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文档简介
1、1何谓控制系统,开环系统与闭环系统有哪些区别?控制系统是指系统的输出能按照要求的参考输入或控制输入进展调节的。开环系统构造简单、不存在不稳定问题、输出量不用测量;闭环系统有反应、控制精度高、构造复杂、设计时需要校核稳定性。2什么叫相位欲量?什么叫幅俏裕量?相位裕量是指在乃奎斯特图上,从原点到乃奎斯特图与单位圆的交点连一直线,该直线与负实轴的夹角。幅值裕量是指在乃奎斯特图上,乃奎斯特图与负实轴交点处幅值的倒数。3试写出PID控制器的传递函数?kp kD KI/s4什么叫校正或补偿?所谓校正,就是指在系统中增加新的环节或改变某些参数,以改善系统性能的方 法。5请简述顺馈校正的特点?顺馈校正的特点是
2、在干扰引起误差之前就对它进展近视补偿,以便及时消除干扰的影响。6传递函数的主要特点有哪些?传递函数反映系统本身的动态特性,只与本身参数构造有关,与外界输入无关对于物理可实现系统,传递函数分母中 s的阶数必不少于分子中s的阶数,传递函数不说明系统的物理构造,不同的物理构造系统,只要他们的动态特性一样,其传递函数一样7机械控制工程主要研究并解决的问题是什么?当系统已定,并且输入知道时,求出系统的输出,并通过输出来研究系统本身的有关问题,即系统分析当系统已定,且系统的输出也已给出,要确定系统的输入应使输出尽可能符合给定的最正确要求,即系统的最优控制当输入,且输出也已给定时,确定系统应使得输出尽可能符
3、合给定的最正确要求,即最优设计当系统的输入与输出均时,求出系统的构造与参数,即建立系统的数学模型,即系统的识别当系统已定,输出时,以识别输入或输入中的有关信息,即滤液与预测8在系统校正中,常用的性能指标有哪些?时域性能指标,包括瞬态响应指标即上升时间、峰值时间、最大超调量、调整时间和稳态性能指标即稳态误差频域性能指标包括相位裕量、幅值裕量、截止频率、带宽9求拉氏变换的方法有哪些?1 .查表法2 .有理函数法3 .局部分式法10简述二阶欠阻尼系数,Wn与性能指标MP超调量、Ts调整时间的关系二阶欠阻尼系统假设 不变,增大或减小 Wn ,那么超调量MP不变,调整 时间Ts减小或增大;假设Wn不变,
4、增大或减小,那么超调量MP减 小或增大,调整时间Ts减小或增大11简述串联超调校正环节的作用?作用:串联超前校正环节增大了相位裕量, 加大了带宽,这就意味着提高了系统 的相对稳定性,加快了系统的响应速度,使过渡过程得到了显著改善。但由于系 统的增益和型次都未变化,所以稳态精度变化不大。13终值定理的应用条件是什么?假设函数ft及其一阶导数都是可拉氏变换的,并且除在原点处唯一的极点外,sFs在包含jw轴的右半平面内是解析的,这就意味着当 t-时,ft趋 近于一个确定的值,那么函数 ft的终值为limt f(t) limF(s) s o14什么叫系统分析?当系统已定,并且输入知道时,求出系统的输出
5、响应,并通过输出来研究系统本身的有关问题,即系统分析15对数坐标图的主要优点有哪些?可以将幅值相乘转化为幅值相加,便于绘制多个环节组成的系统的对数频率特性图可以采用渐近线近视的作图方法绘制对数幅频图,简单方便,尤其是在控制系统设计、校正及系统识别等方面,优点更为突出对数分度有效地扩展了频数范围,尤其是低频段的扩展,对工程系统设计具有重要意思。16简述拉氏变换中局部分式法的步骤?局部分式法是通过代数运算,先将一个复杂的象函数化为数个简单的局部分式之和,冉分别求出各个分式的原函数,总的原函数即可求得17请写出超前校正装置的传递函数,如果将它用于串联校正,可以改善系统的什么性能?GC(S) 1 Ts
6、 1, 1,可增加相位欲度,调整频带宽度 Ts 118影响系统稳态误差的因数有哪些?影响系统稳态误差的因数有系统的类型、开环增益和输入信号19什么叫机械系统的动软度和动刚度?假设机械系统的输入为力,输出为位移,那么机械系统的频率特性就是机械系统 的动柔度;机械系统的频率特性的倒数就是机械系统的动刚度20对控制系统的根本要求是什么?对控制系统的根本要求有系统的稳定性、响应的快速性和响应的准确性,其中系统的稳定性是控制系统工作的首要条件;在参数的情况下分析和评价系统的稳定 性、快速性和准确性21什么是数学模型?数学模型是系统动态特性的数学表达式。建立数学模型是分析、研究一个动态系 统特性的前提,一
