自控简答题.docx

1、自控简答题自控简答题概念：设动态系统为 x（t） Ax（t） Bu（t）, y（t） Cx（t） Du（t）,At（1） 若 （t） e ，则（t）称为（状态转移矩阵 ）1（2） 若G（s） C（sI A） B D，则G（s）称为（传递函数矩阵）（3） 若 cA,B B,AB,A2B, ,An1B，则 A, B称为（能控性矩阵）（4） 若 oC, A C,CA,CA2, ,CAn1T，则 C,A称为（能观性矩阵）（5） 若 ocC,A,B CB,CAB,CA2B, ,CAn 1B,D，则 cC,A,B称为（输 出能控性矩阵）（6） 李雅普诺夫方程ATP PA Q，其中Q为正定对称阵，当使方程成

2、立 的P为（正定对称阵 ）时，系统为渐近稳定。（7） 设系统x f （x）, t 0, f（0） 0，如果存在一个具有一阶导数的标量函数V（x），V（0） 0，并且对于状态空间X中的且非零点x满足如下条件： V（x）为（正定）；V（x）为（负定）；当IM 时，V（x） 。则系统的原点平衡状态是（大范围渐近稳定的）。（8） 状态反馈不改变系统的（可控性）。输出至状态微分反馈不改变系统的 （可 观测性）。输出至参考输入反馈，不改变系统的（可控性和可观测性）。状态反馈 和输出反馈都能影响系统的（稳定性和动态性能）。（9） 状态反馈控制的极点任意配置条件是系统状态（ 完全可控）。状态观测的 极点任意配

3、置条件是系统状态（完全可观）。（10） 系统线性变换x Px时，变换矩阵P必须是（非奇异的，或满秩）的。名词解释47、传递函数：传递函数是指在零初始条件下, 系统输出量的拉式变换与系统输入量的拉式变 换之比。48、 系统校正：为了使系统达到我们的要求，给 系统加入特定的环节，使系统达到我们的要求， 这个过程叫系统校正。49、 主导极点：如果系统闭环极点中有一个极点 或一对复数极点据虚轴最近且附近没有其他闭 环零点，则它在响应中起主导作用称为主导极 点。50、 香农定理：要求离散频谱各分量不出现重叠 即要求采样角频率满足如下关系：3 S A 2 3 max 。51、 状态转移矩阵：eAt，描述系

4、统从某一初 始时刻向任一时刻的转移。52、峰值时间：系统输出超过稳态值达到第一个峰值所需的时间为峰值时间 53、动态结构图：把系统中所有环节或元件的传 递函数填在系统原理方块图的方块中， 并把相应 的输入、输出信号分别以拉氏变换来表示，从而 得到的传递函数方块图就称为动态结构图。54、根轨迹的渐近线：当开环极点数 n大于开 环零点数m时，系统有n-m条根轨迹终止于 S平面的无穷远处，且它们交于实轴上的一点， 这n-m条根轨迹变化趋向的直线叫做根轨迹 的渐近线。55、脉冲传递函数：零初始条件下，输出离散时 间信号的Z变换C z与输入离散信号的Z变换R z之比，即G z56、Nyquist判据(或

5、奈氏判据)：当3由 心变 包围(-1, j0)点的圈数N，等于系统G(s)H(s) 位于s右半平面的极点数P，即N=P，则闭环 系统稳定；否则（N工P）闭环系统不稳定，且 闭环系统位于s右半平面的极点数Z为：Z= IP-N I57、 程序控制系统：输入信号是一个已知的函 数，系统的控制过程按预定的程序进行，要求被 控量能迅速准确地复现输入，这样的自动控制系 统称为程序控制系统。58、 稳态误差：对单位负反馈系统，当时间t趋 于无穷大时，系统对输入信号响应的实际值与期 望值（即输入量）之差的极限值，称为稳态误差， 它反映系统复现输入信号的（稳态）精度。59、 尼柯尔斯图（Nichocls图）：将

6、对数幅频特 性和对数相频特性画在一个图上，即以（度）为 线性分度的横轴，以1（ 3 ）=20lgA（ （）b）为线 性分度的纵轴，以3为参变量绘制的 （ 3 ）线, 称为对数幅相频率特性，或称作尼柯尔斯图（Nichols 图）60、 零阶保持器：零阶保持器是将离散信号恢复 到相应的连续信号的环节，它把采样时刻的采样值恒定不变地保持(或外推)至忡一采样时刻 61、状态反馈设系统方程为& Ax Bu,y ex ,若对状 态方程的输入量u取u r Kx，则称状态反馈控制。简答题62、常见的建立数学模型的方法有哪几种？各有 什么特点？有以下三种：(1)机理分析法：机理明确，应用面广，但需要对象特性清晰

