機(jī)械控制判斷題簡答題概念題復(fù)習(xí)提綱(共7頁)

1、二、判斷題。開環(huán)控制系統(tǒng)的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是可以自動(zdng)進(jìn)行補(bǔ)償。（）對自動控制系統(tǒng)(kn zh x tn)的性能指標(biāo)的要求主要是穩(wěn)定性、靈敏性、快速性。（）典型(dinxng)輸入信號的拉氏變換式為。（）微分方程是控制系統(tǒng)在時(shí)間域的數(shù)學(xué)模型，傳遞函數(shù)是在復(fù)數(shù)域的數(shù)學(xué)模型。（）傳遞函數(shù)與輸入量、輸出量等外部因素?zé)o關(guān)。（）對同一個(gè)系統(tǒng)，若選取不同的輸出量或不同的輸入量，則對應(yīng)的傳遞函數(shù)也不相同。（）框圖等效變換的原則是變換后與變換前的輸入量和輸出量都保持不變。（）當(dāng)系統(tǒng)中有兩個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)時(shí)，其等效傳遞函數(shù)為各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的和。（）二階系統(tǒng)在欠阻尼時(shí)的階躍響應(yīng)為等幅振蕩曲線。（）對線形系統(tǒng)，若其

2、輸入信號為正弦量，則其穩(wěn)態(tài)輸出信號也將是同頻率的正弦量。（）將傳遞函數(shù)中的復(fù)變量用純虛數(shù)代替，就可以得到頻率特性。（）系統(tǒng)的頻率特性為輸出與輸入的傅立葉變換之比。CUO？對Bode圖的橫軸為等分坐標(biāo)，縱軸為對數(shù)坐標(biāo)。（）理想微分環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻特性Bode圖特點(diǎn)為：在處過的點(diǎn)，斜率為的斜直線。（）積分環(huán)節(jié)的極坐標(biāo)圖是負(fù)虛軸，且由負(fù)無窮遠(yuǎn)處指向原點(diǎn)。（）串聯(lián)環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性為各串聯(lián)環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性的迭加。（）系統(tǒng)微分方程的特征方程的根離虛軸越近，則系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性越好。（）系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是特征方程所有的根都在復(fù)平面的右側(cè)。（）閉環(huán)特征方程的極點(diǎn)與開環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)完全相同。CUO？對Bod

3、e圖上，若，則閉環(huán)系統(tǒng)便是穩(wěn)定的。（）對同一個(gè)控制系統(tǒng)，其穩(wěn)態(tài)性能對控制系統(tǒng)的要求，往往和穩(wěn)定性是相矛盾的。（）串聯(lián)超前校正環(huán)節(jié)減小相位裕量，降低了系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性，加快了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。（）系統(tǒng)的增益加大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，同時(shí)系統(tǒng)的快速性也變差。（）系統(tǒng)在前向通道中含有積分環(huán)節(jié)將使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。（）滯后校正可以提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能，加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度。（）系統(tǒng)的前向通道積分環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)越多，開環(huán)增益越大，則系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度越高。（）微分環(huán)節(jié)可使系統(tǒng)的穩(wěn)定性明顯改善。（）PD校正使穿越頻率提高(t go)，使調(diào)整時(shí)間減少，改善了系統(tǒng)的快速性。（）PI校正使系統(tǒng)的相位(xingwi)超前，因此又稱為相

4、位超前校正。（）慣性環(huán)節(jié)(hunji)的時(shí)間常數(shù)T越大，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性都是有利的。（）穩(wěn)態(tài)誤差不僅取決于系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)參數(shù)，而且與輸入信號的類型有關(guān)。 對 積分環(huán)節(jié)的相頻特性是對于任何頻率諧波輸入，其相角永遠(yuǎn)是-90度。 對對于0型系統(tǒng)的階躍輸入信號系統(tǒng)的開環(huán)增益越大，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差越小。 頻率響應(yīng)是線性定常系統(tǒng)對正弦或諧波輸入信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。 穩(wěn)定裕量數(shù)值越大，表明系統(tǒng)穩(wěn)定性越好。二階衰減振蕩環(huán)節(jié)其其諧振頻率要小于其無阻尼固有頻率。比例環(huán)節(jié)其伯德圖相頻圖為斜率0度水平線。 PD校正使系統(tǒng)的相位超前，因此又稱為相位超前校正。慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)越大，對系統(tǒng)的快速性越不好。系統(tǒng)穩(wěn)定性是系統(tǒng)

