Caution:本攻略仅针对普通大学本科难度的《自动控制原理》期末考试,高级大学难度请不要使用本攻略,否则后果自负。注意:根据资深er平均学历,普通大学难度指211大学及以下至一本大学。
注意:本攻略极有可能存在原则性错误,请985大佬们高抬贵手,以看zz的态度看待本作者。
注意:本攻略纯粹以考试及格为目的,对于课程学习毫无帮助,请不要在平时学习过程中使用。
<hr/>简介:本人就读于某211普通大学,因此不透露学校名称,避免对学校造成负面影响。本人本学期期末通过两天两夜挑灯奋战,顺利通过一学期只听过第一节课和最后一节课的《自动控制原理》的期末考试。本课程难度非常高,通过率较低,因此本人几乎消耗两天两夜进行答题套路总结,才有了及格的绝对把握,最后成绩80。下面我将和大家分享具体的攻略。
本攻略大约需要12小时来掌握。<hr/>
一.学习要求至少听过第一节课和最后一节课。已经知道开环传递函数和闭环传递函数的概念和求法;已经知道自个老师期末考试的大致范围。
为了看看你还有没有救,先请你写出下面这个图的开环传递函数和闭环传递函数。
<hr/>答案:
开环传递函数:GH
闭环传递函数:G/(1+GH)
如果你不能一下写出这两个传递函数,那你要赶快去学学第一章了,否则神仙来了也救不了你。
如果你已经掌握这个知识,那么你已经及格了一半。下定决心,花上一天时间,把我下面提供的攻略掌握,就一定可以及格。
二.攻略本攻略将直接按考点进行指导
考点1:梅森增益公式评价:必考,试卷第一题,送分题,必须拿下。(10-15分)
直接上例题:求闭环传递函数
解题步骤:
1.画信号流图
其实就是把交点都变成一台小圆,方框去掉,字母写箭头上面。
2.找前向通路。前向通路就是能从R到C的路,必须按箭头方向,而且
一台小圆不能经过1次以上。所以这里只有一条前向通路:
3.找回路,就是能从起点出发回到起点的,而且
一台小圆不能经过1次以上。可以发现有:
注意-号,要抄下来
4.算
简单来说就是1-所有回路+两个之间不接触的回路-三个之间不接触的回路……
啥叫不接触呢?很简单,没有套在一起的。比如我们的L2和L4就接触了,回路里有箭头和另一台回路共用了(G3),那就说这两个回路接触。所以看了一圈,只有L2和L3不接触,所以:
5.算
对应Qi,Qi=1-不接触的回路。这里所有回路都和Q1接触了,因为,所以
.
6.算闭环传递函数
大功告成。这题已经属于复杂的,一般考试回路3个差不多了。当然随便几个,方法都是一样的。
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考点2:动态性能指标评价:送分题,背出公式即可,必须拿下。(10-15分)
例题:
设单位反馈系统的开环传递函数
,求单位阶跃输入下的动态性能。
解题方法:
1.算闭环传递函数。
(单位阶跃就是H(s)=1,考试肯定单位阶跃的,别慌。)
2.和标准型对比。
标准型(重要,必背):看分母,给他一一对应,就知道
,
记住取正的。
算出两个字母后直接上公式:
题目问啥你就算啥就行了。
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考点3:相角裕度和幅值裕度评价:送分题,套公式计算,必须拿下。(10分)
例题:设单位反馈系统的开环传递函数为
,当相角裕度为45°时a的值为多少?
解题步骤:
记住一台公式:相角如何算呢?记住
口诀:分子正,分母负,1=0,s=90°,as+1=arctan(aw)(注意,后面必须是+1,不是就化成as+1,比如s+2,其实是arctan0.5w),遇到次方拿下来。看这个题,as+1=arctan(aw),1=0,
=2*90°=180°。所以
由此我们得出:
(式1)
得到aw=1
算这个题,我们再记住一台套路,令
,就是用s=jw带入,得出一台方程,最后和式1联立,解二元方程就可以了。
由aw=1,可以算w,这样a也出来了。
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考点4:劳斯判据判断稳定性评价:送分题,必须拿下。(10分)
方法:劳斯判据。(有手就行)
例题:给出特征方程
判断上面这个系统的稳定性
解答:首先我们要明确啥是特征方程,其实就是开环传递函数的分子+分母。比如G(s)=s(s+1)/(s+2)(s+3),特征方程就是s(s+1)+(s+2)(s+3)。为了用劳斯判据,你要展开来,按次数从大到小排好。
第一行,写1,3,5位置的系数,第二行写2,4,6位置的系数
第三行第一台这样算:
,第二个:
第四行第一台:
,第二个:
第五行一算,两个0,因为我们必须算到
行为止,之前不能都是0.这时候就要用到上一行了。
行,用求导后系数。算完后就是上面图片这样。
只要第一列的数字从上往下看,没有由正到负,就是稳定。
扩展:要是特征方程有未知数,问你未知数什么范围,能使系统稳定,那不就列完后
第一列全大于0,然后算出未知数范围就行了吗?
