控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)總結(jié)

1、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 重點(diǎn)一1. 頻譜概念傅里葉級(jí)數(shù)的系數(shù)表示了各次諧波的幅值和相位，這些系數(shù)的集合成為頻譜。2. 線狀譜，連續(xù)譜周期信號(hào)對(duì)其求傅里葉級(jí)數(shù)，可得到其頻譜，周期信號(hào)的頻譜是離散的；非周期信號(hào)一般可視為T的周期信號(hào)，對(duì)其取傅氏變換得到頻譜，一般來(lái)說(shuō)，其頻譜是連續(xù)的。非周期信號(hào)可以進(jìn)行周期延拓，這時(shí)它的頻譜就是對(duì)應(yīng)周期信號(hào)的頻譜的包絡(luò)線，但幅值有可能不同。3. 典型頻譜特性（階躍譜，常值譜，脈沖譜，余弦譜）脈沖信號(hào)的頻譜是一常值A(chǔ)且包含所有的頻率，頻譜豐富。余弦譜若輸入為，則其線譜為 函數(shù)（脈沖函數(shù)）構(gòu)成，脈沖函數(shù)的面積為，即幅值是。常值譜在所有的頻段上均為零，僅在零頻率（直流）上有一個(gè)函數(shù)

2、。階躍譜有一個(gè)連續(xù)變化的部分和一個(gè)函數(shù)，函數(shù)代表直流分量，其他各次諧波構(gòu)成以連續(xù)譜，連續(xù)譜隨頻率增加很快衰減。（P18）4. 離散，快速傅里葉變換的區(qū)別DFT為離散傅里葉變換，是用數(shù)值計(jì)算的方法求信號(hào)的頻譜。其一般公式為：對(duì)一段給定的信號(hào)，在一個(gè)周期內(nèi)取N個(gè)采樣點(diǎn)，求其離散傅里葉變換，再除以N就可得對(duì)應(yīng)的線譜。求頻譜 ：將其乘上t就可以得到所求頻譜的值求線譜 ：在一個(gè)周期內(nèi)取N個(gè)采樣值，求其離散傅立葉變換，再除以NFFT為快速傅里葉變換，它是為了提高DFT的計(jì)算效率而提出的。對(duì)FFT而言，一般要求時(shí)間點(diǎn)數(shù)為2的整數(shù)次方，即。5. 如何改變譜密度線譜之間的距離，增大周期T，譜線距離減小，譜密度增

3、大。6. 頻率特性測(cè)定：加不同頻率正弦，看穩(wěn)態(tài) 或 加脈沖信號(hào)，分析輸出響應(yīng)7.用頻譜分析法求傳遞函數(shù)的優(yōu)點(diǎn)快速 精確 簡(jiǎn)便 有效例題： 第六節(jié)兩個(gè) 計(jì)算題二1.典型輸入信號(hào)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，輸入信號(hào)是從工作信號(hào)中提取抽象的，也就是典型工作信號(hào)作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的輸入信號(hào)，一般也作為系統(tǒng)鑒定時(shí)的檢測(cè)信號(hào)。典型信號(hào)的確定P36：根據(jù)系統(tǒng)預(yù)定執(zhí)行的任務(wù)來(lái)確定確定典型輸入時(shí)要對(duì)實(shí)際情況做一些簡(jiǎn)化2. 計(jì)算誤差方法 P41；令，當(dāng)=0時(shí)為0型系統(tǒng)，K用表示，=1時(shí)為I型系統(tǒng)，K用表示，=2時(shí)為II型系統(tǒng)，K用表示，靜態(tài)誤差：系統(tǒng)類型低頻部分靜態(tài)誤差系數(shù)位置速度加速度001/(1+)I1/s01/II2/s

