自動控制原理簡答題

1、目動控制原理簡答題48、系統(tǒng)校正：為了使系統(tǒng)達到我們的要求，給系統(tǒng)加入特定的環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)達到我們的要求，這個過程叫系統(tǒng)校正。49、主導(dǎo)極點：如果系統(tǒng)閉環(huán)極點中有一個極點或一對復(fù)數(shù)極點據(jù)虛軸最近且附近沒有其他閉環(huán)零點，則它在響應(yīng)中起主導(dǎo)作用稱為主導(dǎo)極點。51、狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣：，描述系統(tǒng)從某一初始時刻向任一時刻的轉(zhuǎn)移。52、峰值時間：系統(tǒng)輸由超過穩(wěn)態(tài)值達到第一個峰值所需的時間為峰值時間。53、動態(tài)結(jié)構(gòu)圖：把系統(tǒng)中所有環(huán)節(jié)或元件的傳遞函數(shù)填在系統(tǒng)原理方塊圖的方塊中，并把相應(yīng)的輸入輸由信號分別以拉氏變換來表示從而得到的傳遞函數(shù)方塊圖就稱為動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。54、根軌跡的漸近線：當開環(huán)極點數(shù)n大于開環(huán)零點數(shù) m

2、時，系統(tǒng)有n-m條根軌跡終止于 S平面的無窮遠處，且它們交于實軸上的一點，這 n-m條根軌跡變化趨向的直線叫做根軌跡的漸近線。55、脈沖傳遞函數(shù)：零初始條件下，輸由離散時間信號的z變換與輸入離散信號的變換之比，即。56、Nyquist判據(jù)（或奈氏判據(jù)）：當 w由-0°變化到+°°時，Nyquist曲線（極坐標圖）逆時針包圍（-1 , j0 ）點的圈數(shù)N,等于系統(tǒng)G（s）H（s）位于s右半平面的極點數(shù) P,即N=P,則閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定；否則（N+ P）閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定，且閉環(huán)系統(tǒng)位于 s右半平面的極點數(shù) Z為：Z=l P -NI 57、程序控制系統(tǒng)：輸入信號是一個已知的函

3、數(shù)，系統(tǒng)的控制過程按預(yù)定的程序進行，要求被控量能迅速準確地復(fù)現(xiàn)輸入，這樣的自動控制系統(tǒng)稱為程序控制系統(tǒng)。58、穩(wěn)態(tài)誤差：對單位負反饋系統(tǒng)，當時間 t趨于無窮大時，系統(tǒng)對輸入信號響應(yīng)的實際值與期望值（即輸入量）之差的極限值，稱為穩(wěn)態(tài)誤差，它反映系統(tǒng)復(fù)現(xiàn)輸入信號的（穩(wěn)態(tài)）精度。59、尼柯爾斯圖（Nichocls圖）：將對數(shù)幅頻特性和對數(shù)相頻特性畫在一個圖上，即以（度）為線性分度的橫軸，以l（ co）=20lgA（ co） （ db）為線性分度的縱軸，以 3為參變量繪制的 巾（）曲線，稱為對數(shù)幅相頻率特性，或稱作尼柯爾斯圖（ Nichols 圖）60、零階保持器：零階保持器是將離散信號恢復(fù)到相應(yīng)的連

4、續(xù)信號的環(huán)節(jié)，它把采樣時刻的采樣值恒定不變地保持（或外推）到下一采樣時刻。61 、狀態(tài)反饋設(shè)系統(tǒng)方程為，若對狀態(tài)方程的輸入量取，則稱狀態(tài)反饋控制。四. 簡答題 62、常見的建立數(shù)學(xué)模型的方法有哪幾種？各有什么特點？有以下三種：（1） 機理分析法：機理明確，應(yīng)用面廣，但需要對象特性清晰 ,（2） 實驗測試法：不需要對象特性清晰，只要有輸入輸出數(shù)據(jù)即可，但適用面受限,（3） 以上兩種方法的結(jié)合: 通常是機理分析確定結(jié)構(gòu)，實驗測試法確定參數(shù)，發(fā)揮了各自的優(yōu)點，克服了相應(yīng)的缺點63、PD屬于什么性質(zhì)的校正？它具有什么特點？超前校正?？梢蕴岣呦到y(tǒng)的快速性，改善穩(wěn)定性64、幅值裕度，相位裕度各是如何定義的

5、？ ,65 、典型的非線性特性有哪些？飽和特性、回環(huán)特性、死區(qū)特性、繼電器特性66、舉例說明什么是閉環(huán)系統(tǒng)？它具有什么特點？既有前項通道，又有反饋通道，輸出信號對輸入信號有影響，存在系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。單調(diào)發(fā)散單調(diào)收斂振蕩發(fā)散等幅振蕩振蕩收斂68 、減小系統(tǒng)在給定信號或擾動信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差的方法主要有那些？、保證系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)（或元件）的參數(shù)具有一定的精度及線性性；、適當增加開環(huán)增益或增大擾動作用前系統(tǒng)前向通道的增益；、適當增加系統(tǒng)前向通道中積分環(huán)節(jié)的數(shù)目；、采用前饋控制（或復(fù)合控制）。69、連續(xù)控制系統(tǒng)或離散控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是什么？連續(xù)控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是閉環(huán)極點都位于 S

