研究生入学复试面试题库控制科学与工程相关专业.docx
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研究生入学复试面试题库控制科学与工程相关专业
一、
1.时域闭环系统的动态性能指标都有哪些？
（请具体描述三个
Trtptstd超调量
2.时域闭环系统的稳态性能指标都有哪些？
（解答出3种）
稳态误差
3.分析时域系统稳定的充分必要条件是什么参数。
（举例说明）
所有的闭环特征根均具有负实部
4.分别说出系统的开环传递函数和闭环传递函数是如何定义的。
传递函数的定义是线性定常系统输出拉式变换与输入拉式变换之比，开环指断开主反馈回路。
5.时域系统稳定的充分必要条件是什么？
（注：
用
解答）
要大于0小于1
6.如何用劳斯判据判断系统的稳定性，并简述该方法的优点。
第一列均为正数则是稳定的。
不必求解方程就可以判定一个多项式方程中是否存在位于复平面右半部的正根。
7.如何应用劳斯（Routh）稳定性判据来判别系统的稳定性？
同上
8.在时域中，二阶系统稳定的充分必要条件是什么？
（提示：
用阻尼比的概念解答）
阻尼比大于0，ζ>0.
9.应用根轨迹方法分析在什么情况下系统稳定？
无论K为何值，其特征根始终位于复平面的左半平面。
10.应用什么方法能使被控系统的频带加宽，加宽中频带对系统的性能有什么影响？
可串联超前校正补偿原系统中频段过大的负相角。
加宽中频带可以保证系统具有适当的相角裕度。
11.简述绘制常规根轨迹的八条规则。
1）根轨迹的起点和终点：
根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。
Kg=0的点称为起点，Kg→∞的点称为终点。
2）根轨迹的分支数与开环有限零点数m和有限极点数n中的大者相等，它们连续且对称于实轴。
3）
当极点数n大于零点数m时，有（n-m）条根轨迹分支沿着与实轴交角为
、交点为
的一组渐近线趋向于无穷远处，且有
4）实轴上的某一区域，若其右边开环实数零、极点个数为奇数，则该区域必是根轨迹。
5）根轨迹的分离点，两条或两条以上根轨迹分支在s平面上相遇又立刻分开的点。
坐标是下列方程的解：
6）
根轨迹的起始角与终止角。
根轨迹离开环复数极点处的切线与正实轴的夹角，称为起始角，以
标志；根轨迹进入开环复数零点处的切线与正实轴的夹角称为终止角，以
标志。
7）根轨迹与虚轴的交点。
交点上的
值和
值可用劳斯稳定判据确定，也可令闭环特征方程中的
，然后分别令实部和虚部为零而求得。
8）根之和。
若开环传递函数分母阶次n比分子阶次m高两阶或两阶以上，也就是n-m≥2时，则系统闭环极点之和=开环极点之和=常数。
因此：
（1）闭环根的各分量和是一个与可变参数
无关的常数；
（2）各分支要保持总和平衡，走向左右对称。
12.如何绘制常规根轨迹？
先画开环零极点分布图，之后可用试探法寻找所有S1点，也可以使用图解法绘制概略根轨迹（八条）
13.系统的调节时间
是如何定义的？
在响应曲线的稳态线上，取±5%或±2%作为误差带，响应曲线达到并不再超出该误差带的最小时间，称为调节时间。
14.系统的超调量
是如何定义的，怎样减小超调？
输出响应的最大值超过稳态值的最大偏离量与稳态值之比的百分数。
可增大系统阻尼比，采用误差的比例微分控制或输出量的速度反馈控制可以增大系统的有效阻尼比。
频率法串联校正中串联超前校正和滞后校正都可以减小超调量。
PID控制中也可以适当减小比例系数，增加微分环节等。
15.根据系统的根轨迹图，如何确定系统调节时间
的大小?
16.根据系统的根轨迹图，如何确定系统超调量
的大小?