4、001/3. 動(dòng)態(tài)誤差的頻域解釋（動(dòng)態(tài)系數(shù)法的頻率） 當(dāng)輸入信號(hào)變化時(shí)，跟蹤過(guò)程中的誤差信號(hào)可以看作是由輸入信號(hào)中的位置，速度，加速度等分量引起的，各項(xiàng)誤差與相應(yīng)的分量的比例系數(shù)就成為動(dòng)態(tài)誤差(P42)（為什么動(dòng)態(tài)誤差系數(shù)法計(jì)算誤差時(shí)只進(jìn)行有限項(xiàng)計(jì)算數(shù)就可以達(dá)到極高精度？）因?yàn)橄到y(tǒng)對(duì)輸入的響應(yīng)一段時(shí)間以后會(huì)趨于穩(wěn)定，所以誤差經(jīng)一定時(shí)間后也趨于很小范圍，也就是說(shuō)誤差主要體現(xiàn)在相應(yīng)的初始階段，所以動(dòng)態(tài)誤差系數(shù)法計(jì)算誤差時(shí)可以計(jì)算有限項(xiàng)即可。之后系統(tǒng)趨于穩(wěn)定時(shí)，誤差也很快趨于0，所以有限項(xiàng)運(yùn)算也可以獲得較高精度。4. 第一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率的物理意義（低頻/高頻的區(qū)分）答：當(dāng)輸入信號(hào)頻譜的主要部分處于系統(tǒng)的

5、低頻段且低于第一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率時(shí)，系統(tǒng)的特性就可以用低頻模型來(lái)代替。5：在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，為什么不是以標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)作為系統(tǒng)的輸入信號(hào)，而是以典型信號(hào)作為輸入信號(hào)？答：因?yàn)橄到y(tǒng)工作輸入的是工作信號(hào)，典型信號(hào)是對(duì)工作信號(hào)的一種近似，設(shè)計(jì)時(shí)，只有以典型信號(hào)作為輸入信號(hào)，按照性能的要求設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，才能保證系統(tǒng)在工作時(shí)能符合性能和穩(wěn)定性的要求，系統(tǒng)的誤差和輸入信號(hào)形式和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都有關(guān)。典型信號(hào)確定：根據(jù)該系統(tǒng)預(yù)定執(zhí)行的任務(wù)，總是要對(duì)實(shí)際情況做一些簡(jiǎn)化6.求系統(tǒng)跟蹤誤差的方法卷積法 動(dòng)態(tài)誤差系數(shù)法7.指令誤差為什么有限項(xiàng)，誤差計(jì)算，頻域解釋有限項(xiàng)：因?yàn)橄到y(tǒng)對(duì)輸入的響應(yīng)在一段時(shí)間后會(huì)趨于穩(wěn)定，所以誤差經(jīng)過(guò)

6、一段時(shí)間后也趨于很小范圍，也就是說(shuō)誤差主要體現(xiàn)在響應(yīng)的初始階段，所以動(dòng)態(tài)誤差系數(shù)法計(jì)算誤差時(shí)可以計(jì)算有限項(xiàng)即可，之后系統(tǒng)趨于穩(wěn)定時(shí)，誤差也會(huì)很快趨于零，所以有限項(xiàng)運(yùn)算也可以獲得較高精度所謂用穩(wěn)態(tài)概念來(lái)計(jì)算，就是說(shuō)可以將誤差看作是由各階導(dǎo)數(shù)引起的，由于只與前0.2秒信號(hào)有關(guān)，所以只考慮有限項(xiàng)，這就是動(dòng)態(tài)誤差系數(shù)法從頻域上來(lái)說(shuō)，當(dāng)輸入信號(hào)的頻譜分布在低頻段時(shí)，就可以用低頻數(shù)學(xué)模型來(lái)代替實(shí)際系統(tǒng)，而動(dòng)態(tài)誤差系數(shù)就是這低頻模型中的各次系數(shù)8.系統(tǒng)低頻段設(shè)計(jì)特點(diǎn)系統(tǒng)低頻段主要根據(jù)輸入信號(hào)和干擾來(lái)確定，主要關(guān)注性能信號(hào)頻度特點(diǎn)輸入信號(hào)應(yīng)該位于哪個(gè)頻段根據(jù)實(shí)際任務(wù)三1. 噪聲和干擾的區(qū)別（噪聲的概念和意義）