6、平面左側(cè)；離散控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件系統(tǒng)的特性方程的根都在Z 平面上以原點為圓心的單位圓內(nèi)。70 、非線性系統(tǒng)和線性系統(tǒng)相比，有哪些特點?非線性系統(tǒng)的輸入和輸出之間不存在比例關(guān)系，也不適用疊加定理；非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性不僅與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，而且也與它的初始信號的大小有關(guān)；非線性系統(tǒng)常常會產(chǎn)生自振蕩。71 、自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有哪些 ?自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有微分方程、傳遞函數(shù)、頻率特性、結(jié)構(gòu)圖。72、定值控制系統(tǒng)、伺服控制系統(tǒng)各有什么特點？定值控制系統(tǒng)為給定值恒定，反饋信號和給定信號比較后控制輸出信號；伺服控制系統(tǒng)為輸入信號是時刻變化的，輸入信號的變化以適應(yīng)輸出信號的變化。73、從

7、元件的功能分類，控制元件主要包括哪些類型的元件？控制元件主要包括放大元件、執(zhí)行元件、測量元件、補償元件。74、對于最小相位系統(tǒng)而言，若采用頻率特性法實現(xiàn)控制系統(tǒng)的動靜態(tài)校正，靜態(tài)校正的理論依據(jù)是什么？動校正的理論依據(jù)是什么？靜態(tài)校正的理論依據(jù)：通過改變低頻特性，提高系統(tǒng)型別和開換增益，以達到滿足系統(tǒng)靜態(tài)性能指標要求的目的。動校正的理論依據(jù)：通過改變中頻段特性，使穿越頻率和相角裕量足夠大，以達到滿足系統(tǒng)動態(tài)性能要求的目的。75、在經(jīng)典控制理論中用來分析系統(tǒng)性能的常用工程方法有那些？分析內(nèi)容有那些？常用的工程方法：時域分析法、根軌跡法、頻率特性法；分析內(nèi)容：瞬態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)性能、穩(wěn)定性。76、用狀態(tài)

8、空間分析法和用傳遞函數(shù)描述系統(tǒng)有何不同？傳遞函數(shù)用于單變量的線性定常系統(tǒng)，屬于輸入、輸出的外部描述，著重于頻域分析；狀態(tài)空間法可描述多變量、非線性、時變系統(tǒng)，屬于內(nèi)部描述，使用時域分析。1 滯后超前串聯(lián)校正改善系統(tǒng)性能的原因。1 慣性環(huán)節(jié)在什么條件下可以近似為比例環(huán)節(jié)。2 列舉 3 種非線性系統(tǒng)與線性系統(tǒng)特性的不同之處。3 現(xiàn)實中，真實的系統(tǒng)都具有一定程度的非線性特性和時變特性，但是理論分析和設(shè)計經(jīng)常采用線性時不變模型的原因。4 零階保持器傳遞函數(shù)中是否包含積分環(huán)節(jié)？為什么？ 36. 為什么說物理性質(zhì)不同的系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)可能相同?舉例說明。37. 一階慣性系統(tǒng)當輸入為單位階躍函數(shù)時，如何用實

9、驗方法確定時間常數(shù)T?其調(diào)整時間ts和時間常數(shù) T 有何關(guān)系，為什么？ 38. 什么是主導(dǎo)極點？主導(dǎo)極點起什么作用，請舉例說明。39. 什么是偏差信號？什么是誤差信號？它們之間有什么關(guān)系 ?40. 根軌跡的分支數(shù)如何判斷？舉例說明。40. 傳遞函數(shù)是線性定常系統(tǒng)輸出的拉氏變換與輸入的拉氏變換之比，它通常不能表明系統(tǒng)的物理特性和物理結(jié)構(gòu)，因此說物理性質(zhì)不同的系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)可能相同。（ 3 分）舉例說明 （2 分） 略，答案不唯一。41. 常用的方法（兩方法選1 即可）：其單位階躍響應(yīng)曲線在0.632 （ 2.5 分）穩(wěn)態(tài)值處，經(jīng)過的時間t = t （2.5分）；或在t=0處曲線斜率k=l/T,

10、 ts= （34） T38.高階系統(tǒng)中距離虛軸最近的極點，其附近沒有零點，它的實部比其它極點的實部的 1/5 還小，稱其為主導(dǎo)極點。（ 2 分）將高階系統(tǒng)的主導(dǎo)極點分析出來，利用主導(dǎo)極點來分析系統(tǒng)，相當于降低了系統(tǒng)的階數(shù)，給分析帶來方便。（ 2 分）舉例說明 （1 分 ） 略，答案不唯一。42. 偏差信號：輸入信號與反饋信號之差；（ 1.5 分）誤差信號：希望的輸出信號與實際的輸出信號之差。（ 1.5 分）兩者間的關(guān)系：，當時，（ 2 分）40.根軌跡S平面止的分支數(shù)等于閉環(huán)特征方程的階數(shù)，也就是分支數(shù)與閉環(huán)極點的數(shù)目相同（3分）。舉例說明 （2 分 ） 略，答案不唯一。36. 開環(huán)控制系統(tǒng)：