5、的固有性質(zhì)，既取決于系統(tǒng)參數(shù)，又和輸入有關(guān)。當(dāng)閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)特征多項(xiàng)式特征根都具有負(fù)實(shí)部，則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。穩(wěn)定裕量數(shù)值越小，表明系統(tǒng)穩(wěn)定性越好。串聯(lián)環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性為各串聯(lián)環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性的相乘。系統(tǒng)微分方程的特征方程的根離虛軸越近，則系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性越好。系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是特征方程所有的根都在復(fù)平面的右側(cè)。當(dāng)系統(tǒng)中有兩個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)時(shí)，其等效傳遞函數(shù)為各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的和。二階系統(tǒng)在欠阻尼時(shí)的階躍響應(yīng)為等幅振蕩曲線。將傳遞函數(shù)中的復(fù)變量用純虛數(shù)代替，該復(fù)變函數(shù)的實(shí)部就是系統(tǒng)幅頻特性表達(dá)式。Bode圖的橫軸為等分坐標(biāo)，縱軸為對數(shù)坐標(biāo)。 傳遞函數(shù)只適用于線性定常系統(tǒng)。 對 穩(wěn)態(tài)誤差不僅取決于

6、系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)參數(shù)，而且與輸入信號的類型有關(guān)。 系統(tǒng)的穩(wěn)定性僅與系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)有關(guān)，與初始條件、外作用的幅值無關(guān)。系統(tǒng)的開環(huán)增益越大，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差越小。 頻率響應(yīng)是線性定常系統(tǒng)對正弦輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。 穩(wěn)定的控制系統(tǒng)對單位階躍相應(yīng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的值（當(dāng)t趨近正無窮時(shí)）為零。錯(cuò)欠阻尼二階系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)中，阻尼比越小，上升時(shí)間(shjin)和峰值時(shí)間越小，因此設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)盡量選用小一點(diǎn)的阻尼比。錯(cuò)線性定常系統(tǒng)對余弦輸入信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)(xingyng)是與余弦輸入信號不同頻率的余弦信號，對正弦輸入信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是與正弦輸入信號同頻率的正弦信號。錯(cuò)系統(tǒng)時(shí)域分析（時(shí)間響應(yīng)分析）是通過分析不同頻率(pnl)的諧波

7、輸入時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，以獲得系統(tǒng)對不同頻率諧波的幅頻相頻動態(tài)特性。 系統(tǒng)的伯德曲線有方向性的，其橫坐標(biāo)的一倍頻程是均勻的。CUO？對積分環(huán)節(jié)的相頻特性是對于任何頻率諧波輸入，其相角永遠(yuǎn)是90度。CUO？對二階衰減振蕩環(huán)節(jié)其有阻尼諧振頻率要小于其無阻尼固有頻率。延時(shí)環(huán)節(jié)其伯德圖幅頻圖為0分貝線?？梢酝ㄟ^閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)的伯德圖來判別閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)特征多項(xiàng)式特征根都具有負(fù)實(shí)部，則系統(tǒng)肯定是穩(wěn)定的。赫爾維茨判據(jù)判別系統(tǒng)穩(wěn)定性用的系數(shù)是該閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)的特征多項(xiàng)式系數(shù)。錯(cuò)對同一個(gè)系統(tǒng)，若選取不同的輸出量或不同的輸入量，則對應(yīng)的傳遞函數(shù)也不相同。開環(huán)控制系統(tǒng)的一個(gè)突出