7、干擾（如負(fù)載變化，電源波動(dòng)，基座運(yùn)動(dòng)等）與有用信號(hào)分開，一般是可測(cè)量的或是能觀測(cè)的，噪聲與有用信號(hào)混雜，無(wú)法分離出來(lái)。干擾可以抑制，但是噪聲只能衰減。干擾一般作用在系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，噪聲一般是由于測(cè)量帶來(lái)的，一般作用在系統(tǒng)的輸出輸入端。干擾和噪聲都是隨機(jī)信號(hào)。噪聲的概念：混在有用信號(hào)上的外加信號(hào)常稱作“噪聲”，噪聲一般是由測(cè)量帶來(lái)，作用于系統(tǒng)的輸入端或輸出端。2. 時(shí)域（用什么函數(shù)）描述隨機(jī)信號(hào)答：概率密度函數(shù)3. 信號(hào)之間相關(guān)關(guān)系 答：平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程（統(tǒng)計(jì)特性不隨時(shí)間變化，均值為常值，協(xié)方差函數(shù)僅與時(shí)間差相關(guān)），且均值為0時(shí)，相關(guān)函數(shù)就是均值為零的協(xié)方差函數(shù)。相關(guān)函數(shù)表示了距離為的前后兩瞬間的關(guān)

8、聯(lián)程度。P574. 白噪聲的相關(guān)函數(shù)，什么是白噪聲（意義，對(duì)系統(tǒng)的影響） 答：有些噪聲信號(hào)，如電子設(shè)備的熱噪聲，其頻譜是常值，且從零頻率一直延伸到大大超出系統(tǒng)的帶寬。這樣的噪聲一般稱白噪聲。一階系統(tǒng)在白噪聲通過(guò)的輸出均方值與一個(gè)帶寬為的理想濾波器相同，系統(tǒng)本身帶寬為（1/T）而可以用于計(jì)算系統(tǒng)的等效噪聲帶寬，設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，力求獲得最小的等效噪聲帶寬。5. 均方誤差（計(jì)算？） 答：均方誤差定義：P71，6.相關(guān)函數(shù)與譜密度是什么關(guān)系（不同）？答：關(guān)系：相關(guān)函數(shù)是譜密度的傅氏積分，譜密度是相關(guān)函數(shù)的傅氏變換，兩者是一對(duì)傅氏變換，對(duì)應(yīng)著時(shí)域和復(fù)頻域。不同：相關(guān)函數(shù)是零均值的平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的均方差函數(shù)，譜

9、密度是信號(hào)的標(biāo)本函數(shù)x(t)，是其頻譜，為功率譜密度，它代表信號(hào)功率（能量）在頻譜上的分布，二者是傅氏變換與反變換的關(guān)系。7.帶寬的大小對(duì)系統(tǒng)的跟蹤誤差、干擾誤差、噪聲誤差有什么影響？答：設(shè)計(jì)時(shí)，要保證系統(tǒng)帶寬大于等于輸入信號(hào)和干擾信號(hào)的頻譜，從而保證精度，抑制干擾。要保證系統(tǒng)帶寬小于噪聲所規(guī)定的性能界限，衰減噪聲。貸款太窄，不能很好地復(fù)現(xiàn)輸入，抑制干擾，跟蹤誤差，干擾誤差大。帶寬太寬，會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)的不確定部分，噪聲誤差大。通常帶寬和系統(tǒng)增益互相影響，互相制約。當(dāng)增益大時(shí)，跟蹤誤差、干擾誤差減小，噪聲誤差增大。8.相關(guān)函數(shù)，譜密度，均方誤差的特點(diǎn)和關(guān)系都是描述隨機(jī)信號(hào)的量相關(guān)函數(shù)是零均值的平穩(wěn)隨