17.在频域中，系统的相角裕度
是怎样定义的？
令幅频特性过零分贝时的频率为
（幅值穿越频率），则定义相角裕度
为
=180°+
18.在频域中，系统的幅值裕度
是怎样定义的？
令相角为-180°时对应的频率为
（相角穿越频率），频率为
时对应的幅值A（
）的倒数，定义为幅值裕度h，即
19.在频域中，系统的
指的是什么频率，它与相频特性有什么关系？
幅值穿越频率，决定相角裕度。
20.校正后的系统中频带宽度
时，系统的性能有什么特点？
【没找到直接答案，个人认为是阶跃响应较慢，系统幅值裕度较小，稳定性相对较差……】
21.在频域中，系统稳定的充分必要条件是什么？
由开环频率特性曲线判断闭环系统稳定性，采用奈氏判据。
若已知开环极点在s右半平面的个数为P，当
从0→∞时，开环频率特性的轨迹在G（j
）H（j
）平面上包围（-1，j0）点的圈数为R，则闭环系统特征方程式在s右半平面的个数为Z，且有Z=P-2R。
若Z=0则系统稳定，反之不稳定。
22.在频域中，系统的动态性能指标都有哪些，请具体描述二个？
稳定裕度，包括幅值裕度h和相角裕度
。
复制穿越频率
c。
相角穿越频率
g。
具体描述见上。
23.试简述比例控制（P）对闭环系统的时域性能指标有何影响？
减小超调量，和调节时间，减小稳态误差
24.试用频率特性解答比例-积分环节（PI）对系统性能的影响。
PI调节器的作用相当于串联了一个积分环节和一个比例微分环节。
利用积分环节可将系统提高一个无差型号，显著改善系统的稳态性能。
但积分控制使系统增加了一个位于原点的开环极点，使信号产生90°的相角之后，对系统的稳定性不利。
这种不利的影响可通过一个比例微分环节得到一些补偿。
25.试用频率特性解答比例-微分环节（PD）对系统性能的影响。
PD调节器的作用相当于串联了一个放大环节和一个比例微分环节。
利用一阶比例微分环节能使系统的相角裕度增大，系统的稳定性和动态性能得到显著改善。
PD调节器不会改变系统型号，稳态误差能否改善，要看比例系数的大小。
PD调节器使系统的高频增益增大，因此容易引入高频干扰，抗高频干扰能力明显下降。
26.试用频率特性解答比例环节K值的大小变化对系统性能的影响，单用比例控制器（P）时，被控系统有什么特点？
怎么又是频率特性！
！
！
K越大，控制作用越强，可以减小稳态误差，但会降低系统的相对稳定性，甚至可能造成闭环系统不稳定。
比例环节幅频特性和相频特性是与频率无关的一个常数，幅频特性曲线是平行于横轴的一条水平线，相位曲线恒为零。
K值大小变化会造成系统幅频特性曲线整体上下平移而相频特性曲线不变。
【我认为一般来说，K值增大会增大
，请斟酌正误……单说K值大小的影响相信你也会吧，什么响应时间啊系统精度之类的。
】
只用比例控制器时，系统控制及时（在负荷变化不大且纯滞后小时），有余差。
27.设某一系统用频域法分析，当系统放大倍数K增大时，原系统怎样变化？
（提示：
用
、
或
的概念解答）
增大，
也增大，我认为
的变化应该取决于相频图，毕竟加上系统放大倍数并不会影响相频图。
【对于最小相位系统来说，显然
应该变小。
】
28.试说出串联相位滞后校正网络是怎样改善系统性能的。
利用无源滞后网络幅值上对高频幅值的衰减作用，使校正后的幅值穿越频率
减小。
而在相角曲线上，使其最大滞后相角远离中频段，保证校正后的相角曲线的中频段与校正前的中频段基本相同，从而增大相角裕度
。
由于滞后网络的传递函数为1，因此校正后的稳态误差，仍要通过选择系统的开环增益来实现。
29.试说出串联PID调节器是怎样改善系统性能的？
PID调节器的作用相当于串联了一个积分环节和两个一阶比例微分环节。
利用积分环节可将系统提高一个无差型号，显著改善系统的稳态性能。
同样积分控制使系统产生90°的相角滞后，对系统的稳定性不利，但这种不利的影响可通过两个一阶比例微分环节得到补偿。
如果参数选取合理，还可以增大系统的相角裕度，使动态性能也得到明显改善。
30.试说出串联相位滞后校正网络对被控系统所起的作用，并说出校正网络传递函数的表达式。
既可以保证稳态性能不变改善动态性能，
减小，
增大，响应速度变慢，超调量减小。
还可以做到动态性能能基本不变而改善稳态性能。
优点是对高频干扰信号有衰减作用，可提高系统的抗干扰能力。
传递函数：
31.试说出串联相位超前校正网络对被控系统所起的作用，并说出校正网络传递函数的表达式。
串联超前校正在补偿了
倍的衰减之后，可以做到稳态误差不变，而全面改善系统的动态性能，即增大相角裕度
和幅值穿越频率
，从而减小超调量和过渡过程时间。
32.说明系统中频段为什么校正成
的斜率，试说明其特点.
