簡答題及名詞解釋

名詞解釋傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)是指在零初始條件下，系統(tǒng)輸出量的拉式變換與系統(tǒng)輸入量的拉式變換之比。系統(tǒng)校正：為了使系統(tǒng)達到我們的要求，給系統(tǒng)加入特定的環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)達到我們的要求，這個過程叫系統(tǒng)校正。主導極點：如果系統(tǒng)閉環(huán)極點中有一個極點或一對復數(shù)極點據(jù)虛軸最近且附近沒有其他閉環(huán)零點，則它在響應中起主導作用稱為主導極點。狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣：，描述系統(tǒng)從某一初始時刻向任一時刻的轉(zhuǎn)移。峰值時間：系統(tǒng)輸出超過穩(wěn)態(tài)值達到第一個峰值所需的時間為峰值時間。動態(tài)結(jié)構(gòu)圖：把系統(tǒng)中所有環(huán)節(jié)或元件的傳遞函數(shù)填在系統(tǒng)原理方塊圖的方塊中，并把相應的輸入輸出信號分別以拉氏變換來表示從而得到的傳遞函數(shù)方塊圖就稱為動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。根軌跡的漸近線：當開環(huán)極點數(shù)n大于開環(huán)零點數(shù)m時，系統(tǒng)有n-m條根軌跡終止于s平面的無窮遠處，且它們交于實軸上的一點，這n-m條根軌跡變化趨向的直線叫做根軌跡的漸近線。脈沖傳遞函數(shù)：零初始條件下，輸出離散時間信號的z變換C(z)與輸入離散信號的變換R(z)之比，即G(z)= 。Nyquist判據(jù)(或奈氏判據(jù))：當w由變換到時，Nyquist曲線(極坐標圖)逆時針包圍(-1,jO)點的圈數(shù)N,等于系統(tǒng)G(s)H(s)位于s右半平面的極點數(shù)P,即N=P，則閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定；否則(NMP)閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定，且閉環(huán)系統(tǒng)位于s右半平面的極點數(shù)Z為：Z=【P-N】程序控制系統(tǒng)：輸入信號是一個已知的函數(shù)，系統(tǒng)的控制過程按預定的程序進行，要求被控量能迅速準確地復現(xiàn)輸入，這樣的自動控制系統(tǒng)稱為程序控制系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)誤差：對單位負反饋系統(tǒng)，當時間t趨于無窮大時，系統(tǒng)對輸入信號響應的實際值與期望值(即輸入量)之差的極限值，稱為穩(wěn)態(tài)誤差，它反映系統(tǒng)復現(xiàn)輸入信號的(穩(wěn)態(tài))精度。零階保持器：零階保持器是將離散信號恢復到相應的連續(xù)信號的環(huán)節(jié)，它把采樣時刻的采樣值恒定不變地保持(或外推)到下一采樣時刻。狀態(tài)反饋設系統(tǒng)方程為x=Ax+Bu,y=cx，若對狀態(tài)方程的輸入量u取u=r-Kx，則稱狀態(tài)反饋控制。簡答題常見的建立數(shù)學模型的方法有哪幾種？各有什么特點？有以下三種：(1)機理分析法：機理明確，應用面廣，但需要對象特性清晰，(2)實驗測試法：不需要對象特性清晰，只要有輸入輸出數(shù)據(jù)即可，但適用面受限，(3)以上兩種方法的結(jié)合：通常是機理分析確定結(jié)構(gòu)，實驗測試法確定參數(shù)，發(fā)揮了各自的優(yōu)點，克服了相應的缺點。PD屬于什么性質(zhì)的校正？它具有什么特點？超前校正?？梢蕴岣呦到y(tǒng)的快速性，改善穩(wěn)定性。幅值裕度，相位裕度各是如何定義的？典型的非線性特性有哪些？