阶环节
公式
稳定裕度 频域分析
本卷考法
  • 求系统的截止频率与相角裕度
本卷实例
  • 关键一步:先由幅频曲线求剪切频率再代入相频表达式
  • 中间结果:相角裕度等于 180 度加该频率处相角
  • 卡点:剪切频率所处频段不同,幅值近似表达式不同
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
  • 本卷考过求系统的截止频率与相角裕度
  • 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
  • 本卷考过把剪切频率与相位穿越频率两个频率用反
  • 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
本卷考法
  • 求斜坡输入下系统的稳态误差
本卷实例
  • 关键一步:按系统型别代入速度误差系数求斜坡误差
  • 中间结果:稳态误差由开环增益与型别共同决定
  • 卡点:输入含阶跃与斜坡两项要分别计算
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
  • 本卷考过求斜坡输入下系统的稳态误差
  • 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
  • 本卷考过未判稳就使用终值定理
  • 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

7汽车自动巡航系统的 PID 设计#

思路
  • 先明确被控对象、被控量与操纵量并画流程图与方框图,再按稳态误差与超调量指标设计 PID 控制器
过程控制系统的组成与设计步骤 过程控制与检测仪表
本卷考法
  • 指出被控量、操纵量与扰动量并画出系统方框图
本卷实例
  • 关键一步:按期望车速与油门作用确定被控量与操纵量
  • 中间结果:阻力视为主要扰动,测速环节作反馈
  • 卡点:流程图与方框图两者都要画,顺序与回路别漏
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 四大环节:被控对象、检测变送、控制器、执行器
  • 被控量是工艺上要维持的变量,操纵量是控制器输出所控制的变量
  • 扰动是影响被控量但不可控的变量
  • 设计步骤:定方案 → 选仪表 → 定参数 → 投运整定
步骤
  • 从工艺描述中找出被控量、操纵量与主要扰动
  • 判断扰动是否需要专门抑制(决定要不要加副回路)
  • 选择控制方案并画原理图与方框图
  • 说明系统的工作过程
通用考法
  • 本卷考过指出被控量、操纵量与扰动量并画出系统方框图
  • 指出系统的被控量、操纵量与扰动量
  • 设计满足工艺要求的控制系统并画出原理图及方框图
  • 说明系统的工作过程
常见易错
  • 本卷考过把被控量与操纵量搞反
  • 把被控量与操纵量搞反
  • 只画方框图不画原理图(或反之),漏答一半
本卷考法
  • 设计 PID 控制器并用稳态误差与超调量指标校核
本卷实例
  • 关键一步:按稳态误差要求定积分作用、按超调量要求定比例与微分作用
  • 中间结果:积分项消除稳态误差,微分项增大阻尼减小超调
  • 卡点:各参数对指标的影响方向不要搞反
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 比例项提高快速性但存在稳态误差
  • 积分项消除稳态误差但降低稳定性、增大超调
  • 微分项提供超前相位改善动态性能但对噪声敏感
  • PD 相当于超前校正,PI 相当于滞后校正
步骤
  • 按误差类型选择需要引入的环节
  • 先调比例再调积分最后调微分
  • 用稳定裕度或性能指标校验并微调
通用考法
  • 本卷考过设计 PID 控制器并用稳态误差与超调量指标校核
  • 设计 PID 控制器满足给定指标
  • 分析各参数变化对系统性能的影响
  • 说明微分项对噪声的影响
常见易错
  • 本卷考过积分增益过大导致系统振荡甚至不稳定
  • 把 PI 的相位影响说成超前
  • 积分增益过大导致系统振荡甚至不稳定
公式
本卷考法
  • 说明闭环自动控制系统的基本组成与工作过程
本卷实例
  • 关键一步:按检测、比较、控制、执行、被控对象逐环节说明
  • 中间结果:期望车速为输入、实际车速为反馈
  • 卡点:环节指认要与方框图一一对应
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
  • 本卷考过说明闭环自动控制系统的基本组成与工作过程
  • 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
  • 本卷考过只画方框图而不指认环节,或反之,漏答一半
  • 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