为什么：
在系统的设计中，为了获得满意的过渡过程，一般要求系统有45°~70°的相角裕度。
对于最小相位系统，开环对数幅频和对数相频曲线有单值对应的关系。
当要求相角裕度在30°~70°之间是，中频段斜率应该大于-40dB/dec，且有一定宽度。
而如果设定为-40dB/dec，系统即使稳定，相角裕度也较小。
所以在大多数实际系统中，要求中频段斜率为-20dB/dec。
其特点：
没看懂它要我说明什么的特点。
33.试简述比例控制器（P）的特点和对闭环系统时域性能指标的影响。
特点：
及时成比例反应控制系统的偏差信号，但是会产生稳态误差。
影响：
比例常数增大，控制作用增强，减小系统的稳态误差，但会降低系统的相对稳定性，甚至可能造成闭环系统不稳定。
34.试简述比例-微分控制（PD）对系统的时域性能指标有何影响？
加快系统的动作速度，减小调节时间ts，
35.试简述比例-积分控制（PI）对系统的频域性能指标有何影响？
使信号产生90°的相角滞后，对系统的稳定性不利。
36.串联比例-微分（PD）校正网络是利用什么特性来改善系统性能的？
被控系统变化的特点是什么？
PD调节器相当于串联了一个放大环节和一个比例微分环节，利用一阶比例微分环节能使系统的相角裕度增大，系统的稳定性和动态性能得到显著改善。
不会改变系统型号，稳态误差能否改善，要看比例系数的大小。
系统的抗高频干扰能力会明显下降。
37.串联比例-积分（PI）校正网络是利用什么特性来改善系统性能的？
利用积分环节可将系统提高一个无差型号，显著改善系统的稳态性能。
38.如果被校正系统的Bode图幅频特性向上移，试简述对系统的性能有什么影响。
幅频特性上移相当于串联一个放大环节，可使比例常数增大，控制作用增强，减小稳态误差，降低系统相对稳定性。
对于最小相位系统，幅值穿越频率增大，相角裕度变小。
幅值裕度和相角穿越频率不变。
39.如果被校正系统的Bode图幅频特性
向右移，试简述对系统的性能有什么影响。
右移，意味着幅值穿越频率增大，则相角裕度变小。
系统趋向不稳定。
40.比例-积分调节器（PI）的参数调整变化时，对被控系统性能有何影响？
减小积分常数
，增强积分作用，在偏差相同的情况下，执行器的动作速度会加快，会增加调节过程的振荡，如果
过小，可能会使系统不稳定。
越大，可以减小调节过程的振荡，但
过大，虽然可能使系统被控量不产生振荡，但是动态偏差会太大。
41.在PID调节器中，D参数起什么作用？
没有它是否可行？
D参数起微分作用，没有它也不是不行，就变成PI调节器了呗【滚】。
PI调节器的积分控制使系统增加了一个原点上的开环极点，使信号产生90°的相角滞后，对系统的稳定性不利，不加微分部分这种不利就无法得到补偿了。
42.在PID调节器中，I参数起什么作用？
怎样分析此种现象的物理意义？
I参数起积分作用，越小积分作用越强，积分作用可以消除稳态误差。
【划掉】然后物理意义是个毛【划掉】
43.在闭环控制系统中，负反馈系数的大小变化对系统的调节时间
有什么影响？
负反馈系数变大，相当于PID调节中P变大，调节时间变短，稳定性降低。
44.一个设计良好的实际运行系统，其相角裕度一般为多大？
当系统的相角裕度过多小于此值时，系统的性能会有什么变化？
45°~70°小于这个值系统虽然稳定，但过渡过程就不太令人满意了。
45.移动系统主导极点
时，系统调节时间和超调量怎样变化？
，
46.在系统校正过程中，如果被校正系统的Bode图幅频特性向上移，请简述对系统的性能有什么影响？
38题前面答过了，相当于比例系数变大。
幅值穿越频率
