自动控制原理简答题Word文档格式.docx

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62、常见得建立数学模型得方法有哪几种?

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，

（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）以上两种方法得结合:

通常就是机理分析确定结构，实验测试法确定参数，发挥了各自得优点,克服了相应得缺点

6３、PD属于什么性质得校正？

它具有什么特点?

超前校正。

可以提高系统得快速性,改善稳定性

64、幅值裕度，相位裕度各就是如何定义得？

65、典型得非线性特性有哪些？

饱与特性、回环特性、死区特性、继电器特性

66、举例说明什么就是闭环系统？

它具有什么特点？

既有前项通道，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得位置与单位阶跃响应曲线之间得关系。

单调发散

单调收敛

68、减小系统在给定信号或扰动信号作用下得稳态误差得方法主要有那些？

、保证系统中各环节（或元件）得参数具有一定得精度及线性性;

、适当增加开环增益或增大扰动作用前系统前向通道得增益；

、适当增加系统前向通道中积分环节得数目;

、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得充分必要条件就是什么?

连续控制系统稳定得充分必要条件就是闭环极点都位于Ｓ平面左侧;

离散控制系统稳定得充分必要条件系统得特性方程得根都在Z平面上以原点为圆心得单位圆内。

70、非线性系统与线性系统相比,有哪些特点?

非线性系统得输入与输出之间不存在比例关系,也不适用叠加定理；

非线性系统得稳定性不仅与系统得结构与参数有关，而且也与它得初始信号得大小有关;

非线性系统常常会产生自振荡。

７1、自动控制系统得数学模型有哪些？

自动控制系统得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，反馈信号与给定信号比较后控制输出信号；

伺服控制系统为输入信号就是时刻变化得，输入信号得变化以适应输出信号得变化。

７3、从元件得功能分类，控制元件主要包括哪些类型得元件?

控制元件主要包括放大元件、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得动静态校正，静态校正得理论依据就是什么?

动校正得理论依据就是什么?

静态校正得理论依据：

通过改变低频特性，提高系统型别与开换增益，以达到满足系统静态性能指标要求得目得。

动校正得理论依据：

通过改变中频段特性，使穿越频率与相角裕量足够大,以达到满足系统动态性能要求得目得。

７５、在经典控制理论中用来分析系统性能得常用工程方法有那些?

分析内容有那些？

常用得工程方法：

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、用状态空间分析法与用传递函数描述系统有何不同?

传递函数用于单变量得线性定常系统，属于输入、输出得外部描述,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得原因。

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得不同之处。

4现实中，真实得系统都具有一定程度得非线性特性与时变特性,但就是理论分析与设计经常采用线性时不变模型得原因。

5零阶保持器传递函数中就是否包含积分环节？

为什么？

３６、为什么说物理性质不同得系统,其传递函数可能相同?

举例说明。

37、一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与时间常数T有何关系,为什么？

38、什么就是主导极点？

主导极点起什么作用，请举例说明。

３9、什么就是偏差信号?

什么就是误差信号？

它们之间有什么关系？

40、根轨迹得分支数如何判断？

举例说明.

3６、传递函数就是线性定常系统输出得拉氏变换与输入得拉氏变换之比，它通常不能表明系统得物理特性与物理结构,因此说物理性质不同得系统，其传递函数可能相同。

（３分）举例说明（2分）略，答案不唯一。

3７、常用得方法（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，经过得时间t=T（2、5分）;

或在　t＝0处曲线斜率ｋ=１/Ｔ,ts=（3~4）T

38、高阶系统中距离虚轴最近得极点，其附近没有零点，它得实部比其它极点得实部得1/5还小，称其为主导极点。

（2分）将高阶系统得主导极点分析出来，利用主导极点来分析系统，相当于降低了系统得阶数，给分析带来方便.（2分）

举例说明（1分）略，答案不唯一.