8、優(yōu)點(diǎn)是可以自動進(jìn)行補(bǔ)償。錯(cuò)慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)T越大，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性都是有利的。錯(cuò)單位負(fù)反饋系統(tǒng)閉環(huán)特征方程的極點(diǎn)與其開環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)是不相同。DUI？錯(cuò)三、名詞解釋1.反饋：把一個(gè)系統(tǒng)的輸出信號不斷直接地或經(jīng)過中間變換后全部或部分地返回，再輸入到系統(tǒng)中去。2.閉環(huán)控制系統(tǒng)：設(shè)有反饋環(huán)節(jié)的自動控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)有控制作用。3.開環(huán)控制系統(tǒng)：不設(shè)反饋環(huán)節(jié)的自動控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)無控制作用。4.控制系統(tǒng)：輸出能按照要求的參考輸入或控制輸入進(jìn)行調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。5.數(shù)學(xué)模型：系統(tǒng)動態(tài)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式，系統(tǒng)輸入、輸出變量以及內(nèi)部各變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。6.傳遞函數(shù)：系統(tǒng)在初始

9、條件為零時(shí)的輸出量拉氏變換式和輸入量拉氏變換式之比。7.時(shí)域分析：根據(jù)系統(tǒng)的微分方程或傳遞函數(shù)，求出系統(tǒng)的輸出隨時(shí)間的變化規(guī)律，并由此來確定系統(tǒng)的動態(tài)性能。8.時(shí)間響應(yīng)：系統(tǒng)在外加作用激勵(lì)下，其輸出量隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系。9.瞬態(tài)響應(yīng)：系統(tǒng)受到外加作用激勵(lì)后，從初始狀態(tài)到最終狀態(tài)的響應(yīng)過程。10.穩(wěn)態(tài)響應(yīng)：系統(tǒng)受到外加作用激勵(lì)后，時(shí)間趨于無窮大時(shí)，系統(tǒng)的輸出狀態(tài)(zhungti)稱為穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。11.超調(diào)量Mp:單位階躍響應(yīng)第一次越過(yu gu)穩(wěn)態(tài)值而達(dá)到峰值時(shí)，對穩(wěn)態(tài)值的偏差與穩(wěn)態(tài)值之比的百分?jǐn)?shù)。12.調(diào)整(tiozhng)時(shí)間ts:單位階躍響應(yīng)與穩(wěn)態(tài)值之差進(jìn)入允許的誤差范圍（通常取5%或

10、2%）所需的時(shí)間。13.頻率特性：不斷改變系統(tǒng)的輸入正弦信號的頻率（由0變化到無窮大）時(shí)，輸出信號與輸入信號的幅值比和相位差的變化情況。14.幅頻特性：輸出信號與輸入信號的幅值比。15.相頻特性：輸出信號與輸入信號的相位差。16.頻率響應(yīng)：系統(tǒng)對正弦輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。17.最小相位系統(tǒng)：傳遞函數(shù)的極點(diǎn)和零點(diǎn)均在復(fù)平面的左側(cè)的系統(tǒng)。18.相位裕量：在乃奎斯特圖上，從原點(diǎn)到乃奎斯特圖與單位圓的交點(diǎn)連一直線，該直線與負(fù)實(shí)軸的夾角。19.校正：在系統(tǒng)中添加新的環(huán)節(jié)或改變某些參數(shù)，以改善系統(tǒng)性能的方法。20.PID控制：對偏差信號e(t)進(jìn)行比例、積分和微分運(yùn)算變換后形成的一種控制規(guī)律。簡答題概念題何謂控

11、制系統(tǒng)，開環(huán)系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)有哪些區(qū)別？答：控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)的輸出，能按照要求的參考輸入或控制輸入進(jìn)行調(diào)節(jié)的。開環(huán)系統(tǒng)構(gòu)造簡單，不存在不穩(wěn)定問題、輸出量不用測量；閉環(huán)系統(tǒng)有反饋、控制精度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計(jì)時(shí)需要校核穩(wěn)定性。 系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng) 機(jī)械工程系統(tǒng)在外加作用激勵(lì)下，其輸出量隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系稱之為系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)，通過時(shí)間響應(yīng)的分析可以揭示系統(tǒng)本事的動態(tài)特性。根軌跡 閉環(huán)系統(tǒng)某一參數(shù)（例如開環(huán)增益K)由零至無窮大變化時(shí)，閉環(huán)特征根在s平面上移動的軌跡系統(tǒng)頻率響應(yīng).頻率響應(yīng)指系統(tǒng)對諧波輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)隨輸入信號的頻率而變化的特性.5.調(diào)整時(shí)間ts單位階躍響應(yīng)與穩(wěn)態(tài)值之差進(jìn)入允許的誤差范圍（通常取5