飽和特性，回環(huán)特性，死區(qū)特性，繼電器特性。舉例說明什么是閉環(huán)系統(tǒng)？它具有什么特點？既有前項通道，又有反饋通道，輸出信號對輸入信號有影響，存在系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。減小系統(tǒng)在給定信號或擾動信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差的方法只要有哪些？保證系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)(或元件)的參數(shù)具有一定的精度及線性性；適當增加開環(huán)增益或增大擾動作用前系統(tǒng)前向通道的增益；適當增加系統(tǒng)前向通道中積分環(huán)節(jié)的數(shù)目；采用前饋控制（或復合控制）。連續(xù)控制系統(tǒng)或離散控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分條件必要條件是什么？連續(xù)控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是閉環(huán)極點都位于S平面左側(cè)；離散控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件系統(tǒng)的特征方程的根都在Z平面上以原點為圓心的單位圓內(nèi)。非線性系統(tǒng)和線性系統(tǒng)相比，有哪些特點？非線性系統(tǒng)的輸入和輸出之間不存在比例關系，也不適用疊加定理；非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性不僅與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關，而且也與它的初始信號的大小有關；非線性系統(tǒng)常常會產(chǎn)生振蕩。自動控制系統(tǒng)的數(shù)學模型有哪些？自動控制系統(tǒng)的數(shù)學模型有微分方程,傳遞函數(shù),頻率特性,結(jié)構(gòu)圖。定值控制系統(tǒng)，伺服控制系統(tǒng)各有什么特點？定值控制系統(tǒng)為給定值恒定，反饋信號和給定信號比較后控制輸出信號；伺服控制系統(tǒng)為輸入信號是時刻變化的，輸入信號的變化以適應輸出信號的變化。從元件的功能分類，控制元件主要包括哪些類型的元件？控制元件主要包括放大元件,執(zhí)行元件,測量元件,補償元件。對于最小相位系統(tǒng)而言，若采用頻率特性法實現(xiàn)控制系統(tǒng)的動靜校正，靜態(tài)校正的理論依據(jù)是什么？動校正的理論依據(jù)是什么？靜態(tài)校正的理論依據(jù)：通過改變低頻特性，提高系統(tǒng)型別和開換增益，以達到滿足系統(tǒng)靜態(tài)性能指標要求的目的。動態(tài)校正的理論依據(jù)：通過改變中頻段特性，使穿越頻率和相角裕量足夠大，以達到滿足系統(tǒng)動態(tài)性能要求的目的。在經(jīng)典控制理論中用來分析系統(tǒng)性能的常用工程方法有哪些？分析內(nèi)容有哪些？常用的工程方法：時域分析法,根軌跡法,頻率特性法；分析內(nèi)容：瞬態(tài)性能,穩(wěn)態(tài)性能,穩(wěn)定性。用狀態(tài)空間分析法和用傳遞函數(shù)描述系統(tǒng)有何不同?傳遞函數(shù)用于單變量的線性定常系統(tǒng)，屬于輸入,輸出的外部描述，著重于頻域分析；狀態(tài)空間法可描述多變量,非線性,時變系統(tǒng)，屬于內(nèi)部描述，使用時域分析。為什么說物理性質(zhì)不同的系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)可能相同？舉例說明。傳遞函數(shù)是線性定常系統(tǒng)輸出的拉氏變換與輸入的拉氏變換之比，它通常不能表面系統(tǒng)的物理特性和物理結(jié)構(gòu)，因此說物理性質(zhì)不同的系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)可能相同。