变大，相角裕度
变小，别的不变。
47.在系统校正过程中，如果被校正系统的Bode图幅频特性向下移，请简述对系统的性能有何影响。
（提示：
用
、
或
解答）
比例系数变小。
幅值穿越频率
变小，相角裕度
变大，别的不变。
48.在系统校正过程中，如果被校正系统的Bode图幅频特性向左移，试简述对系统的性能有何影响。
（提示：
用
、
或
解答）
参见39题。
左移，意味着幅值穿越频率减小，则相角裕度增大。
系统趋向不稳定。
同时相角穿越频率
不变而对应幅值变小从而幅值裕度变大，总之系统变稳定了。
49.在系统校正过程中，被校正系统的Bode图相角右移，说明校正环节是超前校正还是滞后校正？
如果我没理解错什么叫相角右移的话：
超前校正
50.在系统校正过程中，被校正系统幅频特性的Bode图右移，试说明系统中串联调节器所起的作用，以及对被控系统有什么影响？
串联超前校正，全面改善系统的动态性能，增大相角裕度和幅值穿越频率，减小超调量和过渡过程时间。
51.在系统校正过程中，被校正系统的Bode图右移，试说明校正环节使系统的性能指标怎样变化。
、
同上，增大相角裕度和幅值穿越频率，减小超调量和过渡过程时间。
52.在系统校正过程中，被校正系统的Bode图相角左移，试说明校正环节是超前校正还是滞后校正？
滞后校正
53.在系统校正过程中，被校正系统的幅频特性Bode图向左移，试说明校正环节是超前校正还是滞后校正？
滞后校正
54.在某被控系统中，单用比例调节器（P）控制系统，此系统输出有什么特点？
改变P值的大小对系统的输出有什么影响？
输出特点：
有稳态误差。
P值增加，稳态误差减小（不能消除），但稳定性降低。
55.在比例系数K的变化过程中，系统的Bode图相角
增大，说明K值是增大还是减小了？
为什么？
减小，比例系数减小使幅值穿越频率减小，从而相角裕度
增加。
56.试说明降低系统的放大倍数，能使被控系统的性能指标有什么变化？
同上，加上稳态误差增加，稳定性增强。
57.幅频特性的稳定性可以用相角裕度表示，怎样表示系统的稳定性和不稳定性？
越大，系统稳定程度越好，
<0，h<1，系统则不稳定。
58.什么是PID控制，它在被控系统中的作用是什么
PID控制即比例微分积分控制。
在被控系统中的作用可将PID分开讲。
你一定能讲出来哒，我不想写了_（:
з」∠）_
59.利用状态反馈任意配置闭环极点的充分必要条件是什么？
60.离散系统的采样周期如何选定，为什么？
回复时间的十分之一。
因为采样周期过长将引起信息丢失。
61.如何判定线性定常系统的能控性和能观性？
能控性：
能控性矩阵满秩（HGH...G^（n-1）H）；能观性：
能观性矩阵满秩（CCGCGn-1）T。
62.如何判断采样系统的稳定性？
（提示:
用单位圆的概念）
特征方程1+GH（z）=0的所有根严格位于Z平面上单位圆内。
63.离散系统的香农（shannon）采样定理是怎样定义的？
为什么？
如果被采样的连续信号e（t）的频谱具有有限带宽，且频谱的最高角频率为
则只要采样角频率
满足
通过理想滤波器，连续信号e（t）可以不失真地恢复出来。
64.简述频率特性、传递函数和微分方程三种数学模型之间的关系。
微分方程拉普拉斯变换后，令初始条件为0，则输出的拉普拉斯变换和输入的拉普拉斯变换之比是传递函数。
将传递函数中的s用jw代替，就能简单地得到频率特性。
65.什么是最小相位控制系统？
开环零点与开环极点全部位于s左半平面的系统为最小相位系统。
66.为什么应用线性定常系统分析相关系统？
说明其特点。
因为好算。