10、機(jī)過(guò)程的均方差函數(shù)，譜密度是信號(hào)的標(biāo)本函數(shù)相關(guān)函數(shù)是譜密度的傅氏積分，譜密度是相關(guān)函數(shù)的傅氏變換，兩者是一對(duì)傅氏變換，對(duì)應(yīng)著時(shí)域和復(fù)頻域相關(guān)函數(shù)就是均值為零時(shí)的協(xié)方差函數(shù)，表征了一個(gè)零均值的平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的統(tǒng)計(jì)特性四1. 不確定性的概念（噪聲，干擾）答：不確定性指的是設(shè)計(jì)所用的數(shù)學(xué)模型與實(shí)際物理系統(tǒng)之間的差別。其表示方法有兩種：加性不確定性和乘性不確定性。2. 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（應(yīng)優(yōu)先保證什么條件）答：名義系統(tǒng)應(yīng)該是穩(wěn)定的。名義系統(tǒng)是對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的建模描述，如實(shí)際系統(tǒng)，其名義系統(tǒng)為，對(duì)此系統(tǒng)控制時(shí)，微分控制規(guī)律為，則要求必須是穩(wěn)定的。低頻段增益應(yīng)高于跟蹤誤差和干擾抑制所要求的性能界限。因?yàn)榈皖l段主

11、要體現(xiàn)跟蹤誤差，所以低頻段增益必須保證足夠大才能將系統(tǒng)跟蹤誤差等控制在要求范圍內(nèi)。系統(tǒng)高頻段應(yīng)低于不確定性所要求的界限函數(shù)。不確定性是指實(shí)際系統(tǒng)與名義系統(tǒng)之間的差別，產(chǎn)生主要原因是參數(shù)不確定性和未建模動(dòng)態(tài)性引起的，表示方法有加性不確定性。和乘性不確定性。由名義系統(tǒng)與實(shí)際系統(tǒng)的差別，系統(tǒng)若穿越不確定性界限易因參數(shù)變化引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。（應(yīng)優(yōu)先保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，即優(yōu)先保證名義系統(tǒng)穩(wěn)定，又要是高頻段低于不確定界，在此前提下才能盡可能提高性能。）3. 0型系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 答：令控制對(duì)象為一階，有，對(duì)象帶寬為，則系統(tǒng)帶寬易?。?，然后取增益，增益滿足靜態(tài)誤差要求即可（1/(1+)），有增益和帶寬即可求出轉(zhuǎn)折頻率

12、，最后再使用反饋校正，反饋加在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，傳遞函數(shù)為取即可。4.加性/乘性不確定性不確定性指系統(tǒng)所用數(shù)學(xué)模型與實(shí)際物理系統(tǒng)之間的差別5.帶寬的多種定義和意義帶寬是在頻率特性上定義的，它表示了一個(gè)系統(tǒng)跟蹤輸入正弦信號(hào)的最大頻率0型系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)6.帶寬帶來(lái)的問(wèn)題帶寬太窄，不能很好的復(fù)現(xiàn)輸入、抑制干擾、跟蹤誤差，干擾誤差大，帶寬太寬，會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)的不確定性部分，噪聲誤差大五伺服系統(tǒng)：是指輸出跟隨指令變化的系統(tǒng)。（輸出跟隨輸入，指標(biāo)有跟蹤速度，跟蹤誤差等。調(diào)節(jié)方法就是校正，有微分，超前，遲后，反饋等形式）例如位置跟蹤系統(tǒng)，常見于機(jī)電系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)主要滿足跟蹤精度的要求。又稱隨動(dòng)系統(tǒng)、跟蹤系統(tǒng)。要求輸出能

13、復(fù)現(xiàn)輸入，抑制干擾，衰減噪聲。一般要采取校正，在帶寬和增益之間找這種點(diǎn)，在保證穩(wěn)定性的前提下，盡量滿足性能指標(biāo)。伺服系統(tǒng)又稱隨動(dòng)系統(tǒng)，一般指位置跟蹤系統(tǒng)伺服系統(tǒng)又稱隨動(dòng)系統(tǒng)，是一種能實(shí)現(xiàn)輸出變量精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)輸入變量的控制系統(tǒng)。1. 基本I型和改進(jìn)I型的區(qū)別答：基本I型是在整個(gè)頻帶上只有一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，而改進(jìn)I型頻率特性由三段構(gòu)成，-20，,-40，-20。二者Bode圖：改進(jìn)I型系統(tǒng)和基本I型比較而言，有兩種優(yōu)點(diǎn)：在保證相等帶寬情況下可獲得極大低頻段增益，抑制低頻段誤差等。在相同增益（特別是低頻段）時(shí)，改進(jìn)I型能有更低的帶寬，可以降低噪聲誤差，也可以獲得更好的魯棒性。所以，進(jìn)行I型審計(jì)時(shí)，可以