舉例說明：一階慣性系統(tǒng)當輸入為單位階躍函數(shù)時，如何用實驗方法確定時間常數(shù)T?其調(diào)整時間ts和時間常數(shù)T有何關系，為什么？常用的方法：其單位階躍響應曲線在0.632穩(wěn)態(tài)值處，經(jīng)過時間t=T；或在t=0處曲線斜率k=1/T，t3=（3~4）T什么是主導極點?主導極點起什么作用，請舉例說明。高階系統(tǒng)中距離虛軸最近的極點，其附近沒有零點，它的實部比其它的極點的實部的1/5還小，稱其為主導極點。將高階系統(tǒng)的主導極點分析出來，利用主導極點來分析系統(tǒng)，相當于降低了系統(tǒng)的階數(shù)，給分析帶來方便。舉例說明：什么是偏差信號?什么是誤差信號?它們之間有什么關系?偏差信號：輸入信號與反饋信號之差；誤差信號：希望的輸出信號與實際的輸出信號之差。兩者間的關系：根軌跡的分支數(shù)如何判斷?舉例說明。根軌跡S平面止的分支數(shù)等于閉環(huán)特征方程的階數(shù)，也就是分支數(shù)與閉環(huán)極點的數(shù)目相同。舉例說明：開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的主要特點是什么？開環(huán)控制系統(tǒng)：是沒有輸出反饋的一類控制系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)簡單，價格低，易維修。精度低，易受干擾。閉環(huán)控制系統(tǒng)：又稱為反饋控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)復雜，價格高，不易維修。但精度高，抗干擾能力強，動態(tài)性能好。如何用實驗方法求取系統(tǒng)的頻率特性函數(shù)？即在系統(tǒng)的輸入端加入一定幅值的正弦信號，系統(tǒng)穩(wěn)定后的輸入也是正弦信號，記錄不同頻率的輸入,輸出的幅值和相位，即可求得系統(tǒng)的頻率特性。伯德圖中幅頻特性曲線的首段和傳遞函數(shù)的型次有何關系？O型系統(tǒng)的幅頻特性曲線的首段高度為定值，20lgKo一①K1型系統(tǒng)的首段-20dB/dec,斜率線或其延長線與橫軸的交點的坐標為 1=1一①K2型系統(tǒng)的首段-40dB/dec，斜率線或其延長線與橫軸的交點的坐標為1= 2根軌跡與虛軸的交點有什么作用？舉例說明。根軌跡與虛軸相交，表示閉環(huán)極點中有極點位于虛軸上，即閉環(huán)特征方程有純虛根，系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)，可利用此特性求解穩(wěn)定臨界值。舉例，如求開環(huán)傳遞函數(shù)G（s）=K/（s（s+1）（s+2））的系統(tǒng)穩(wěn)定時K值。根據(jù)其根軌跡與虛軸相交的交點，得到0<K<6。系統(tǒng)閉環(huán)零點,極點和性能指標的關系。1） 當控制系統(tǒng)的閉環(huán)極點在S平面的左半部時，控制系統(tǒng)穩(wěn)定；2） 如要求系統(tǒng)快速性好，則閉環(huán)極點越是遠離虛軸；如要求系統(tǒng)平穩(wěn)性好，則復數(shù)極點最好設置在S平面中與實軸±45°夾角線以內(nèi)；3） 離虛軸的閉環(huán)極點對瞬態(tài)響應影響很小，可忽略不計；4） 要求系統(tǒng)動態(tài)過程消失速度快，則應使閉環(huán)極點間的間距大，零點靠近極點，即存在偶極子；5） 如有主導極點的話，可利用主導極點來估算系統(tǒng)的性能指標。方塊圖變換要遵守什么原則，舉例說明。1） 各前向通路傳遞函數(shù)的乘積保持不變。2） 各回路傳遞函數(shù)的乘積保持不變。舉例說明26?試說明延遲環(huán)節(jié)G（s）的頻率特征，并畫出其頻率特征的極坐標圖。其極坐標圖為單位圓，隨著w從0-8變化，其極坐標圖順時針沿單位圓轉(zhuǎn)無窮多圈。