它是定常系统的特例，但只要在所考察的范围内定常系统的非线性对系统运动的变化过程影响不大，那么这个定常系统就可看作是线性定常系统。
对于线性定常系统，不管输入在哪一时刻加入，只要输入的波形是一样的，则系统输出响应的波形也总是同样的。
67.在考察系统的运动性能时经常使用哪些输入信号？
（解答4种）
阶跃信号斜坡信号正弦信号脉冲信号
68.在考察系统的运动性能时，试验中经常使用哪三种输入信号？
（分别说明各输入信号所代表的物理意义）
斜坡：
信号随时间增长缓慢变化。
阶跃：
输入信号突变。
脉冲：
冲击输入量（干扰）
69.闭环控制系统的基本组成包括哪几部分？
与开环系统比较有什么特点？
控制器控制对象反馈与案件
闭环控制系统采用了反馈，是系统响应对外部干扰和内部系统的参数变化均相当不明显，但可能引起过调误差。
70.试简述什么是系统校正？
系统校正主要有哪些方法，请举出三种？
通过引入附加装置使控制系统的性能得到改善的方法。
也许这里问的是校正方式？
校正方式有串联校正，反馈校正，前馈校正和符合校正。
71.什么是控制系统校正？
请举出三种常用的校正方法。
同上
72.什么是线性恒值系统？
什么是随动系统？
（举例说明）
线性恒值系统就是给定输入设定后维持不变，希望输出维持在某一特定值上。
如直流电动机调速系统。
随动控制系统给定信号的变化规律是事先不能确定的随机信号，要求输出快速、准确地随给定值的变化而变化。
比如雷达跟踪系统，自动导航系统等。
73.线性系统与非线性系统有何区别？
一些常用的系统属于哪一类？
线性系统所有元件都是线性元件，有一个元件不是线性元件系统就是非线性系统。
常用的系统一般都是非线性系统，因为很少有严格线性的元件。
但是可以用“等效”线性系统来求得近似解。
74.线性定常系统有什么特点？
时间响应：
系统对输入信号导数的响应，可以通过系统对改输入信号的导数来求得。
而系统对输入信号积分的响应，可以通过系统对该输入信号响应的积分来求取，其积分常数由初始条件确定。
频率响应：
系统稳态输出和输入的频率相同，但输出和输入的振幅比（幅频特性
）、相位差（相频特性
）都是频率
的函数。
75.什么是非最小相位系统？
开环零点和开环极点不都在s左半平面的系统
76.最小相位系统是怎样定义的？
开环零点和极点都在s左半平面的系统
77.系统频率特性的低频段、中频段、高频段是如何划分的？
低频段：
所有交接频率之前的区段。
中频段：
在幅值穿越频率附近的区段。
高频段：
中频段之后（>10
）的区段
78.双闭环调速系统中速度环的响应快还是电流环的响应快，并说明放在内环和放在外环的原因。
电流环快，终究是调速系统所以速度环放外环……内环的给定值是变化的所以电流环放在内环。
79.运动控制系统中一般都采用双闭环控制调节，这两个调节器采用什么算法？
采用此种算法的特点是什么？
不会。
。
80.运动控制系统中一般都采用双闭环控制调节，这两个调节器各起什么作用？
81.双闭环调速系统中速度环的响应快还是电流环的响应快，并说明应放在内、外环的原因。
如果放反了会有什么现象？
放反了就错了呗。
。
。
放反了就变成用速度调电流了，最后保证了电流的恒定。
。
我也不知道这样电机会不会坏掉。
。
82.在数字控制系统中，用PID调节器实现PI控制功能，怎样设计PID各参数数值？
PI正常设，D设为0
83.在过程控制系统中，我们常常采用工程整定法，试举出二种常用的工程整定方法？
衰减曲线法Z-N法实际经验法
84.过程控制和运动控制各有什么特点？
（列举2个例子说明）