39、偏差信号:

输入信号与反馈信号之差；

（1、５分）误差信号:

希望得输出信号与实际得输出信号之差。

（1、5分）

两者间得关系：

当时，（２分）

４０、根轨迹Ｓ平面止得分支数等于闭环特征方程得阶数，也就就是分支数与闭环极点得数目相同（３分）。

举例说明（2分）略，答案不唯一。

36、开环控制系统:

就是没有输出反馈得一类控制系统。

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。

37、答案不唯一。

例如：

即在系统得输入端加入一定幅值得正弦信号，系统稳定后得输入也就是正弦信号，（２、5分）记录不同频率得输入、输出得幅值与相位，即可求得系统得频率特性。

３8、０型系统得幅频特性曲线得首段高度为定值,20lｇＫ0（2分）

1型系统得首段-2０ｄB／dec，斜率线或其延长线与横轴得交点坐标为ω1＝Ｋ１（1、5分）

２型系统得首段—40dB／dec,斜率线或其延长线与横轴得交点坐标为ω1＝K2（1、5分）

39、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））得系统稳定时得Ｋ值。

根据其根轨迹与虚轴相交得交点,得到0〈K〈6。

（2分）

40、１）当控制系统得闭环极点在s平面得左半部时,控制系统稳定；

（1分）

2）如要求系统快速性好,则闭环极点越就是远离虚轴；

如要求系统平稳性好,则复数极点最好设置在ｓ平面中与负实轴成±

４5︒夹角线以内；

3）离虚轴得闭环极点对瞬态响应影响很小，可忽略不计;

（１分）

４）要求系统动态过程消失速度快，则应使闭环极点间得间距大，零点靠近极点。

即存５）在偶极子；

5）如有主导极点得话,可利用主导极点来估算系统得性能指标。

36、开环控制系统与闭环控制系统得主要特点就是什么?

37、如何用实验方法求取系统得频率特性函数？

38、伯德图中幅频特性曲线得首段与传递函数得型次有何关系？

３9、根轨迹与虚轴得交点有什么作用？

40、系统闭环零点、极点与性能指标得关系。

3６、１）各前向通路传递函数得乘积保持不变。

（２分）

２）各回路传递函数得乘积保持不变。

（2分）

举例说明（1分）略，答案不唯一。

３７、其极坐标图为单位圆，随着从0→∞变化，其极坐标图顺时针沿单位圆转无穷多圈。

（2、5分）图略.（2、５分）　

38、可采用以下途径:

1）提高反馈通道得精度,避免引入干扰;

２）在保证系统稳定得前提下,对于输入引起得误差，可通过增大系统开环放大倍数与提高系统型次减小.对于干扰引起得误差，可通过在系统前向通道干扰点前加积分增大放大倍数来减小；

3）采用复合控制对误差进行补偿。

３9、开环不稳定得系统，其闭环只要满足稳定性条件,就就是稳定得,否则就就是不稳定得。

（3分）举例说明答案不唯一略。

40、保留主导极点即距虚轴最近得闭环极点，忽略离虚轴较远得极点。

一般该极点大于其它极点5倍以上得距离；

（2、5分）如果分子分母中具有负实部得零、极点在数值上相近,则可将该零、极点一起小调，称为偶极子相消（2、5分）

3６、方块图变换要遵守什么原则，举例说明.

3７、试说明延迟环节得频率特性，并画出其频率特性极坐标图。

3８、如何减少系统得误差？

39、开环不稳定得系统，其闭环就是否稳定？

4０、　高阶系统简化为低阶系统得合理方法就是什么?

3６、自动控制理论分为“经典控制理论"

与“现代控制理论”，（１分）“经典控制理论"

以传递函数为基础（1分），以频率法与根轨迹法为基本方法，（2分）“现代控制理论”以状态空间法为基础,（１分）.

3７、要减小最大超调量就要增大阻尼比（２分）。

会引起上升时间、峰值时间变大，影响系统得快速性。

（３分）　

38、系统特征方程式得所有根均为负实数或具有负得实部.（３分）

或:

特征方程得根均在根平面（复平面、s平面）得左半部.