12、%或2%）所需的時(shí)間。7.瞬態(tài)響應(yīng)系統(tǒng)受到外加作用激勵(lì)后，從初始狀態(tài)到最終狀態(tài)的響應(yīng)過程。 8、穩(wěn)態(tài)誤差(wch)對于單位負(fù)反饋系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)間無窮大時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)的實(shí)際(shj)值（穩(wěn)態(tài)值）與希望值之差，定義為穩(wěn)態(tài)誤差 簡述系統(tǒng)穩(wěn)定性及充分(chngfn)必要條件。穩(wěn)定性的定義為: 原來處于平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，在受到擾動作用后都會偏離原來的平衡狀態(tài)。所謂穩(wěn)定性，就是指系統(tǒng)在擾動作用消失后，經(jīng)過一段過渡過程后能否回復(fù)到原來的平衡狀態(tài)或足夠準(zhǔn)確地回復(fù)到原來的平衡狀態(tài)的性能。 充分必要條件：如果一個(gè)系統(tǒng)的特征根全部落在s平面的左半部分，則該系統(tǒng)是穩(wěn)定的；否則系統(tǒng)是不穩(wěn)定。 10.簡述反饋控制的概念，并說明什

13、么叫正反饋，什么是負(fù)反饋。將輸出量與輸入量進(jìn)行比較得出的偏差信號，不斷直接地或經(jīng)過中間變換后全部或部分地返回，再輸入到系統(tǒng)中去。由于存在輸出量反饋，系統(tǒng)能在存在無法預(yù)計(jì)擾動的情況下，自動減少系統(tǒng)的輸出量與參考輸入量（或者任意變化的希望的狀態(tài)）之間的偏差，故稱之為反饋控制。如果反饋回去的訊號（或作用）與原系統(tǒng)的輸入訊號（或作用）的方向相反（或相位相差180度）則稱之為“負(fù)反饋”；如果方向或相位相同，則稱之為“正反饋”。11、給出系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的定義，并舉例常見的數(shù)學(xué)模型。描述系統(tǒng)輸入、輸出變量以及內(nèi)部各變量之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式。描述各變量動態(tài)關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，稱為動態(tài)模型。常用的動態(tài)模型有微分方程、傳

14、遞函數(shù)及動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。 最小相位系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng)。13.給出時(shí)間響應(yīng)的定義，并說明時(shí)間響應(yīng)由幾部分組成及各部分的定義。時(shí)間響應(yīng) (時(shí)域響應(yīng)) ：控制系統(tǒng)在外加力作用(輸入)激勵(lì)下，其輸出量隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系 。系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)是由瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)兩部分組成。系統(tǒng)受到外加作用后，從初始狀態(tài)到最終狀態(tài)的響應(yīng)過程稱為瞬態(tài)響應(yīng)。當(dāng)時(shí)間趨于無窮大時(shí)，系統(tǒng)的輸出狀態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。瞬態(tài)響應(yīng)反映了系統(tǒng)的動態(tài)性能，而穩(wěn)態(tài)響應(yīng)偏離系統(tǒng)希望的程度可用來衡量系統(tǒng)的精確程度。 14.說明時(shí)域分析中常用的性能指標(biāo)及定義?？刂葡到y(tǒng)在典型輸入信號作用下的性能指標(biāo)由動態(tài)性能指標(biāo)和穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)兩部分組成。延滯時(shí)間單位階躍響應(yīng)