7、个合理的数学模型应以最简化的形式, 准确地描述系统的动态 特性22线性系统的主要特征是什么?假设系统的数学模型表达式是线性的, 那么这种系统就是线性系统。线性系统重 要的特征是可以运用叠加原理,所谓叠加原理,就是系统在几个外加力作用下所 产生的相应,等于各个外加作用单独作用的响应之和23简述系统时间响应的概念?机械工程系统在外加力作用鼓励下其输出量随时间变化的函数关系称之为系统 的时间响应,通过时间响应的分析可以提醒系统本身的动态特性24在频率特性的图形表示方法中,常用的方法有哪几种?共有三种:对数坐 标图或称伯德图极坐标图或称乃奎斯特图对数幅-相图。25判断定常系统是否稳定的方法有哪几种?劳
8、斯判据;胡尔维茨判据;乃奎斯特稳定性判据;根轨迹法26反应校正和串联校正相比,所具有的有点是那些?利用反应能有效地改变被包围环节的动态构造参数,甚至在一定条件下能用反应 完全取代包围环节,从而大大减弱这局部环节由于特性参数变化及各种干扰给系 统带来的不利影响27什么是反应包括正反应和负反应所谓信息的反应,就是把一个系统的输出信号不断直接地或经过中间变化后全部 或局部地返回,再输入到系统中去,如果反应回去的信号与原系统的输入信号的 方向相反或相位差180。那么称之为“负反应;如果方向或相位一样,那 么称之为“正反应28劳斯-胡尔维茨稳定性判据的根据是什么?利用特征方程式的根与系数的代数关系,由特
9、征方程中的系数间接判断出方程的 根是否具有负实部,从而判定系统是否稳定29采用何种方式可以同时减少或消除控制输入和干扰作用下的稳态误差?在干扰作用点至系统输入口的前向通道中,提高增益和设置积分环节31系统的频域性能指标有那些?相位裕量、幅值裕量、截止频率及频宽、谐振频率和谐振峰值32频率特性和传递函数的关系是什么?假设系统的彳递函数为 Gs,那么相应系统的频率特性为 G(jw),即将传递函数中的s用jw替代33请写出滞后校正装置的传递函数,如果将它用于串联校正,可以改善系统的什么性能?G(s)=Ts+1/aTs+1 ,提高系统的稳态精度34什么是系统频率特性的截止频率?系统闭环频率特性的幅值下
10、降到其零频率幅值以下3dB时的频率35系统时间响应的瞬时响应反映哪方面的性能?而稳态响应反映哪方面的性能?瞬态响应反映了系统的稳定性和响应的快速性等方面的性能,而稳态响应反映了系统响应的准确性36当系统的阻尼比满足什么条件时,二阶系统特征方程的根为两个不相等的负实根?二阶系统的特征方程为:s2 2 wn wn2 0,特征根为s1,2 wn wn2 1,要使根具有两个不相等的负实根,必须满足 wn 0 2 1 0137请简述拉斯变换的卷积定理?f(t )g( )d F(s).G(s)假设 F(S) L f(t) ,G(S) L g(t),那么有 L 0t式中0f(t )g( )d f*g(t),
11、称作ft和gt的卷积38零初始条件下某系统的单位脉冲响应,能否求出该系统的闭环传递函数?假设可以,如何求?可以,将零初始条件下单位脉冲响应求拉斯变换即为该系统的闭环传递函数39控制系统稳定性的定义是什么?系统在受到外界扰动作用时,其被控制量将偏离平衡位置,当这个扰动作用去除 后,假设系统在足够长的时间内能恢复到其原来平衡状态或者趋于一个给定的新 的平衡状态,那么该系统是稳定的40试从控制的观点分析反应校正的特点?反应校正能有效地改变被包围环节的动态构造参数,甚至在一定条件下能用反应 校正完全取代包围环节,从而大大减弱这局部环节由于特性参数变化及各种干扰 给系统带来的不利影响41实现校正的方式有
12、哪几种?t串联校正、并联校正和PID校正1 .零初始条件下某系统的单位脉冲响应,能否求出该系统闭环传递函数?如何求"答:可以。将零初始条件下单位脉冲响应求出拉氏变换即为该系统的闭环传递函数。2 . 一阶系统的闭环极点越靠近 S平面原点,其单位阶跃响应速度应越快还是越慢”为什么?答:一阶系统越靠近S平面原点,具阶跃响应速度越慢。3 .什么是主导极点?答:主导极点就是所有闭环极点中距离轴最近的,而且周围也没有其他闭环零点 的闭环极点,主导极点对系统的响应起主导作用。4 .采用何种方式可以同时减小或消除控制输入和干扰作用下的稳态误差?答:为了降低由扰动引起的误差,可以增大扰动作用点前面的传递函数G0的值,也可以再扰动点前参加积分环节。5 .最小相位系统和非最小相位系统的频率特性有何异同?答:两者的幅值频率一样,但是相位频率不通非最小相位系统的相角变化绝对值比最小相位系统的相角变化绝对值大。6,简述相位超前,相位滞后校正的优缺点是什么?答:相位超前校正:加快系统响应速度,提高系统稳定性。稳态精度变化不大。相位滞后校正:提高稳态精度,提高系统稳定性。降低了系统响应速度。7,试阐述绘制伯德图的一般方法步骤。答:1,有传递函数求出频率特性并将其化为典型环节特性相乘的形式。2,求出各环节的
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