自动化专业概论试题解答

1、自动化专业概论试题参考答案及评分标准2007年12月一、 试说明什么是开环控制？什么是闭环控制？为什么大多数自动控制系统要采用闭环控制？答题要点：1、开环控制：控制系统中只有前向通道，没有反馈通道，由控制给定信号加入系统后，直接经过驱动执行机构控制被控对象。 2、闭环控制：将被控制的输出量经过测量反馈到输入端，与输入信号进行比较，得到偏差信号，用偏差信号通过一定的控制规律去控制被控对象，称为闭环控制。 3、 采用闭环控制的原因：由于模型的误差，执行器的性能限制，不可预料的外部干扰等使得开环控制很难达到给定的性能指标要求，必须采用闭环控制。 三个要点各5分。根据回答情况酌情给分。二、 试叙述现代

2、控制理论的形成和发展，并列举现代控制理论的主要分支。 答题要点：1、 形成和发展：10分1956年前苏联数学家.庞特里亚金提出极大值原理。同年美国数学家r.贝尔曼创立动态规划。两者为解决最优控制问题提供了理论工具。1960年美国数学家r.卡尔曼提出能控性和能观性两个概念，揭示了系统的内在属性。卡尔曼还引入状态空间法，提出具有二次型性能指标的线性状态反馈律，为线性自动控制系统给出了最优调节器的概念。以上这些新概念和新方法标志着现代控制理论的诞生。20世纪60-70年代，英国学者h.罗森布罗克、d.梅恩和a.g.麦克法兰等将频率法推广到分析和设计多变量系统，称为现代频率法。 2、 分支 5分(1)

3、线性系统理论和最优控制理论（2）系统辩识、建模与仿真 (3) 自适应控制和自校正控制器 (4) 遥测、遥控和遥感 (5) 综合自动化 (6) 大系统理论 (7) 模式识别和人工智能 (8) 智能控制（9）非线性系统控制（10）鲁棒控制 三、 画出一个典型自动控制系统组成的原理框图，简要说明各个环节的功能。答题要点：1、典型自动控制系统组成的原理框图 5分 见下图2、各环节功能 10分（1） 给定环节 产生给定的输入信号；（2）反馈环节 对系统输出（被控制量）进行测量，将它转换成反馈信号；（3） 比较环节 将给定的输入信号和反馈信号加以比较，产生“误差”信号；（4）控制器（调节器） 根据误差信号

4、，按一定规律，产生相应的控制信号。控制器是自动控制系统实现控制的核心 部分；（5） 执行环节（执行机构） 将控制信号进行功率放大，并能使 被控对象的被控量变化； （6） 被控对象 控制系统所要控制的设备或生产过程，它的输出就是被控量；（7） 扰动 除输入信号外能使被控量偏离输入信号所要求的值或规律的控制系统内、外的物理量。四、 什么是控制系统的稳态误差？在经典控制中，为了消除稳态误差，应当使控制器包含什么项？你能说明消除稳态误差的原理吗？1、稳态误差 5分如果自动控制系统是稳定的，我们要考察被控制量（系统输出）在系统稳定后能否较精确地跟踪所要求的给定值。若是回答是否定的，则称这个控制系统是有稳

5、态误差的或简称有差系统 2、消除稳态误差的措施及原理 10分 在控制器中包含“积分项”。 原理：积分项对误差取关于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，也会便随着时间的增加而积分项加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零，简称无差系统。 五、 试说明什么是自适应控制？什么是智能控制？你能说明它们的区别吗？1、 自适应控制 5分当被控对象的参数发生变化时，或系统受到不可测量的扰动时，如果能设计合适的控制器，使得控制系统能适应参数变化或对扰动有抑制作用以保持系统良好的性能，这样的控制系统就称为自适应控制系统。自适应控制系统主要有两大类型：模型参考自适应控制和自校正控制。2、 智能控制 5分对复杂的控制对象，有时难于建立数学模型，无法用经典的数学分析的方法设计控制器。而采用人工智能的方法，解决被控对象的建模、控制、优化等问题，就称为智能控制的方法。智能控制目前主要有：专家控制，神经网络控制，模糊控制，学习控制等。3 区别 5分自适应控制主要应用于参数缓慢变化的系统，系统的数学模型是已知的，虽然可以用于对象模型参数变化的系统，但自适应控制律是按照一定的规律实现实现设计的，系统没有学习功能。智能控制模拟了人的大脑的某些功能，有