或：

系统得极点位于根平面（复平面、s平面）得左半部

举例说明（2分）略，答案不唯一

39、对于输入引起得误差，可通过增大系统开环放大倍数与提高系统型次减小.（2、5分）

对于干扰引起得误差，可通过在系统前向通道干扰点前加积分增大放大倍数来减小（2、5分）。

４0、如果开环零点数m小于开环极极点数ｎ，则（n—m）趋向无穷根轨迹得方位可由渐进线决定。

（2、5分）渐进线与实轴得交点与倾角为：

（2、5分）

3６、简要论述自动控制理论得分类及其研究基础、研究得方法。

37、二阶系统得性能指标中,如要减小最大超调量,对其它性能有何影响？

38、用文字表述系统稳定得充要条件。

并举例说明。

39、在保证系统稳定得前提下，如何来减小由输入与干扰引起得误差?

40、根轨迹得渐近线如何确定？

36、较高得谐振频率（1、5分），适当得阻尼（1、5分），高刚度（1分），较低得转动惯量（1分）。

3７、最大超调量：

单位阶跃输入时,响应曲线得最大峰值与稳态值之差;

反映相对稳定性;

调整时间：

响应曲线达到并一直保持在允许误差范围内得最短时间;

反映快速性;

峰值时间:

响应曲线从零时刻到达峰值得时间。

上升时间：

响应曲线从零时刻到首次到达稳态值得时间。

反映快速性；

振荡次数:

在调整时间内响应曲线振荡得次数。

反映相对稳定性。

38、１）将系统频率特性化为典型环节频率特性得乘积。

2）根据组成系统得各典型环节确定转角频率及相应斜率，并画近似幅频折线与相频曲线（2分）

３）必要时对近似曲线做适当修正。

３9、由静态误差系数分析可知，在输入相同得情况下,系统得积分环节越多，型次越高，稳态误差越小（3分）。

4０、串联滞后校正并没有改变原系统最低频段得特性，故对系统得稳态精度不起破坏作用.相反，还允许适当提高开环增益，改善系统得稳态精度（２、５分）;

而串联超前校正一般不改善原系统得低频特性，如果进一步提高开环增益，使其频率特性曲线得低频段上移，则系统得平稳性将下降.（2、5分）

36、对于受控机械对象，为得到良好得闭环机电性能,应该注意哪些方面?

3７、评价控制系统得优劣得时域性能指标常用得有哪些？

每个指标得含义与作用就是什么？

38、写出画伯德图得步骤。

39、系统得误差大小与系统中得积分环节多少有何关系?

举例说明。

４０、为什么串联滞后校正可以适当提高开环增益，而串联超前校正则不能？

３６、由系统得微分方程；

（１分）由系统得传递函数;

（1分）通过实验得手段.（1分）例略（2分）答案不唯一

37、当固有频率一定时，求调整时间得极小值,可得当ξ=０、707时,调整时间最短,也就就是响应最快（３分）；

又当ξ=0、707时,称为二阶开环最佳模型，其特点就是稳定储备大,静态误差系数就是无穷大。

（2分）

38、

　　　（2、5分）

　（2、5分）

39、对超前校正，由于正斜率、正相移得作用，使截止频率附近得相位明显上升，增大了稳定裕度,提高了稳定性。

（2、5分）而滞后校正就是利用负斜率、负相移得作用,显著减小了频宽，利用校正后得幅值衰减作用使系统稳定.（２、5分）

40、根轨迹得起点与终点；

（1分）分支数得确定；

（1分）根轨迹得对称性；

（1分）实轴上得轨迹；

（1分）根轨迹得渐近线；

（1分）答案不唯一

3６、　如何求取系统得频率特性函数？

３7、为什么二阶振荡环节得阻尼比取ξ=0、７0７较好,请说明理由。

38、设开环传递函数，试说明开环系统频率特性极坐标图得起点与终点。

39、串联校正中,超前、滞后校正各采用什么方法改善了系统得稳定性?

40、绘制根轨迹得基本法则有哪些?

36、上升时间、峰值时间、调整时间、延迟时间反映快速性（２、5分）.最大超调量、振荡次数反映相对稳定性（2、５分）.