7、,(2)实验测试法：不需要对象特性 清晰，只要有输入输出数据即可，但适用面受 限,(3)以上两种方法的结合:通常是机理分析确 定结构，实验测试法确定参数，发挥了各自的优 点，克服了相应的缺点63、PD属于什么性质的校正？它具有什么特点？ 超前校正。可以提高系统的快速性，改善稳定性64、幅值裕度，相位裕度各是如何定义的?Kg 1 |G(jWg)H(jWg)|G(jWg)H (jWg ) 180。(wc) 180。 G(jwJH(jWc), |G(jWc)H(jWc)| 165、典型的非线性特性有哪些？饱和特性、回环特性、死区特性、继电器特性 66、举例说明什么是闭环系统？它具有什么特 点？既有前

8、项通道，又有反馈通道，输出信号对输入 信号有影响，存在系统稳定性问题。67简要画出二阶系统特征根的位置与单位阶跃响应曲线之间的关系荡调68、减小系统在给定信号或扰动信号作用下的稳 态误差的方法主要有那些？1、保证系统中各环节（或元件）的参数具有一 定的精度及线性性；2、适当增加开环增益或增大扰动作用前系统前 向通道的增益；3、适当增加系统前向通道中积分环节的数目；4、采用前馈控制（或复合控制）。69、连续控制系统或离散控制系统稳定的充分必 要条件是什么？连续控制系统稳定的充分必要条件是闭环极点 都位于S平面左侧；离散控制系统稳定的充分必 要条件系统的特性方程的根都在 Z平面上以原 点为圆心的单

9、位圆内。70、 非线性系统和线性系统相比，有哪些特点 ？ 非线性系统的输入和输出之间不存在比例关系， 也不适用叠加定理；非线性系统的稳定性不仅与 系统的结构和参数有关，而且也与它的初始信号 的大小有关；非线性系统常常会产生自振荡。71、 自动控制系统的数学模型有哪些？自动控制系统的数学模型有微分方程、传递函 数、频率特性、结构图。72、 定值控制系统、伺服控制系统各有什么特点？定值控制系统为给定值恒定，反馈信号和给定信 号比较后控制输出信号；伺服控制系统为输入信 号是时刻变化的，输入信号的变化以适应输出信 号的变化。73、从元件的功能分类，控制元件主要包括哪些 类型的元件？控制元件主要包括放大

10、元件、执行元件、测量元 件、补偿元件。74、 对于最小相位系统而言，若采用频率特性法 实现控制系统的动静态校正，静态校正的理论依 据是什么？动校正的理论依据是什么？静态校正的理论依据：通过改变低频特性，提高 系统型别和开换增益，以达到满足系统静态性能 指标要求的目的。动校正的理论依据：通过改变中频段特性，使穿 越频率和相角裕量足够大，以达到满足系统动态 性能要求的目的。75、 在经典控制理论中用来分析系统性能的常用 工程方法有那些？分析内容有那些？常用的工程方法：时域分析法、根轨迹法、频率 特性法；分析内容：瞬态性能、稳态性能、稳定性。76、用状态空间分析法和用传递函数描述系统有 何不同？传递

11、函数用于单变量的线性定常系统，属于输 入、输出的外部描述，着重于频域分析；状态空 间法可描述多变量、非线性、时变系统，属于内 部描述，使用时域分析。1滞后超前串联校正改善系统性能的原因。2惯性环节在什么条件下可以近似为比例环节。3列举3种非线性系统与线性系统特性的不同之处。4现实中，真实的系统都具有一定程度的非线性 特性和时变特性，但是理论分析和设计经常采 用线性时不变模型的原因。/ Ts5零阶保持器传递函数Gh(s)亠中是否包含积s分环节？为什么？36.为什么说物理性质不同的系统，其传递函数 可能相同？举例说明。答：传递函数是线性定常系统输出的拉氏变换与 输入的拉氏变换之比，它通常不能表明系

