自考自動控制理論試題答案總結(jié)

1、簡答1、什么是開環(huán)控制：只有正向通道而無反饋，即輸出量對控置量無影響的控制方式。2、家庭常用的衛(wèi)生間馬桶的水位控制系統(tǒng)是開環(huán)控制還是閉環(huán)控制？試說明其工作原理：該系統(tǒng)是閉環(huán)控制；水箱原來處于平衡狀態(tài)，q1(t)=q2(t)=0.如果打開 閥門放水，完畢后關(guān)上閥門，h(t)發(fā)生變化，水位下降4h變大，通過浮子反饋到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 機(jī)械杠桿帶動活塞打開，q1 (t)變大，使Ah變小，浮子上浮，活塞也上升，直至達(dá)到新 的平衡狀態(tài)。3、若某系統(tǒng)開環(huán)穩(wěn)定，則閉環(huán)穩(wěn)定的充要條件是什么？開環(huán)Nyquist曲線不包圍(-1，j0)點(diǎn)。4、若系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s),試寫出繪制其根軌跡的幅角條件和幅值條件

2、。GH 幅值=1，GH 相位=180 ( 2q+1).5、自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有哪幾種？微分方程、傳遞函數(shù)、差分方程、狀態(tài)方程等.6、試寫出PID控制器的傳遞函數(shù)：Kp+Ki/s+Kd*s7、試寫出積分環(huán)節(jié)的幅頻特性、相頻特性、實(shí)頻特性和虛頻特性：A(w)=1/w,phi(w)=-90,X(w)=1/w,Y(w)=0 .8、根軌跡的若干條分支相交于一點(diǎn)時(shí)，交點(diǎn)表示特征方程有何性質(zhì)？根軌跡的若干條分支相交于一點(diǎn)時(shí)，交點(diǎn)表示特征方程在增益K為某一數(shù)值時(shí)有重根.9、對自動控制系統(tǒng)的性能主要有哪幾方面的要求？穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性10、為什么在控制系統(tǒng)分析中，常采用階躍函數(shù)作為典型輸入信號？由于階躍

3、函數(shù)輸入信號在起始時(shí)變化非常迅速，對系統(tǒng)來說是一種最不利的輸入信號形式。 如果系統(tǒng)在階躍函數(shù)輸入下的性能滿足要求，則可以說，系統(tǒng)在實(shí)際輸入信號下的性能也一 定能令人滿意。故常采用其作為典型輸入信號.11、試寫出微分環(huán)節(jié) 的幅頻特性、相頻特性、實(shí)頻特性和虛頻特性：A(w)=w,phi(w)=90,X(w)=w,Y(w)=0.12、在用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性時(shí)如果勞斯表的某行所有元素均為0 ,說明什么問題？ 應(yīng)該如何處理？如果勞斯表的某行所有元素均為0，說明存在共軛虛根或共軛復(fù)數(shù)根。處理方法：以不為零 的最后一行的元素為系數(shù)構(gòu)造輔助多項(xiàng)式，其次數(shù)為偶數(shù)；求輔助多項(xiàng)式對s的導(dǎo)數(shù)；用求 導(dǎo)后多項(xiàng)式的

4、系數(shù)代替全零行繼續(xù)完成勞斯表.13、什么叫相對穩(wěn)定性？ 一般用哪些指標(biāo)衡量？穩(wěn)定性是指在擾動消失后，系統(tǒng)由初始偏差狀態(tài)恢復(fù)到原來平衡狀態(tài)的能力。相對穩(wěn)定性是 指穩(wěn)定性的大小即穩(wěn)定程度。衡量指標(biāo)主要有相位裕度、幅值裕度等。14、閉環(huán)控制系統(tǒng)有什么優(yōu)缺點(diǎn)？閉環(huán)控制系統(tǒng):優(yōu)點(diǎn)控制精度高；缺點(diǎn)一一結(jié)構(gòu)較復(fù) 雜，成本高。15、閉環(huán)頻率特性的性能指標(biāo)主要有哪些？諧振峰值、諧振頻率、帶寬頻率。16、控制系統(tǒng)的校正方式一般有哪幾種？很少單獨(dú)使用的是哪一種？控制系統(tǒng)的校正方式一般有串聯(lián)校正、并聯(lián)校正、局部反饋校正和前饋校正四種。前饋校正 很少單獨(dú)使用。17、單輸入單輸出系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述為pX=0 1;0 -1