如何減少系統(tǒng)的誤差？可采用以下途徑：1） 提高反饋通道的精度，避免引入干擾；2） 在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，對于輸入引起的誤差，可通過增大系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)和提高系統(tǒng)型次減小。對于干擾引起的誤差，可通過在系統(tǒng)前向通道干擾點前加積分增大放大倍數(shù)來減小；3） 采用復合控制對誤差進行補償。開環(huán)不穩(wěn)定的系統(tǒng)，其閉環(huán)是否穩(wěn)定？舉例說明。開環(huán)不穩(wěn)定的系統(tǒng)，其閉環(huán)只要滿足穩(wěn)定性條件，就是穩(wěn)定的，否則就是不穩(wěn)定的。舉例說明：簡述論述自動控制理論的分類及其研究基礎,研究的方法。自動控制理論分為“經(jīng)典控制理論”和“現(xiàn)代控制理論”，“經(jīng)典控制理論”以傳遞函數(shù)為基礎，以頻率法和根軌跡法為基本方法，“現(xiàn)代控制理論”以狀態(tài)空間法為基礎。二階系統(tǒng)的性能指標中，如要減小最大超調(diào)量，對其它性能指標有何影響？要減少最大超調(diào)量就要增大阻尼比。會引起上升時間，峰值時間變大，影響系統(tǒng)的快速性。用文字表述系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件。舉例說明。系統(tǒng)特征方程式的所有根均為負實數(shù)或具有負的實部。在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，如何來減小由輸入和干擾引起的誤差？對于輸入引起的誤差，可通過增大系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)和提高系統(tǒng)型次減小。對于干擾引起的誤差，可通過在系統(tǒng)前向通道干擾點前加積分增大放大倍數(shù)來減小。根軌跡的漸近線如何確定？如果開環(huán)零點數(shù)m小于開環(huán)極點數(shù)n,則（n-m）趨向無窮根軌跡的方位可由漸近線決定。漸近線與實軸的交點和傾角為：評價控制系統(tǒng)的優(yōu)劣時域性能指標常用的有哪些？每個指標的含義和作用是什么？最大超調(diào)量：單位階躍輸入時,響應曲線的最大峰值與穩(wěn)態(tài)值之差；反映相對穩(wěn)定性；調(diào)整時間：響應曲線達到并一直保持在允許誤差范圍內(nèi)的最短時間；反映快速性；峰值時間：響應曲線從零時刻到達峰值時間。反映快速性；上升時間：響應曲線從零時刻到首次到達穩(wěn)態(tài)值的時間。反映快速性；振蕩次數(shù)：在調(diào)整時間內(nèi)響應曲線振蕩的次數(shù)。反映相對穩(wěn)定性。寫出畫伯德圖的步驟。1） 將系統(tǒng)頻率特征化為典型的環(huán)節(jié)頻率特性的乘積。2） 根據(jù)組成系統(tǒng)的各典型環(huán)節(jié)確定轉(zhuǎn)角頻率及相應斜率,并畫近似幅頻折線和相頻曲線。3） 必要時對近似曲線做適當修正。系統(tǒng)的誤差大小和系統(tǒng)中的積分環(huán)節(jié)多少有何關系？舉例說明。由靜態(tài)誤差系統(tǒng)分析可知,在輸入相同的情況下,系統(tǒng)的積分環(huán)節(jié)越多,型次越高,穩(wěn)態(tài)誤差越小。舉例說明：為什么串聯(lián)滯后校正可以適當提高開環(huán)增益,而串聯(lián)超前校正則不能？串聯(lián)滯后校正并沒有改變原系統(tǒng)最低頻段的特性,故對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度不起破壞作用。相反,還允許適當提高開環(huán)增益,改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度；而串聯(lián)超前校正一般不改善原系統(tǒng)的低頻特性,如果進一步提高開環(huán)增益,使其頻率特性曲線的低頻段上移,則系統(tǒng)的平穩(wěn)性將下降。