14、優(yōu)先保證低頻段增益和不確定性界限在輸入信號(hào)頻帶之間，即以-40dB/dec下降。在一個(gè)較合適的位置在滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性能指標(biāo)下，任取一個(gè)滿足設(shè)計(jì)要求的以-20dB/dec穿越0分貝線即可。2. II型系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合（設(shè)計(jì)準(zhǔn)則） 答：II型系統(tǒng)一般用于重型設(shè)備，如遠(yuǎn)程的高炮、大型天線等。這是因?yàn)檫@些設(shè)備比較笨重，其傳動(dòng)往往需要一套比較復(fù)雜的裝置。 （如果對(duì)象的帶寬較低，而所要求的精度又較高，這時(shí)可選II型系統(tǒng)來(lái)提高低頻段增益）II型1應(yīng)用時(shí)，可能出現(xiàn)的問(wèn)題：由于傳動(dòng)系統(tǒng)存在齒隙，易造成系統(tǒng)的自震蕩。由于對(duì)象的帶寬低，若干擾較大，干擾頻譜寬，就不能良好的抑制干擾。由于II型系統(tǒng)型別高，相角滯后，在大信

15、號(hào)輸入作用下，也有可能造成系統(tǒng)穩(wěn)定性降低。3. 系統(tǒng)校正（超前，遲后，反饋）的含義和作用 答：超前：遲后：又稱積分校正，傳遞函數(shù)， 遲后校正的增益到高頻段要衰減倍。1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)中如果滿足了增益要求，帶寬有可能會(huì)超出允許范圍，造成不穩(wěn)定，這時(shí)需要用遲后校正來(lái)壓低帶寬。2、在保持帶寬不變的情況下提高系統(tǒng)的增益。？反饋：反饋校正的作用是可以抑制干擾的影響。（微分環(huán)節(jié)的作用是提供超前的相角，增加系統(tǒng)的相角裕度，增加系統(tǒng)的阻尼比（對(duì)二階系統(tǒng)效果明顯）4. 遲后校正問(wèn)題，好處（原因）答：遲后校正在低頻部分的相位滯后有時(shí)會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)問(wèn)題。尤其是II型系統(tǒng)采用遲后校正后就成為一條件穩(wěn)定系統(tǒng)。所謂條件穩(wěn)定系統(tǒng)是

16、指增益在某一范圍內(nèi)才能穩(wěn)定工作的系統(tǒng)。增益大或小時(shí)都是不穩(wěn)定的。 即使不構(gòu)成條件穩(wěn)定系統(tǒng)，遲后校正對(duì)于大信號(hào)下的系統(tǒng)特性也是不利的。采用遲后校正后系統(tǒng)在打信號(hào)下的特性就變壞了，這種系統(tǒng)在承受干擾或者投入工作時(shí)，會(huì)出現(xiàn)大幅度的振蕩，甚至不穩(wěn)定。5.三個(gè)校正的含義和本質(zhì)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)往往需要滿足某項(xiàng)指定的性能指標(biāo)，例如對(duì)增益有一定要求，或者對(duì)帶寬有一定要求，但若根據(jù)這些性能要求確定了系統(tǒng)增益或帶寬，系統(tǒng)的穩(wěn)定性可能就保證不了，因此伺服系統(tǒng)需要校正，其校正有微分校正，滯后校正和反饋校正三種方式，微分校正是為系統(tǒng)提供阻尼用，主要用于系統(tǒng)阻尼不夠的場(chǎng)合，滯后校正是伺服系統(tǒng)所特有的，用來(lái)壓低帶寬，又稱積分