11、是沒有輸出反饋的一類控制系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)簡單，價格低，易維修。精度低、易受干擾。（ 2.5 分）閉環(huán)控制系統(tǒng)：又稱為反饋控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高，不易維修。但精度高，抗干擾能力強，動態(tài)特性好。（ 2.5 分）37. 答案不唯一。例如：即在系統(tǒng)的輸入端加入一定幅值的正弦信號，系統(tǒng)穩(wěn)定后的輸入也是正弦信號，（ 2.5 分）記錄不同頻率的輸入、輸出的幅值和相位，即可求得系統(tǒng)的頻率特性。（ 2.5 分）38.0 型系統(tǒng)的幅頻特性曲線的首段高度為定值， 20lgK0 （ 2 分）1型系統(tǒng)的首段-20dB/dec ,斜率線或其延長線與橫軸的交點坐標為co1= K1 （1.5分）2型系統(tǒng)的首段-40dB/d

12、ec ,斜率線或其延長線與橫軸的交點坐標為co1= K2 （1.5分）39. 根軌跡與虛軸相交，表示閉環(huán)極點中有極點位于虛軸上，即閉環(huán)特征方程有純虛根，系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)，可利用此特性求解穩(wěn)定臨界值。（ 3 分）舉例，答案不唯一。如求開環(huán)傳遞函數(shù)G（s戶K/（s（s+1）（s+2）的系統(tǒng)穩(wěn)定時的K值。根據(jù)其根軌跡與虛軸相交的交點，得到0<K<6。（2分）40.1） 當控制系統(tǒng)的閉環(huán)極點在s 平面的左半部時，控制系統(tǒng)穩(wěn)定；（ 1 分）2） 如要求系統(tǒng)快速性好，則閉環(huán)極點越是遠離虛軸；如要求系統(tǒng)平穩(wěn)性好，則復(fù)數(shù)極點最好設(shè)置在s 平面中與負實軸成±45°夾角線以內(nèi)；

13、（ 1 分）3） 離虛軸的閉環(huán)極點對瞬態(tài)響應(yīng)影響很小，可忽略不計；（ 1 分）4） 要求系統(tǒng)動態(tài)過程消失速度快，則應(yīng)使閉環(huán)極點間的間距大，零點靠近極點。即存5）在偶極子；1 分）（ 1 分）5） 如有主導(dǎo)極點的話，可利用主導(dǎo)極點來估算系統(tǒng)的性能指標。（36. 開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的主要特點是什么？37. 如何用實驗方法求取系統(tǒng)的頻率特性函數(shù)？38. 伯德圖中幅頻特性曲線的首段和傳遞函數(shù)的型次有何關(guān)系？ 39. 根軌跡與虛軸的交點有什么作用 ?舉例說明。40. 系統(tǒng)閉環(huán)零點、極點和性能指標的關(guān)系。36.1） 各前向通路傳遞函數(shù)的乘積保持不變。（ 2 分）2） 各回路傳遞函數(shù)的乘積保持不變。

14、（ 2 分）舉例說明（1 分 ） 略，答案不唯一。37.其極坐標圖為單位圓，隨著從 0?¥變化，其極坐標圖順時針沿單位圓轉(zhuǎn)無窮多圈。（2.5分）圖略。（2.5 分）38. 可采用以下途徑：1）提高反饋通道的精度，避免引入干擾; （ 1.5 分）2） 在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，對于輸入引起的誤差，可通過增大系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)和提高系統(tǒng)型次減小。對于干擾引起的誤差，可通過在系統(tǒng)前向通道干擾點前加積分增大放大倍數(shù)來減小 ; （ 2 分）3）采用復(fù)合控制對誤差進行補償。（1.5 分）39. 開環(huán)不穩(wěn)定的系統(tǒng)，其閉環(huán)只要滿足穩(wěn)定性條件，就是穩(wěn)定的，否則就是不穩(wěn)定的。（ 3 分）舉例說明答案不唯一略

15、。（ 2 分）40. 保留主導(dǎo)極點即距虛軸最近的閉環(huán)極點，忽略離虛軸較遠的極點。一般該極點大于其它極點 5 倍以上的距離；（ 2.5 分）如果分子分母中具有負實部的零、極點在數(shù)值上相近，則可將該零、極點一起小調(diào)，稱為偶極子相消（ 2.5 分）36. 方塊圖變換要遵守什么原則，舉例說明。37. 試說明延遲環(huán)節(jié)的頻率特性，并畫出其頻率特性極坐標圖。38. 如何減少系統(tǒng)的誤差?39. 開環(huán)不穩(wěn)定的系統(tǒng)，其閉環(huán)是否穩(wěn)定？舉例說明。40. 高階系統(tǒng)簡化為低階系統(tǒng)的合理方法是什么？36. 自動控制理論分為“經(jīng)典控制理論”和“現(xiàn)代控制理論”，（ 1 分）“經(jīng)典控制理論”以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)（ 1 分），以頻率法