如何求取系統(tǒng)的頻率特性函數(shù)？舉例說明。由系統(tǒng)的微分方程；由系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；通過實驗的手段；舉例說明：為什么二階振蕩環(huán)節(jié)的阻尼比取§=0.707較好，請說明理由。當固有頻率一定時，求調(diào)整時間的極小值，可得當8=0.707時，調(diào)整時間最短，也就是響應最快；又當§=0.707時，稱為二階開環(huán)最佳模型，其特點是穩(wěn)定儲備大，靜態(tài)誤差系數(shù)是無窮大。設開環(huán)傳遞函數(shù)G（s）= 試說明開環(huán)系統(tǒng)頻率特性極坐標圖的起點和終點A（w）= （w）==0A（0）=1 （0）=0 =8 A（8）=0 （8）=-180串聯(lián)校正中，超前,滯后校正各采用什么方法改善了系統(tǒng)的穩(wěn)定性？對超前校正，由于斜率,正相移的作用，使截止頻率附近的相位明顯上升，增大了穩(wěn)定裕度，提高了穩(wěn)定性。而滯后校正是利用負斜率,負相移的作用，顯著減小了頻寬，利用校正后的幅值衰減作用使系統(tǒng)穩(wěn)定。繪制根軌跡的基本方法則有哪些？根軌跡的起點與終點；分支數(shù)的確定；根軌跡的對稱性；實軸上的軌跡；根軌跡的漸近線；時域分析的性能指標，有哪些反映快速性，哪些反映相對穩(wěn)定？上升時間,峰值時間,調(diào)整時間,延遲時間反映快速性。最大調(diào)整量,振蕩次數(shù)反映相對穩(wěn)定性。作乃氏圖時，考慮傳遞函數(shù)的型次對作圖有何幫助？傳遞函數(shù)的型次對應相應的起點，如o型系統(tǒng)的乃氏圖始于和終于正實軸的有限值處，1型系統(tǒng)的乃氏圖始于相角為-90°的無窮遠處，終于坐標原點處，2型系統(tǒng)的乃氏圖始于相角為-180°的無窮遠處，終于坐標原點處。試證明1型系統(tǒng)在穩(wěn)定條件下不能跟蹤加速度輸入信號。輸入r（t）= K=穩(wěn)態(tài)誤差無窮大（輸出不能跟隨輸入）。什么時校正？根據(jù)校正環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中的聯(lián)結(jié)方式，校正可分為幾類？校正是指在系統(tǒng)增加新的環(huán)節(jié)以改善系統(tǒng)的性能的方法。根據(jù)校正環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中的聯(lián)結(jié)方式，校正可分為串聯(lián)校正,反饋校正,順饋校正三類。計算機控制系統(tǒng)按功能和控制方式可以分為哪幾類？計算機控制系統(tǒng)按功能分可以分為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；操作指導控制系統(tǒng)；監(jiān)督控制系統(tǒng)；直接數(shù)字控制系統(tǒng)；按控制方式可以分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制系統(tǒng)。非線性特性函數(shù)線性化的本質(zhì)和方法是什么？盡可能對研究的非線性系統(tǒng)進行線性化處理，用線性理論進行分析。常用方法有忽略不計（取常值）,切線法或小偏差法。分析誤差平方積分性能指標的特點及其原因。誤差平方積分性能指標的特點是重視大的誤差，忽略小的誤差。原因是誤差大時其平方更大，對性能指標的影響更大。50?如何用試探法來確定PID參數(shù)？首先僅選擇比例校正，使系統(tǒng)閉環(huán)后滿足穩(wěn)定性指標。然后在此基礎上根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差要求加入適當參數(shù)的積分校正。