17、校正，主要用于系統(tǒng)滿足增益要求但帶寬超出允許范圍，或者要求系統(tǒng)在保持帶寬不變情況下提高系統(tǒng)增益的場(chǎng)合，反饋校正主要用于解決高增益和允許的帶寬之間的矛盾，也叫并聯(lián)校正，起的作用和滯后校正一樣，但由于系統(tǒng)的中頻段是用反饋來(lái)形成的，所以較之串聯(lián)校正具有更大的靈活性。7.基本1型，改進(jìn)1型，2型系統(tǒng)的特點(diǎn)和例子（儀表不考）基本1型系統(tǒng)是指只有一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率的系統(tǒng)基本1型系統(tǒng)的增益較低，往往不能滿足跟蹤要求，所以大部分1型系統(tǒng)都屬于改進(jìn)1型，其頻段由三段所構(gòu)成2型系統(tǒng)中最為簡(jiǎn)單的一種系統(tǒng)是只有一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率的系統(tǒng)，稱為基本2型系統(tǒng)改進(jìn)1型的優(yōu)點(diǎn)： 在保證相等帶寬下可獲得較大的低頻段增益，抑制低頻誤差等；在相

18、同增益（特別是低頻段時(shí)），改進(jìn)1型能有更低的帶寬，可以降低噪聲誤差，也可以獲得更好的魯棒性，所以進(jìn)行1型設(shè)計(jì)時(shí)，可以優(yōu)先保證低頻段增益和不確定性界限在輸入信號(hào)頻帶之間，即以-40db/dec下降，在一個(gè)比較合適的位置在滿足系統(tǒng)穩(wěn)定等性能指標(biāo)下，任意取一個(gè)滿足設(shè)計(jì)要求的以-20db/dec 穿越0分貝線即可例題：147頁(yè)，152頁(yè) 計(jì)算題六（可能考分析題）調(diào)節(jié)系統(tǒng)：是指將輸出穩(wěn)定在一個(gè)設(shè)定值不動(dòng)的系統(tǒng)。（任務(wù)是保持輸出一定范圍內(nèi)保持不變，主要是一直干擾帶來(lái)的輸出波動(dòng)。指標(biāo)有干擾誤差等。主要靠PID校正來(lái)保證達(dá)到相應(yīng)指標(biāo)）系統(tǒng)主要考慮的問(wèn)題就是抑制干擾。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的手段是利用PID進(jìn)行參數(shù)整定，以達(dá)

19、到目的。1. PID含義 答：P代表比例控制，I代表積分控制，D代表微分控制，P128:此類系統(tǒng)還可以分為兩種，一種勢(shì)以提供阻尼為主的PD控制，另一種是采用PI控制率的系統(tǒng)。比例控制直接反映在系統(tǒng)增益上，和帶寬直接有關(guān)。微分環(huán)節(jié)的作用是提供超前的相角，增加系統(tǒng)的相角裕度，增加系統(tǒng)的阻尼比（對(duì)二階系統(tǒng)效果明顯，高階不明顯）。積分環(huán)節(jié)主要用來(lái)消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，積分規(guī)律應(yīng)在到達(dá)中頻段時(shí)就衰減掉，使其帶來(lái)的相位滯后不致影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2.過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 答：若采用比例微分規(guī)律，應(yīng)該用其幅頻特性增加比較平緩的頻段，。過(guò)程控制系統(tǒng)增益低，帶寬窄，所以在控制規(guī)律中要加積分環(huán)節(jié)來(lái)提高其低頻段增益以減