16、和根軌跡法為基本方法，（ 2 分）“現(xiàn)代控制理論”以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)，（ 1 分）。37. 要減小最大超調(diào)量就要增大阻尼比（ 2 分）。會引起上升時間、峰值時間變大，影響系統(tǒng)的快速性。（ 3 分）38. 系統(tǒng)特征方程式的所有根均為負實數(shù)或具有負的實部。 （3 分）或: 特征方程的根均在根平面（復(fù)平面、 s 平面）的左半部?；? 系統(tǒng)的極點位于根平面（復(fù)平面、 s 平面）的左半部舉例說明 （2 分）略，答案不唯一39. 對于輸入引起的誤差，可通過增大系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)和提高系統(tǒng)型次減小。（ 2.5 分）對于干擾引起的誤差，可通過在系統(tǒng)前向通道干擾點前加積分增大放大倍數(shù)來減?。?2.5 分）。40.

17、如果開環(huán)零點數(shù)m小于開環(huán)極極點數(shù)n,則（n-m）趨向無窮根軌跡的方位可由漸進線決定。（ 2.5 分）漸進線與實軸的交點和傾角為 :（2.5 分）36. 簡要論述自動控制理論的分類及其研究基礎(chǔ)、研究的方法。37. 二階系統(tǒng)的性能指標中，如要減小最大超調(diào)量，對其它性能有何影響？ 38. 用文字表述系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件。并舉例說明。39. 在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，如何來減小由輸入和干擾引起的誤差？ 40. 根軌跡的漸近線如何確定？ 36. 較高的諧振頻率（ 1.5 分），適當?shù)淖枘幔?1.5 分），高剛度（ 1 分），較低的轉(zhuǎn)動慣量（ 1 分）。37. 最大超調(diào)量：單位階躍輸入時，響應(yīng)曲線的最大峰值與

18、穩(wěn)態(tài)值之差；反映相對穩(wěn)定性；（ 1 分）調(diào)整時間：響應(yīng)曲線達到并一直保持在允許誤差范圍內(nèi)的最短時間；反映快速性；1 分）峰值時間：響應(yīng)曲線從零時刻到達峰值的時間。反映快速性；（ 1 分）上升時間：響應(yīng)曲線從零時刻到首次到達穩(wěn)態(tài)值的時間。反映快速性；（ 1 分）振蕩次數(shù)：在調(diào)整時間內(nèi)響應(yīng)曲線振蕩的次數(shù)。反映相對穩(wěn)定性。（ 1 分）38.1） 將系統(tǒng)頻率特性化為典型環(huán)節(jié)頻率特性的乘積。（ 2分）2） 根據(jù)組成系統(tǒng)的各典型環(huán)節(jié)確定轉(zhuǎn)角頻率及相應(yīng)斜率，并畫近似幅頻折線和相頻曲線（ 2 分）3）必要時對近似曲線做適當修正。（1 分）39. 由靜態(tài)誤差系數(shù)分析可知，在輸入相同的情況下，系統(tǒng)的積分環(huán)節(jié)越多，

19、型次越高，穩(wěn)態(tài)誤差越?。?3分）。舉例說明 （2 分）略，答案不唯一40. 串聯(lián)滯后校正并沒有改變原系統(tǒng)最低頻段的特性，故對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度不起破壞作用。相反，還允許適當提高開環(huán)增益，改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度（ 2.5分）；而串聯(lián)超前校正一般不改善原系統(tǒng)的低頻特性，如果進一步提高開環(huán)增益，使其頻率特性曲線的低頻段上移，則系統(tǒng)的平穩(wěn)性將下降。（ 2.5 分）36. 對于受控機械對象，為得到良好的閉環(huán)機電性能，應(yīng)該注意哪些方面？ 37. 評價控制系統(tǒng)的優(yōu)劣的時域性能指標常用的有哪些？每個指標的含義和作用是什么？ 38. 寫出畫伯德圖的步驟。39. 系統(tǒng)的誤差大小和系統(tǒng)中的積分環(huán)節(jié)多少有何關(guān)系？舉例說明。4

20、0. 為什么串聯(lián)滯后校正可以適當提高開環(huán)增益，而串聯(lián)超前校正則不能 ?36. 由系統(tǒng)的微分方程；（1 分 ） 由系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；（1 分）通過實驗的手段。 （1 分）例略（ 2分）答案不唯一37. 當固有頻率一定時，求調(diào)整時間的極小值，可得當 x=0.707 時，調(diào)整時間最短，也就是響應(yīng)最快（3 分 ） ；又當 x=0.707 時，稱為二階開環(huán)最佳模型，其特點是穩(wěn)定儲備大，靜態(tài)誤差系數(shù)是無窮大。 （2分）38.（2.5 分）（2.5 分 ）39. 對超前校正，由于正斜率、正相移的作用，使截止頻率附近的相位明顯上升，增大了穩(wěn)定裕度，提高了穩(wěn)定性。 （2.5 分）而滯后校正是利用負斜率、負相移的作