5、X+0;1u , Y=1 0X ，試寫出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和特征方程。:1/s(s+1) , s ( s+1)=0.18、若某系統(tǒng)開環(huán)穩(wěn)定，則閉環(huán)穩(wěn)定的充要條件是什么？：開環(huán)Nyquist曲線不包圍(-1 ,j0)點(diǎn)名詞解釋： 1、什么叫諧振峰值？：閉環(huán)頻率特性曲線所能達(dá)到的最大值2、負(fù)載效應(yīng)：僅當(dāng)由于負(fù)載的變化而引起輸出穩(wěn)定量的變化的效應(yīng)稱為負(fù)載效應(yīng)。測量 系統(tǒng)和被測對象之間、測量系統(tǒng)內(nèi)部各環(huán)節(jié)之間互相聯(lián)接必然產(chǎn)生相互作用。接入的測量裝 置，構(gòu)成被測對象的負(fù)載；后接環(huán)節(jié)總是成為前面環(huán)節(jié)的負(fù)載，并對前面環(huán)節(jié)的工作狀態(tài)產(chǎn) 生影響。兩者總是存在著能量交換和互相影響，以致系統(tǒng)的傳遞函數(shù)不再是各組成環(huán)節(jié)傳

6、遞 函數(shù)的疊加（如并聯(lián)時(shí)）或相乘（如串聯(lián)時(shí)）3、超前校正：超前校正是控制系統(tǒng)中的一種校正方法使用時(shí)需要獲得校正指標(biāo)，一般用電 阻和電容就可連接而成超前校正的實(shí)質(zhì)是通過對系統(tǒng)引入相位超前校正環(huán)節(jié)來改變系統(tǒng)的 頻率特性。4、根軌跡：根軌跡是開環(huán)系統(tǒng)某一參數(shù)從零變化到無窮大時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)特征根在s平面上 變化的軌跡?？煞殖沙Ａx根軌跡和廣義根軌跡。根軌跡有180度、零度根軌跡和參量根軌 跡。5、諧振頻率：諧振頻率就是電路發(fā)生諧振時(shí)電量的頻率。在含有電容和電感的電路中，如 果電容和電感并聯(lián)，可能出現(xiàn)在某個(gè)很小的時(shí)間段內(nèi)：電容的電壓逐漸升高，而電流卻逐漸 減少；與此同時(shí)電感的電流卻逐漸增加，電感的電壓卻逐漸

7、降低。而在另一個(gè)很小的時(shí)間段 內(nèi)：電容的電壓逐漸降低，而電流卻逐漸增加；與此同時(shí)電感的電流卻逐漸減少，電感的電 壓卻逐漸升高。電壓的增加可以達(dá)到一個(gè)正的最大值電壓的降低也可達(dá)到一個(gè)負(fù)的最大值， 同樣電流的方向在這個(gè)過程中也會發(fā)生正負(fù)方向的變化，此時(shí)我們稱為電路發(fā)生電的振蕩。6、截止頻率：即帶寬頻率，系統(tǒng)閉環(huán)幅頻特性幅值為初值的0.707倍時(shí)的頻率值。7、反饋：反饋又稱回饋，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的基本概念之一。一般來講，控制論中的反饋概 念，指將系統(tǒng)的輸出返回到輸入端并以某種方式改變輸入，進(jìn)而影響系統(tǒng)功能的過程，即將 輸出量通過恰當(dāng)?shù)臋z測裝置返回到輸入端并與輸入量進(jìn)行比較的過程。反饋可分為負(fù)反饋和 正