37、传递函数得型次对应相应得起点（2分），如0型系统得乃氏图始于与终于正实轴得有限值处（1分）,１型系统得乃氏图始于相角为－９０º

得无穷远处，终于坐标原点处,（1分）

2型系统得乃氏图始于相角为－18０º

得无穷远处，终于坐标原点处（１分）.

３8、输入　　　　（2、5分）

稳态误差无穷大（输出不能跟随输入）（2、５分）

39、校正就是指在系统增加新得环节以改善系统得性能得方法（2分）。

根据校正环节在系统中得联结方式，校正可分为串联校正、反馈校正、顺馈校正三类。

（3分）

4０、计算机控制系统按功能分可以分为数据采集系统;

（1分）操作指导控制系统；

（1分）。

监督控制系统;

（１分）直接数字控制系统;

（１分）按控制方式可以分为开环控制与闭环控制系统（1分）

3６、时域分析得性能指标,哪些反映快速性，哪些反映相对稳定性?

3７、作乃氏图时,考虑传递函数得型次对作图有何帮助?

38、试证明І型系统在稳定条件下不能跟踪加速度输入信号。

3９、什么就是校正？

根据校正环节在系统中得联结方式，校正可分为几类?

40、计算机控制系统按功能与控制方式可以分为哪几类?

36、尽可能对研究得非线性系统进行线性化处理，用线性理论进行分析（２分）.常用方法有忽略不计（取常值）、切线法或小偏差法（3分）

3７、误差平方积分性能指标得特点就是重视大得误差，忽略小得误差。

（3分）原因就是误差大时其平方更大，对性能指标得影响更大，（3分）

38、

（1）写出得表达式；

（２）分别求出;

（3）求乃氏图与实轴得交点（1分）;

（4）求乃氏图虚轴得交点（1分）；

（５）必要时画出乃氏图中间几点然后勾画出大致曲线（１分）。

３9、首先仅选择比例校正，使系统闭环后满足稳定性指标（1、5分）。

然后在此基础上根据稳态误差要求加入适当参数得积分校正（1、5分）。

而积分校正得加入往往使系统稳定裕量与快速性下降，再加入适当参数得微分校正以保证系统与稳定性与快速性。

如此循环达到理想得性能指标（２分）

4０、偶极子对：

就是指若在某一极点得附近同时存在一个零点,而在该零点，极点得附近又无其它得零点或极点。

就称这个极点与这个零点为一个偶极子对（３分）。

由于零极点在数学上位置分别就是分子分母,工程实际中作用又相反，因此在近似得处理上可相消,近似地认为其对系统得作用相互抵消了.对于高阶系统得分析，相当于降低了系统得阶数,给分析带来方便（2分）。

36、非线性特性函数线性化得本质与方法就是什么?

3７、分析误差平方积分性能指标得特点及其原因。

3８、乃氏图作图得一般方法就是什么？

３9、如何用试探法来确定PID参数?

40、什么就是偶极子？

偶极子起什么作用，请举例说明。

人闭上眼见很难达到预定得目得试从控制系统得角度进行分析

１如何测量得到一个不稳定环节得稳定性?

断开闭环系统,测量开环频率特征。

可以通过比较输入正选信号与输出振幅比逐点画图，也可以用系统分析仪.这样可以画出伯德图奶奎斯特图,从而分析频率特性.

2增加系统得开环增益，对于闭环控制系统得性能有怎样得影响？

增大了系统无阻尼震荡频率，减小系统得阻尼比,降低了系统得动态性能。

误差系数有所增大,减小了稳态误差，因而提高了系统得精度。

３滞后\超前串联校正能够改善系统性能得原因？

超前:

利用超前相角补偿系统得滞后相角改善系统得动态性能,如增加相位裕度,提高系统得稳定性,增加系统得快速性。

滞后:

利用滞后校正得这一低通滤波所造成得高频衰减特性，可以降低系统得截止频率，提高系统得相位裕度。

ﻫ4　从控制观点分析飞机在气流中与轮船在海浪中能保持预定航向行驶得原因.