21、用，顯著減小了頻寬，利用校正后的幅值衰減作用使系統(tǒng)穩(wěn)定。 （2.5 分 ）40. 根軌跡的起點與終點；（1 分 ） 分支數(shù)的確定；（1 分 ） 根軌跡的對稱性；（1 分 ） 實軸上的軌跡；（1 分 ） 根軌跡的漸近線；（1 分 ） 答案不唯一36. 如何求取系統(tǒng)的頻率特性函數(shù)？舉例說明。37. 為什么二階振蕩環(huán)節(jié)的阻尼比取x=0.707 較好，請說明理由。38. 設(shè)開環(huán)傳遞函數(shù)試說明開環(huán)系統(tǒng)頻率特性極坐標圖的起點和終點 39. 串聯(lián)校正中，超前、滯后校正各采用什么方法改善了系統(tǒng)的穩(wěn)定性？ 40. 繪制根軌跡的基本法則有哪些 ?36. 上升時間、峰值時間、調(diào)整時間、延遲時間反映快速性（2.5 分

22、） 。最大超調(diào)量、振蕩次數(shù)反映相對穩(wěn)定性（2.5 分） 。37. 傳遞函數(shù)的型次對應(yīng)相應(yīng)的起點 （2 分） ，如 0 型系統(tǒng)的乃氏圖始于和終于正實軸的有限值處（1 分） ， 1 型系統(tǒng)的乃氏圖始于相角為 -90o 的無窮遠處，終于坐標原點處， （1 分）2 型系統(tǒng)的乃氏圖始于相角為- 180o 的無窮遠處，終于坐標原點處（1 分 ） 。38. 輸入 （2.5 分）穩(wěn)態(tài)誤差無窮大（輸出不能跟隨輸入）（2.5 分）39. 校正是指在系統(tǒng)增加新的環(huán)節(jié)以改善系統(tǒng)的性能的方法（2 分 ） 。根據(jù)校正環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中的聯(lián)結(jié)方式，校正可分為串聯(lián)校正、反饋校正、順饋校正三類。 （3 分 ）40. 計算機控制系統(tǒng)按

23、功能分可以分為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；（ 1 分）操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)；（ 1 分）。監(jiān)督控制系統(tǒng)；（ 1 分）直接數(shù)字控制系統(tǒng)；（ 1 分）按控制方式可以分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制系統(tǒng)（ 1 分）36. 時域分析的性能指標，哪些反映快速性，哪些反映相對穩(wěn)定性？ 37. 作乃氏圖時，考慮傳遞函數(shù)的型次對作圖有何幫助？ 38. 試證明?型系統(tǒng)在穩(wěn)定條件下不能跟蹤加速度輸入信號。39. 什么是校正？根據(jù)校正環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中的聯(lián)結(jié)方式，校正可分為幾類?40. 計算機控制系統(tǒng)按功能和控制方式可以分為哪幾類？ 36. 盡可能對研究的非線性系統(tǒng)進行線性化處理，用線性理論進行分析（2 分） 。常用方法有忽略不計（ 取常值 ） 、

24、切線法或小偏差法（3 分 ）37. 誤差平方積分性能指標的特點是重視大的誤差，忽略小的誤差。 （3 分）原因是誤差大時其平方更大，對性能指標的影響更大，（3 分）39. 首先僅選擇比例校正，使系統(tǒng)閉環(huán)后滿足穩(wěn)定性指標（1.5 分） 。然后在此基礎(chǔ)上根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差要求加入適當參數(shù)的積分校正（1.5 分） 。而積分校正的加入往往使系統(tǒng)穩(wěn)定裕量和快速性下降，再加入適當參數(shù)的微分校正以保證系統(tǒng)和穩(wěn)定性和快速性。如此循環(huán)達到理想的性能指標 （2 分 ）40.偶極子對：是指若在某一極點的附近同時存在一個零點，而在該零點，極點的附近又無其它的零點或極點。就稱這個極點和這個零點為一個偶極子對（3 分） 。由于零

25、極點在數(shù)學(xué)上位置分別是分子分母，工程實際中作用又相反，因此在近似的處理上可相消，近似地認為其對系統(tǒng)的作用相互抵消了。對于高階系統(tǒng)的分析，相當于降低了系統(tǒng)的階數(shù)，給分析帶來方便（2 分） 。36. 非線性特性函數(shù)線性化的本質(zhì)和方法是什么 ?37. 分析誤差平方積分性能指標的特點及其原因。38. 乃氏圖作圖的一般方法是什么？ 39. 如何用試探法來確定PID 參數(shù) ?40. 什么是偶極子？偶極子起什么作用，請舉例說明。人閉上眼見很難達到預(yù)定的目的試從控制系統(tǒng)的角度進行分析1 如何測量得到一個不穩(wěn)定環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性？斷開閉環(huán)系統(tǒng)，測量開環(huán)頻率特征。可以通過比較輸入正選信號與輸出振幅比逐點畫圖，也可以用系