而積分校正的加入往往使系統(tǒng)穩(wěn)定裕量和快速性下降，再加入適當參數(shù)的微分校正以保證系統(tǒng)和穩(wěn)定性和快速性。如此循環(huán)達到理想的性能指標。什么是偶極子？偶極子起什么作用，請舉例說明。偶極子對：是指若在某一極點的附近同時存在一個零點，而在該零點，極點的附近又無其它的零點或極點。就稱這個極點和這個零點為一個偶極子對。由于零極點在數(shù)學上位置分別是母子分子，工程實際中作用又相反，因此在近似的處理上可相消，近似地認為其對系統(tǒng)的作用相互抵消了。對于高階系統(tǒng)的分析，相當于降低了系統(tǒng)的階數(shù)，給分析帶來方便。如何測量得到一個不穩(wěn)定環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性？斷開閉環(huán)系統(tǒng)，測量開環(huán)頻率特性。可以通過比較輸入正選信號與輸出振幅比逐點畫圖，也可以用系統(tǒng)的分析儀。這樣可以畫出伯德圖奶奎斯特圖，從而分析頻率特性。增加系統(tǒng)的開環(huán)增益，對于閉環(huán)系統(tǒng)的性能有怎樣的影響？增大了系統(tǒng)無阻尼震蕩頻率，減小系統(tǒng)的阻尼比，降低了系統(tǒng)的動態(tài)性能。誤差系數(shù)有所增大，減小了穩(wěn)態(tài)誤差，因而提高了系統(tǒng)的精度。滯后/超前串聯(lián)校正能改善系統(tǒng)性能的原因？超前：利用超前相角補償系統(tǒng)的滯后相角改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，如增加相位裕度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加系統(tǒng)的快速性。滯后：利用滯后校正的這一低通濾波所造成的高頻衰減特性，可以降低系統(tǒng)的截止頻率，提高系統(tǒng)的相位裕度。從控制觀點分析飛機在氣流中和輪船在海浪中能保持預定航向行駛的原因。兩者的控制系統(tǒng)是采用反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)，對于外部的擾動有一定的抑制能力，氣流和海浪相對于系統(tǒng)是擾動，在擾動的作用下，閉環(huán)反饋系統(tǒng)能夠保持原看來的性能。慣性環(huán)節(jié)在什么條件下可以近似為比例環(huán)節(jié)？在什么條件下可以近似為積分環(huán)節(jié)？T<<1時可以近似為比例環(huán)節(jié)。T〉〉1是可以近似為積分環(huán)節(jié)。自動控制系統(tǒng)通常通過負反饋構(gòu)成一個閉環(huán)系統(tǒng)控制系統(tǒng)。簡述負反饋的主要作用。被控量直接間接地的參與控制，從而使系統(tǒng)具有自動修正偏差的作用。在繪制連續(xù)系統(tǒng)頻率特性bode圖的幅頻特性時，常采用（對數(shù)頻率一分貝）坐標。簡述原因。橫坐標w以對數(shù)分度，能夠?qū)=0—8緊湊地表示在一張圖上，既能狗清楚地表明頻率特性地低頻，中頻段這些重要地頻率特性，也能夠大概地表示高頻段部分頻率特性?？v坐標采用分貝具有鮮明的物理意義，而且也能將取值范圍為的頻率特性緊湊地表示在一張圖上。采用對數(shù)坐標后，幅頻特性曲線能夠用一些支線近似，大大簡化了伯德圖的繪制。系統(tǒng)在某個輸入信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差為無限大，是否意味著系統(tǒng)不穩(wěn)定？請給出明確的判斷，并簡述理由。不意味著不穩(wěn)定。對單位負反饋系統(tǒng)，當時間t趨于無窮大時，系統(tǒng)對輸入信號響應的實際值與期望值（即輸入量）之差的極限值，稱為穩(wěn)態(tài)誤差，它反映系統(tǒng)復現(xiàn)輸入信號的（穩(wěn)態(tài)）精度。和系統(tǒng)的穩(wěn)定性無關。與勞斯判據(jù)相比，nyquist判據(jù)的主要優(yōu)點有哪些？計算方便，判斷較直