15、曲線到達(dá)其穩(wěn)態(tài)值50%所需的時(shí)間。上升時(shí)間單位階躍響應(yīng)曲線從其穩(wěn)態(tài)值的10%上升(shngshng)到90%所需時(shí)間；對于有振蕩的系統(tǒng)，可定義為響應(yīng)曲線從零開始至第一次到達(dá)穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間。峰值(fn zh)時(shí)間響應(yīng)(xingyng)曲線到達(dá)第一個(gè)峰值所需的時(shí)間。調(diào)節(jié)時(shí)間 響應(yīng)到達(dá)并從此不再超出穩(wěn)態(tài)值 5%(或2%）誤差帶所需要的最小時(shí)間。最大超調(diào)量在系統(tǒng)響應(yīng)的過渡過程中超出穩(wěn)態(tài)值的最大偏差與穩(wěn)態(tài)值之比。 穩(wěn)態(tài)誤差對于單位負(fù)反饋系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)間無窮大時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)的實(shí)際值（穩(wěn)態(tài)值）與希望值之差，定義為穩(wěn)態(tài)誤差15什么叫相位裕量？什么叫幅值裕量？答：相位裕量是指在乃奎斯特圖上，從原點(diǎn)到乃奎斯特圖與單位

16、圓的交點(diǎn)連一直線，該直線與負(fù)實(shí)軸的夾角。幅值裕量是指在乃奎斯特圖上，乃奎斯特圖與負(fù)實(shí)軸交點(diǎn)處幅值的倒數(shù)。16什么叫校正（或補(bǔ)償）？答：所謂校正（或稱補(bǔ)償），就是指在系統(tǒng)中增加新的環(huán)節(jié)或改變某些參數(shù)，以改善系統(tǒng)性能的方法。17傳遞函數(shù)的典型環(huán)節(jié)主要有哪幾種？答：（1）比例環(huán)節(jié)K；（2）積分環(huán)節(jié)1/s（3）微分環(huán)節(jié)s（4）慣性環(huán)節(jié)1/（Ts+1）（5）一階微分環(huán)節(jié)Ts+1（6）震蕩環(huán)節(jié)1/(T2s2+2aTs+1)（7）二階微分環(huán)節(jié)T2s2+2aTs+1（8）延時(shí)環(huán)節(jié)e-ts 什么是數(shù)學(xué)模型？答：數(shù)學(xué)模型是系統(tǒng)動態(tài)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式。建立數(shù)學(xué)模型是分析、研究一個(gè)動態(tài)特性的前提。一個(gè)合理的數(shù)學(xué)模型應(yīng)以

17、最簡化的形式，準(zhǔn)確地描述系統(tǒng)的動態(tài)特性。19在頻率特性的圖形表示方法中，常用的方法有哪幾種？答：（1）對數(shù)坐標(biāo)圖或稱伯德圖（2）極坐標(biāo)圖或稱乃奎斯特圖。20.判斷定常系統(tǒng)是否穩(wěn)定的方法有哪幾種？答：勞斯判據(jù)；胡爾維茨判據(jù)；乃奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)；根軌跡法。21.什么是反饋（包括正反饋和負(fù)反饋）？答：所謂信息的反饋，就是把一個(gè)系統(tǒng)的輸出信號不斷直接地或經(jīng)過中間變換后全部或部分地返回，再輸入到系統(tǒng)中去。如果反饋回去的訊號（或作用）與原系統(tǒng)的輸入訊號（或作用）的方向相反（或相位相差180度）則稱之為“負(fù)反饋”；如果方向或相位相同，則稱之為“正反饋”。 頻率特性和傳遞函數(shù)的關(guān)系是什么？答：若系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G（s），則相應(yīng)系統(tǒng)的頻率特性為G（jw），即將傳遞函數(shù)中得s用jw代替23.系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的瞬態(tài)響應(yīng)反映(fnyng)哪方面的性能？而穩(wěn)態(tài)響應(yīng)反映哪方面的性能？答：瞬態(tài)響應(yīng)(xingyng)反映了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)的快速性等方面的性能，而穩(wěn)態(tài)響應(yīng)反映了系