26、統(tǒng)分析儀。這樣可以畫出伯德圖奶奎斯特圖，從而分析頻率特性。2 增加系統(tǒng)的開環(huán)增益，對于閉環(huán)控制系統(tǒng)的性能有怎樣的影響？增大了系統(tǒng)無阻尼震蕩頻率，減小系統(tǒng)的阻尼比，降低了系統(tǒng)的動態(tài)性能。誤差系數(shù)有所增大，減小了穩(wěn)態(tài)誤差，因而提高了系統(tǒng)的精度。3滯后、超前串聯(lián)校正能夠改善系統(tǒng)性能的原因？超前：利用超前相角補償系統(tǒng)的滯后相角改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，如增加相位裕度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性 , 增加系統(tǒng)的快速性。滯后：利用滯后校正的這一低通濾波所造成的高頻衰減特性，可以降低系統(tǒng)的截止頻率，提高系統(tǒng)的相位裕度。4 從控制觀點分析飛機在氣流中和輪船在海浪中能保持預(yù)定航向行駛的原因。兩者的控制系統(tǒng)是采用反饋的閉環(huán)控制系

27、統(tǒng)，對于外部的擾動有一定的抑制能力，氣流和海浪相對于系統(tǒng)是擾動，在擾動的作用下，閉環(huán)反饋系統(tǒng)能夠保持原看來的性能。5 慣性環(huán)節(jié)在什么條件下可以近似為比例環(huán)節(jié)？在什么條件下可以近似為積分環(huán)節(jié)？T<<1 時可以近似為比例環(huán)節(jié)。 T>>1 是可以近似為積分環(huán)節(jié) 6 在調(diào)試某個采用 PI 控制器的控制系統(tǒng)時，發(fā)現(xiàn)輸出持續(xù)震蕩。試分析可以采取哪些措施解決問題？ 7 某個被控對象的模型為 H（s） ，有人認為只要在被控對象前串聯(lián)環(huán)節(jié) 1/H （ s ），這個開環(huán)控制系統(tǒng)就具有很好的性能。這種做法可行嗎？為什么？8 自動控制系統(tǒng)通常通過負反饋構(gòu)成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。簡述負反饋的主要作用

28、。（ 3 個）被控量直接間接地的參與控制，從而使系統(tǒng)具有自動修正偏差的作用 9 在繪制連續(xù)系統(tǒng)頻率特性bode 圖的幅頻特性時，常采用（對數(shù)頻率分貝）坐標。簡述原因。（ 3 個）橫坐標w以對數(shù)分度，能夠?qū)=gs緊湊地表示在一張圖上，既能夠清楚地表明頻率特性的低頻、中頻段這些重要的頻率特性，也能夠大概地表示高頻段部分頻率特性。縱坐標采用分貝具有鮮明的物理意義，而且也能將取值范圍為0-8的頻率特性緊湊地表示在一張圖上。采用對數(shù)坐標后，幅頻特性曲線能夠用一些支線近似，大大簡化了伯德圖的繪制10 系統(tǒng)在某個輸入信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差為無限大，是否意味著系統(tǒng)不穩(wěn)定？請給出明確的判斷，并簡述理由。不意味著

29、不穩(wěn)定。對單位負反饋系統(tǒng)，當時間 t 趨于無窮大時，系統(tǒng)對輸入信號響應(yīng)的實際值與期望值（即輸入量）之差的極限值，稱為穩(wěn)態(tài)誤差，它反映系統(tǒng)復(fù)現(xiàn)輸入信號的（穩(wěn)態(tài)）精度。和系統(tǒng)的穩(wěn)定性無關(guān)11 與勞斯判據(jù)相比， nyquist 判據(jù)的主要優(yōu)點有哪些？（ 3 個）計算方便，判斷較直觀，容易計算臨街穩(wěn)定時的參數(shù)，能直接從系統(tǒng)的頻率特性等實驗數(shù)據(jù)來分析、設(shè)計系統(tǒng)。13 列舉 3種非線性系統(tǒng)與線性系統(tǒng)特性的不同之處。非線性系統(tǒng)的輸入和輸出之間不存在比例關(guān)系，也不適用疊加定理；非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性不僅與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，而且也與它的初始信號的大小有關(guān)；非線性系統(tǒng)常常會產(chǎn)生自振蕩。15 如何測量得到一個含積分