20、小或消除靜差。綜上，基本控制規(guī)律是PI，微分項(xiàng)D則可以在一定程度上提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但其作用有限。3.敘述微分環(huán)節(jié)的作用是什么？在過(guò)程控制系統(tǒng)中，微分環(huán)節(jié)的應(yīng)用有什么特點(diǎn)？答：微分環(huán)節(jié)的作用是提供超前的相角，增加系統(tǒng)的相角裕度，增加系統(tǒng)的阻尼比（對(duì)二階系統(tǒng)效果明顯），但一般會(huì)放大噪聲。在過(guò)程控制系統(tǒng)中，要謹(jǐn)慎使用微分環(huán)節(jié)。這是因?yàn)槲⒎中Ｕ谔峁┫嘟堑耐瑫r(shí)，也增加了幅頻特性，增大了剪切頻率，對(duì)于有時(shí)延的系統(tǒng)，滯后環(huán)節(jié)的相移是，相移隨頻率而比例增加。加大帶寬會(huì)增加相位滯后，抵消校正環(huán)節(jié)的相位超前。一般采取微分校正，使幅頻特性基本不變，而相頻特性有所增加，增加系統(tǒng)的相角裕度。4.過(guò)程控制系統(tǒng)的對(duì)象有

21、什么特點(diǎn)？答：一般都有明顯的時(shí)滯特性，因?yàn)檫^(guò)程控制中對(duì)象一般為基性對(duì)象，如熱容，是溶液基等對(duì)象，所有對(duì)象輸入激勵(lì)需經(jīng)一定時(shí)間才能達(dá)到測(cè)量環(huán)節(jié)，即有時(shí)滯反應(yīng)。以熱工對(duì)象為例，當(dāng)輸入熱流后，需經(jīng)一段時(shí)間水溫才能上升，測(cè)量環(huán)節(jié)才能測(cè)量出來(lái)，但若以此時(shí)的測(cè)量值直接用于校正系統(tǒng)易引起不穩(wěn)定或使穩(wěn)定性變差。5.調(diào)節(jié)系統(tǒng)的定義，主要內(nèi)容，任務(wù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是指輸入不變，輸出不變的系統(tǒng)（即保持在設(shè)定度）以抑制干擾為設(shè)計(jì)中主要考慮的問(wèn)題，將被調(diào)節(jié)量保持在設(shè)定值上的控制系統(tǒng)叫調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)是將被調(diào)量保持在設(shè)定值上，因此調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要考慮的是抑制干擾采取的手段是PID控制，衡量指標(biāo)是隔離度，隔離度等于坦克車體

22、震動(dòng)的幅度和允許程度的比值，理論上限制隔離度提高的因素主要是火炮的諧振6.過(guò)程控制為什么用PI不用D在過(guò)程控制系統(tǒng)中，由于調(diào)節(jié)對(duì)象一般都帶有滯后特性，系統(tǒng)主導(dǎo)極點(diǎn)的阻尼比并不直接受微分項(xiàng)支配，所以微分項(xiàng)的阻尼作用在這里是不明顯的，若設(shè)計(jì)不好，甚至?xí)?lái)相反的效果。過(guò)程控制中若采用比例加微分規(guī)律，應(yīng)用于其幅頻特性增加比較平緩的頻段。在過(guò)程控制系統(tǒng)中，由于滯后緩解的存在，系統(tǒng)的增益都很低，因此調(diào)節(jié)規(guī)律中無(wú)一例外都加有積分規(guī)律。綜上所述，PID規(guī)律可以滿足過(guò)程控制系統(tǒng)的常規(guī)設(shè)計(jì)要求，這里基本控制規(guī)律是PI，微分項(xiàng)D可以在一定程度上提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但其作用是有限的。7.PID各參數(shù)的用途控制系統(tǒng)的比例環(huán)節(jié)直接反映在系統(tǒng)增益上，所以和帶寬直接有關(guān)，控制規(guī)律中采用微分項(xiàng)主要是為了增加系統(tǒng)的阻尼，積分項(xiàng)主要是用來(lái)消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，各有作用，配齊后來(lái)滿足不同使用要求例題：182頁(yè)，184頁(yè) 計(jì)算題七1. 什么時(shí)候使用多回路系統(tǒng)，如何進(jìn)行設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)特點(diǎn)，調(diào)試方法）答：當(dāng)系統(tǒng)滿足以下條件：噪聲處于高頻段，而輸入信號(hào)的頻譜并不寬，這時(shí)需要一個(gè)窄帶寬系統(tǒng)，但帶寬太窄，無(wú)法抑制干擾。