12、统 的物理特性和物理结构，因此说物理性质不 同的系统，其传递函数可能相同。（3分）举 例说明（2分）略，答案不唯一。37阶惯性系统当输入为单位阶跃函数时，如 何用实验方法确定时间常数T ?其调整时间 ts和时间常数T有何关系，为什么？答：常用的方法（两方法选1即可）：其单位阶 跃响应曲线在0.632（2.5分）稳态值处，经 过的时间t = T （2.5分）；或在t = 0处曲线斜 率 k = 1/T，ts=（ 34） T38.什么是主导极点？主导极点起什么作用，请 举例说明。答：高阶系统中距离虚轴最近的极点，其附近没 有零点，它的实部比其它极点的实部的 1/5还小,称其为主导极点。（2分）将高

13、阶系统的主 导极点分析出来，利用主导极点来分析系统， 相当于降低了系统的阶数，给分析带来方便。（2分）举例说明（1分）略，答案不唯一。39什么是偏差信号？什么是误差信号？它们之 间有什么关系？答：偏差信号：输入信号与反馈信号之差；误差 信号：希望的输出信号与实际的输出信号之差。两者间的关系：s EsHs，当Hs 1时，s E s 40.根轨迹的分支数如何判断？举例说明。答：根轨迹S平面止的分支数等于闭环特征方程 的阶数，也就是分支数与闭环极点的数目相 同（3分）。举例说明（2分）略，答案不唯一36.开环控制系统和闭环控制系统的主要特点是 什么？答：开环控制系统：是没有输出反馈的一类控制 系统。

14、其结构简单，价格低，易维修。精度 低、易受干扰。（2.5分） 闭环控制系统：又称为反馈控制系统，其结 构复杂，价格高，不易维修。但精度高，抗 干扰能力强，动态特性好。（2.5分）37.如何用实验方法求取系统的频率特性函数?答：答案不唯一。例如：即在系统的输入端加入 一定幅值的正弦信号，系统稳定后的输入也 是正弦信号，（2.5分）记录不同频率的输入、 输出的幅值和相位，即可求得系统的频率特 性。（2.5分）38.伯德图中幅频特性曲线的首段和传递函数的 型次有何关系？答:0型系统的幅频特性曲线的首段高度为定值， 2OlgKo（2 分）1型系统的首段-20dB/dec,斜率线或其延长 线与横轴的交点

15、坐标为 31 = Ki （1.5分）2型系统的首段-40dB/dec,斜率线或其延长 线与横轴的交点坐标为 31 = K2 （ 1.5分）39. 根轨迹与虚轴的交点有什么作用 ？举例说 明。答：根轨迹与虚轴相交，表示闭环极点中有极点 位于虚轴上，即闭环特征方程有纯虚根，系 统处于临界稳定状态，可利用此特性求解稳 定临界值。（3分）举例，答案不唯一。如求开环传递函数G（s）=K/（s（s+1）（s+2）的系统稳定时的K值。根据其根轨迹与虚轴相交的交点，得到 0K1是可以近似为积分环节6在调试某个采用PI控制器的控制系统时，发现输出持续震荡。试分析可以采取哪些措施解决问题？7某个被控对象的模型为H

16、（s），有人认为只要在被控对象前串联环节 1/H（s） 这个开环控制系统就具有很好的性能。这种做法可行吗？为什么？8自动控制系统通常通过负反馈构成一个闭环控制系统。简述负反馈的主要作用。（3个）答：被控量直接间接地的参与控制，从而使系统具有自动修正偏差的作用9在绘制连续系统频率特性bode图的幅频特性时，常采用（对数频率一分贝） 坐标。简述原因。（3个）答：横坐标w以对数分度，能够将w=（H紧凑地表示在一张图上，既能够清楚 地表明频率特性的低频、中频段这些重要的频率特性，也能够大概地表示高频 段部分频率特性。纵坐标采用分贝具有鲜明的物理意义，而且也能将取值范围 为0-x的频率特性紧凑地表示在一张图上。采用对数坐标后，幅频特性曲线能 够用一些支线近似，大大简化了伯德图的绘制10系统在某个输入信号作用下的稳态误差为无限大， 是否意味着系统不稳定？请给 出明确的判断，并简述理由。答：不意味着不稳定。对单位负反馈系统，当时间t趋于无穷大时，系 统对输入信号响应的实际值与期望值（即输入 量）之差的极限值，称为稳态误差，它反映系统 复现输入信号的（稳态）精度。 和系统的稳定 性无关11与劳斯判据相比，nyquist判据的主要优点有哪些？ （ 3个）答：计算方便，判断较直观，容易计算临街稳定时的参数，能直接从系统的频率特 性等实验数据来分析、设计系统。13列举3种