30、環(huán)節(jié)的頻率特性構(gòu)成一個穩(wěn)定的閉環(huán)控制系統(tǒng)，在閉環(huán)系統(tǒng)中分別測量環(huán)節(jié)的輸出和輸入處信號，從而獲得頻率特性 16 相比較經(jīng)典控制理論現(xiàn)代控制理論中出現(xiàn)了哪些新的概念5 個以上 17 控制系統(tǒng)開環(huán)幅頻特性的各個頻段分別影響控制系統(tǒng)的哪些性能低頻段影響系統(tǒng)是否產(chǎn)生誤差和穩(wěn)態(tài)誤差的大小。中頻段影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，中頻段斜率為 -20dB/dec 系統(tǒng)穩(wěn)定，中頻段斜率為 -60dB/dec 系統(tǒng)不穩(wěn)定，中頻段斜率為 -40dB/dec 系統(tǒng)可能穩(wěn)定可能不穩(wěn)定。高頻段影響系統(tǒng)的抗干擾能力。18 滯后超前串聯(lián)校正改善系統(tǒng)性能的原因。（ 1）降低截止頻率，（2）中頻段提高相位裕度，（3）避免了單獨采用超前校正或單

31、獨采用滯后校正的不足。19 慣性環(huán)節(jié)在什么條件下可以近似為比例環(huán)節(jié)。在慣性時間常數(shù)很小的情況下。20 列舉 3 種非線性系統(tǒng)與線性系統(tǒng)特性的不同之處。（ 1）是否滿足疊加原理（2）是否有可能產(chǎn)生自激振蕩，（3）系統(tǒng)的特性（如穩(wěn)定性）與初始狀態(tài)是否有關(guān)。21 現(xiàn)實中，真實的系統(tǒng)都具有一定程度的非線性特性和時變特性，但是理論分析和設(shè)計經(jīng)常采用線性時不變模型的原因。（1）通常系統(tǒng)工作在平衡點附近的小范圍內(nèi)，（2）近似的精度通常滿足工程要求，（3）線性系統(tǒng)的分析與設(shè)計方法成熟、方便。（4）對于本質(zhì)非線性，或者非線性明顯的情況，或者要求比較高的情況，必須采用非線性的方法（ 2）21 零階保持器傳遞函數(shù)中

32、是否包含積分環(huán)節(jié)？為什么？不包含積分環(huán)節(jié)，因為 s 趨向 0 時， G（s） 并不趨向無窮。我的一點見解，不一定正確。1、可以用頻域法求取。輸入不同正弦信號，測量輸出幅值和相宜，劃伯德圖近似。書上明確說明，這種方法可以求非最小相位環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。7、如果你用現(xiàn)代控制理論的能控能觀性去思考一下，就會發(fā)現(xiàn)問題。從傳遞函數(shù)上看，控制器相當于比例環(huán)節(jié)（K=1）,直接發(fā)散，談何性能鍋爐汽包水位為什么會由現(xiàn)虛假液位？答：在鍋爐汽包水位控制中，由于蒸汽用量的增加，瞬時間必然導(dǎo)致汽包壓力的下降，汽包內(nèi)的水沸騰突然加劇，水中氣泡迅速增加，由于氣泡容積增加而使水位發(fā)生變化。因此，實際的汽包水位在蒸汽流量擾動下的動

33、態(tài)特性由給水流量響應(yīng)曲線與負荷變化響應(yīng)曲線構(gòu)成。即當蒸汽負荷增加時，雖然鍋爐的給水量小于蒸發(fā)量，但在開始時，水位不僅不下降反而迅速上升，然后再下降（反之，蒸汽流量突然減少時，則水位先下降，然后上升），這種現(xiàn)象我們把它稱為“虛假水位”。 （6 分 ） 在控制系統(tǒng)中，控制器的作用是什么，根據(jù)所學(xué)知識，請列舉3 種以上常用的控制器。答：控制器是自動控制系統(tǒng)中的核心組成部分。控制器的作用是將被控變量的測量值與給定值相比較，產(chǎn)生一定得偏差，控制器根據(jù)該偏差進行一定得數(shù)學(xué)運算，并將運算結(jié)果以一定得信號形式送往執(zhí)行器，以實現(xiàn)對被控變量的自動控制。（3分）常用控制器有：位式控制器、模擬式 DDZ-III型控制

34、器、智能調(diào)節(jié)器（智能儀表）、PLC單片機和計算機等。 （3 分）什么是控制閥的流通能力（流量系數(shù)）？最小流量與泄漏量有什么區(qū)別。答：在調(diào)節(jié)閥前后壓差為100KPa,流體密度為1g/cm3 （即540c的水）的條件下，調(diào)節(jié)閥全開時，每小時通過閥門的流體量（m3）（ 2 分）Qmin是調(diào)節(jié)閥可調(diào)流量的下限值，一般為最大流量的2%4%。（ 1.5分）泄漏量是閥全關(guān)時泄漏的量，它僅為最大流量的0.1 %-0.01 %。（ 1.5 分）簡述比值控制系統(tǒng)的定義和用途。（請畫出單閉環(huán)方框圖）答：定義：實現(xiàn)兩個或兩個以上參數(shù)符合一定比例關(guān)系的控制系統(tǒng)。（2分）例如鍋爐燃燒，煤氣和空氣成一定的比例關(guān)系。鍋爐燃燒