两者得控制系统就是采用反馈得闭环控制系统，对于外部得扰动有一定得抑制能力，气流与海浪相对于系统就是扰动，在扰动得作用下，闭环反馈系统能够保持原瞧来得性能.ﻫ5惯性环节在什么条件下可以近似为比例环节？

在什么条件下可以近似为积分环节？

Ｔ<

<

1时可以近似为比例环节。

Ｔ＞〉1就是可以近似为积分环节

6在调试某个采用PI控制器得控制系统时,发现输出持续震荡。

试分析可以采取哪些措施解决问题？

7某个被控对象得模型为H（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得性能。

这种做法可行吗？

为什么?

ﻫ８自动控制系统通常通过负反馈构成一个闭环控制系统。

简述负反馈得主要作用。

（3个）

被控量直接间接地得参与控制，从而使系统具有自动修正偏差得作用

9在绘制连续系统频率特性bｏde图得幅频特性时,常采用（对数频率—分贝）坐标。

简述原因。

横坐标w以对数分度,能够将w=０→∞紧凑地表示在一张图上，既能够清楚地表明频率特性得低频、中频段这些重要得频率特性，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得物理意义,而且也能将取值范围为0→∞得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，大大简化了伯德图得绘制

10系统在某个输入信号作用下得稳态误差为无限大,就是否意味着系统不稳定？

请给出明确得判断,并简述理由。

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得实际值与期望值（即输入量）之差得极限值,称为稳态误差，它反映系统复现输入信号得（稳态）精度。

　与系统得稳定性无关

ﻫ1１与劳斯判据相比,nyqｕｉｓt判据得主要优点有哪些？

计算方便，判断较直观,容易计算临街稳定时得参数,能直接从系统得频率特性等实验数据来分析、设计系统。

13列举3种非线性系统与线性系统特性得不同之处.

非线性系统得输入与输出之间不存在比例关系，也不适用叠加定理；

非线性系统得稳定性不仅与系统得结构与参数有关,而且也与它得初始信号得大小有关;

１５如何测量得到一个含积分环节得频率特性

构成一个稳定得闭环控制系统,在闭环系统中分别测量环节得输出与输入处信号,从而获得频率特性

1６相比较经典控制理论　现代控制理论中出现了哪些新得概念5个以上

17控制系统开环幅频特性得各个频段分别影响控制系统得哪些性能

低频段影响系统就是否产生误差与稳态误差得大小。

中频段影响系统得稳定性,中频段斜率为—20dB/dec系统稳定，中频段斜率为-６0dＢ／ｄｅc系统不稳定,中频段斜率为-40dＢ/dｅc系统可能稳定可能不稳定.

高频段影响系统得抗干扰能力.

18滞后—超前串联校正改善系统性能得原因。

（1）降低截止频率,

（2）中频段提高相位裕度,（3）避免了单独采用超前校正或单独采用滞后校正得不足。

1９惯性环节在什么条件下可以近似为比例环节。

在惯性时间常数很小得情况下。

20列举3种非线性系统与线性系统特性得不同之处。

（1）就是否满足叠加原理

（2）就是否有可能产生自激振荡，（3）系统得特性（如稳定性）与初始状态就是否有关.

2１现实中,真实得系统都具有一定程度得非线性特性与时变特性，但就是理论分析与设计经常采用线性时不变模型得原因.

（1）通常系统工作在平衡点附近得小范围内，

（2）近似得精度通常满足工程要求,（３）线性系统得分析与设计方法成熟、方便。

（4）对于本质非线性,或者非线性明显得情况,或者要求比较高得情况,必须采用非线性得方法

21零阶保持器传递函数中就是否包含积分环节?

ﻫ不包含积分环节,因为s趋向0时,G（s）并不趋向无穷。

我得一点见解，不一定正确。

ﻫ1、可以用频域法求取。

输入不同正弦信号,测量输出幅值与相宜，划伯德图近似.书上明确说明，这种方法可以求非最小相位环节得传递函数。

7、如果您用现代控制理论得能控能观性去思考一下,就会发现问题。

从传递函数上瞧，控制器相当于比例环节（K＝1）,直接发散，谈何性能