8、反饋。在其他學(xué)科領(lǐng)域，反饋一詞也被賦予了其他的含義，例如傳播學(xué)中的反饋，無線電工程技術(shù)中的反饋等等。8、閉環(huán)控制系統(tǒng)：一個(gè)控制系統(tǒng)，如果在其控制器的輸入信號中包含來自受控對象輸出端 的被控量的反饋信號，則稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。9、最大超調(diào)量：動態(tài)響應(yīng)曲線偏離穩(wěn)態(tài)值的最大偏差值。10、開環(huán)控制：一個(gè)控制系統(tǒng)，如果在其控制器的輸入信號中不包含受控對象輸出端的被 控量的反饋信號，則稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。11、調(diào)整時(shí)間：響應(yīng)曲線達(dá)到接近穩(wěn)態(tài)值的+-5%之間所需要的時(shí)間。非最小相位系統(tǒng)：對于閉環(huán)系統(tǒng)，如果它的開環(huán)傳遞函數(shù)極點(diǎn)或零點(diǎn)的實(shí)部小于或等于零， 則稱它是最小相位系統(tǒng)。12、穩(wěn)定性：穩(wěn)定性，系統(tǒng)受到擾動后其

9、運(yùn)動能保持在有限邊界的區(qū)域內(nèi)或回復(fù)到原平衡 狀態(tài)的性能。穩(wěn)定性問題是自動控制理論研究的基本問題之一。穩(wěn)定性分為狀態(tài)穩(wěn)定性和有 界輸入-有界輸出穩(wěn)定性。13、不接觸回路：兩個(gè)回路互不接觸，也就是兩個(gè)回路沒有公共點(diǎn)，沒有公共邊，沒有共 用的前向通道或反饋畫出信號流圖，若圖中有兩個(gè)回路互不接觸，也就是兩個(gè)回路沒有公共 點(diǎn)，沒有公共邊14、狀態(tài)變量：能確定系統(tǒng)運(yùn)動狀態(tài)的最少數(shù)目的一組變量。15、 輸入節(jié)點(diǎn)：只有輸出支路的節(jié)點(diǎn)。 混合節(jié)點(diǎn)：既有輸入支路又有輸出支路的節(jié)點(diǎn)叫 混合節(jié)點(diǎn)。16、穩(wěn)態(tài)誤差：控制系統(tǒng)在典型輸入信號的作用下，響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)值與希望的給定值之間的 偏差。當(dāng)系統(tǒng)從一個(gè)穩(wěn)態(tài)過度到新的穩(wěn)態(tài)，或

10、系統(tǒng)受擾動作用又重新平衡后，系統(tǒng)可能會出 現(xiàn)偏差，這種偏差稱為穩(wěn)態(tài)誤差。17、自環(huán)：從某節(jié)點(diǎn)出發(fā)，不經(jīng)過其他節(jié)點(diǎn)又回到該節(jié)點(diǎn)形成的回路18、閉環(huán)控制系統(tǒng)有什么優(yōu)缺點(diǎn)？：優(yōu)點(diǎn)控制精度高；缺點(diǎn)一一結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本高。填空1、二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線為單調(diào)上升過程時(shí)，阻尼比&為（大于1）2、傳遞函數(shù)G（s）=EXP（-Ts）的環(huán)節(jié)稱為（滯后）環(huán)節(jié)。3、1型系統(tǒng)對于斜坡輸入的穩(wěn)態(tài)誤差為（常數(shù)）4、1型系統(tǒng)對于拋物線輸入的穩(wěn)態(tài)誤差為（無窮大）5、線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在（零初始）條件下，系統(tǒng)輸出信號的拉氏變換與輸入信號 的拉氏變換的比。6、若系統(tǒng)的狀態(tài)方程為pX=0 1;0 -1X+0;1u，則該系統(tǒng)的特征根為（0,-1）7、若兩個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)分別為G1和G2，則它們串聯(lián)后的等效傳遞函數(shù)為（G1G2 ）8、在單位斜坡輸入信號作用下，11型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為（0）9、滯后-超前校正裝置奈氏圖的形狀為一個(gè)（圓*10、一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T越小，則輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間越（短）。計(jì)算題1、單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為試確定參數(shù)K、a的取值范圍，使系統(tǒng)穩(wěn)定。 答：，e（3x）=-0.8