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考点5:根轨迹评价:掌握规矩即可,必须拿下。(10分)
这个方法过于生艹,但对付考试直接起飞好吧,墙裂建议看一看。
例题:
绘制根轨迹。
解题步骤:
1.算零点和极点。先化成s的系数都是1,比较好算,直接不久看出零点和极点了吗?
零点用Z表示,这题没有。极点用p表示:p1=0,p2=-5,p3=-2
根据上面教程,你可以先草稿纸上画大致图像了。
所以我们要算一台分离点,一台渐近线,一台虚轴交点就搞定了。
2.分离点公式:
其实左边是极点,右边是零点,本题无零点所以=0,比如有零点Z=1,那右边就有一台
1/(d+1,解出来就是分离点,本题是-0.88左右,还有一台根-3.79,显然扯谈的,直接舍去。
3.算渐近线:
这个算斜率用,n是极点数,m是零点数。我们这里显然两条渐近线要画,k=0代入,,够了,图永远是对称的,下面的就是- 。
4.算渐近线在轴上的起点:
[(极点加起来)-(零点加起来)]/(极点数-零点数)
这题就是(0-2-5)/3=-7/3
5.算虚轴交点
直接暴力法,把分子分母加起来,然后s=jw,直接令实部和虚部都=0,解出来就完事了。
大功告成,把数字标上就成功了
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考点6:非线性评价:有一定难度,争取稳拿6分以上。(10-15分)
例题:
解题步骤:
1.N(A)负倒数:
2.画N(A)负倒数的轨迹。
分别求实部和虚部趋于0和∞。
所以轨迹是实轴上 [0,-1] 区间的直线段。
3.画
轨迹
先算模,再算角度
-90~-270°就是说要经过180°,所以这样。起点-90°,∞到终点0
4.算实轴交点。
可以暴力,令虚部=0算,也可以令角度=-180°,都可以求出w,然后代回去就能算出交点为-5.
5.结论
记住:-1/N(A)被全部包围住了,就系统不稳定,不能自振了。如果没全包住,比如-1/N(A)是[0,-6],那-5左边就可以自振。
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考点7:闭环频率指标评价:背公式即可,送分题,必须拿下。(10分)
根据考点2方法,算出两个参数即可。
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考点8:采样评价:计算极度复杂,建议写解题框架即可。(10分)
不建议认真做,计算量过大。
考试不可能来得及算,所以把这些框架默上去就行,至少能得一半分。算一台多小时为了剩下的5分不值得,而且还要学Z变换,或是别了吧。
考点9:由波特图算传递函数评价:掌握方法即可,必须拿下。(10分)
例题:
这种好做,记住:开头一台-20就是一台积分环节。一台山峰一样的就是震荡环节。
积分:-20(只有开头可能存在)
微分:+20
震荡:-40
惯性:-20
注意这里的数字是叠加的,所以看图:开头-20,一台积分。然后一段平的,说明有个+20,一台微分。然后一台山峰,震荡-40
微分写分子,其他写分母。
积分:分母一台s
微分:分子
震荡:分母
惯性:分母一台s
K=
(v是积分个数,是第一段和w轴交点。
这里给了点(1,20),所以直接带入算K,很多题是给,就用我上面给的公式算K。
震荡只要看最高点和起点的差值,带入上面的公式即可。
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考点10:奈奎斯特判定解题步骤:
1.画图。s=jw,算模和角度,参考
考点6.大概这样子,根据奈奎斯特判据,我们只需要确保
实轴交点在-1右边即可稳定。
我们参考考点6,算实轴交点,第一问代入T=2,算出来是-K/3,所以-K/3>-1,K<3,题目还说K>0,所以0<K<3
第二问一样,算出来交点-10T/(T+1)>-1,0<T<1/9
第三问或是一样,交点KT/(T+1)>-1,所以0<K<(T+1)/T
<hr/>至此,及格必备的考点已经列举完毕,祝大家好运!
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M17****450
8小时前
L2和L3有公共节点,它俩不是互不接触
宿命纠结时光181853505
8小时前
每看到一个必拿下我就笑一下,希望能拿下[捂脸][捂脸][捂脸]
e49****49
8小时前
您巨我菜[可怜]
宿命纠结时光181853505
8小时前
狠人啊
哚蕾咪坐看云海把昨日还给我前世
8小时前
传递函数,这个我居然学过
梁晨帝
8小时前
不就是信号系统plus,有何难[生气]