35、時其爐膛為什么要控制在微負壓？如何控制爐膛負壓。答：爐膛負壓控制過低，則往爐子內(nèi)的漏風(fēng)量增加，影響熱效率；如果爐膛壓力為正壓，火苗外冒，影響爐子壽命，超過了限度，還可能造成事故。（3分）通過調(diào)節(jié)引風(fēng)量來控制爐膛負壓。（2分）什么是控制系統(tǒng)的過渡過程？描述過渡過程的品質(zhì)指標有哪些？答：當控制系統(tǒng)的輸入發(fā)生變化后被控變量隨時間不斷變化的過程。（或自動控制系統(tǒng)在動態(tài)階段中，受控變量是不斷變化的，它隨時間變化的過程）（3分）1）衰減比N,2）余差C,3）最大偏差或超調(diào)量B,4）過渡時間（恢復(fù)時間）Ts,5 ）振蕩周期T （ 2分）微分作用不能單獨實施的原因主要有：1） - 輸入偏差變化的速度越大，則微

36、分作用的輸出越大，然而對于一個固定不變的偏差，不管這個偏差有多大，微分作用的輸出總是零。2） - 或有變化，但變化量小，微分不起作用。3） - 或變化時間接近零，調(diào)節(jié)器也起不到調(diào)節(jié)作用。簡述分程控制系統(tǒng)的定義和用途。（請畫方框圖）答：定義：一個控制器的輸出同時送往兩個或兩個以上的執(zhí)行器，各執(zhí)行器的工作范圍不同，這樣的控制系統(tǒng)稱為分程控制。設(shè)置分程控制系統(tǒng)的目的：1）不同工況需要不同的控制手段。2）擴大控制閥的可調(diào)范圍。3）用于節(jié)能控制換熱器溫度分程控制系統(tǒng) 4）保證生產(chǎn)過程的安全與穩(wěn)定如：儲罐氨封分程控制系統(tǒng)簡述比例控制參數(shù) Kp 對系統(tǒng)性能（動態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性）的影響。（可結(jié)合圖表示）答：對

37、動態(tài)特性的影響：比例控制 Kp 加大，使系統(tǒng)的動作靈敏提高，速度加快， Kp 偏大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時間加長。當 Kp 太大時，系統(tǒng)會趨于不穩(wěn)定。若 Kp 太小，又會使系統(tǒng)的動作緩慢。對穩(wěn)態(tài)特性的影響：在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，加大比例控制Kp,可以減小穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度，但加大Kp 只是減少穩(wěn)態(tài)誤差，卻不能完全消除誤差。簡述積分飽和的原因及解決方法。（可結(jié)合圖表示）答：具有積分作用的控制器在單方向偏差信號的作用下，其輸出達到輸出范圍仍然繼續(xù)進行，從而使控制器脫離正常工作狀態(tài)進入深度飽和狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為積分飽和。積分飽和的影響：控制不及時防止積分飽和的方法：在控制器輸出達到輸出范圍上限值或下

38、限值時，暫時去掉積分作用；在控制器輸出達到輸出范圍上限值或下限值時，使積分作用輸出不繼續(xù)增加。串級控制系統(tǒng)有哪些特點？主要使用在哪些場合？（SP186）答：串級控制系統(tǒng)的主要特點為：在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，它是由兩個串接工作的調(diào)節(jié)器構(gòu)成的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)；系統(tǒng)的目的在于通過設(shè)置副變量來提高對主變量的控制質(zhì)量；由于副回路的存在，對進入副回路的干擾有超前控制的作用，因而減少了干擾對主變量的影響；系統(tǒng)對負荷改變時有一定的自適應(yīng)能力。串級控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于：對象的滯后和時間常數(shù)很大、干擾作用強而頻繁、負荷變化大、對控制質(zhì)量要求較高的場合。什么是放大系數(shù)K,時間常數(shù)T和滯后時間？答：1）放大系數(shù)K 放大系數(shù) K 在

39、數(shù)值上等于對象處于穩(wěn)定狀態(tài)時輸出的變化量與輸入的變化量之比。2）時間常數(shù)T 時間常數(shù)是指當對象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持初始速度變化，達到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時間?；虍攲ο笫艿诫A躍輸入作用后，被控變量達到新的穩(wěn)態(tài)值的 63.2%所需的時間。3）滯后時間滯后時間是純滯后時間和容量滯后時間的總和。輸出變量的變化落后于輸入變量變化的時間稱為純滯后時間。純滯后的產(chǎn)生一般是由于介質(zhì)的輸送或熱的傳遞需要一段時間引起的。容量滯后一般是因為物料或能量的傳遞需要通過一定的阻力而引起的。現(xiàn)場與控制室儀表之間是采用直流電流信號還是采用交流電壓信號進行信號傳輸？為什么？答：采用直流電流信號。優(yōu)點：直流信號比交流信號干擾少（交流信號容易產(chǎn)生交變電磁場的干擾）直流信號對負載的要求簡