过程控制是大系统控制，控制对象较多，如精馏塔，锅炉，压缩机……运动控制主要是对执行机构的控制，如电机。
85.在过程控制系统中，试比较前馈控制和反馈控制有何不同
前馈控制属于开环控制，反馈控制属于闭环控制，前馈控制客服干扰比反馈控制及时，前馈控制使用的是视对象而定的专用控制器而反馈控制不是，且一种前馈控制作用只能克服一种干扰而反馈控制不是。
86.前馈控制和反馈控制各有什么特点？
同上
87.采用数字调节器来进行控制调节比连续控制调节有哪些优越性？
方便升级算法，易于和计算机通信，由单个仪表作业变成由上位计算机调度作业的多级控制。
88.在过程控制系统中DCS得到了越来越多的应用，请问什么是DCS？
并说明DCS有何优点？
DCS是分布式控制系统，又称集散控制系统。
由于控制功能分散所以有高可靠性，有方便扩充的高开放性，随时改变算法的灵活性，微型计算机维护方便，通信网络发达具有协调性，由于算法丰富所以控制功能齐全。
89.温度控制系统属于恒值控制还是随动控制，为什么？
hengzhi
90.采用I调节器及PI调节器能实现无静差的原因是什么？
二种算法有什么不同？
因为积分作用可以消除净差。
PI更快。
91.试简述采用PI调节器能实现无静差的原因？
因为只要被控对象的被控量不等于给定值，执行器就会不停地动作。
92.PWM的中文意思是什么？
试回答其工作原理。
脉宽调制用一系列幅值相等的脉冲来代替正弦波或所需要的波形。
93.PWM是什么的英文缩写，试说明其工作原理。
同上
94.试简述三极管的放大原理，三极管都有哪些工作状态？
这玩意……不画个图还真说不明白。
以共发射极接法为例（信号从基极输入，从集电极输出，发射极接地），当基极电压UB有一个微小的变化时，基极电流IB也会随之有一小的变化，受基极电流IB的控制，集电极电流IC会有一个很大的变化，基极电流IB越大，集电极电流IC也越大，反之，基极电流越小，集电极电流也越小，即基极电流控制集电极电流的变化。
但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多，这就是三极管的放大作用。
IC的变化量与IB变化量之比叫做三极管的放大倍数
β（β=ΔIC/ΔIB,Δ表示变化量。
），三极管的放大倍数β一般在几十到几百倍。
工作状态：
放大状态饱和状态截止状态
95.理想运算放大器的输入阻抗和输出阻抗分别是多少？
无限大输入阻抗趋近于零的输出阻抗。
96.理想运算放大器的输入、输出阻抗各是多大？
为什么？
同上，无穷大和零
为什么？
！
！
因为它是理想运放啊！
！
理想运放就是这样啊！
！
这是定义啊！
大概因为实际运放的开环增益非常大，所以可以简化成无穷大和零的理想运放。
97.说明三相全控桥与三相整流桥有哪些不同和哪些相同处。
98.在微机控制系统中,主机和外围设备间所交换的信息通常有哪几种?
（举例说明其中的二种）
数据信号地址信号控制信号
99.随机存储器RAM和只读存储器ROM之间的区别是什么?
ROM表示的是只读存储器，即：
它只能读出信息，不能写入信息，计算机关闭电源后其内的信息仍旧保存，一般用它存储固定的系统软件和字库等。
RAM表示的是读写存储器，可其中的任一存储单元进行读或写操作，计算机关闭电源后其内的信息将不在保存，再次开机需要重新装入，通常用来存放操作系统，各种正在运行的软件、输入和输出数据、中间结果及与外存交换信息等，我们常说的内存主要是指RAM。
100.与传统的电路连线相比，总线技术有哪些特点？
简化线路信息传送效率高系统更新性能好系统扩充性好简化硬件设计便于故障诊断和维修不过传输具有分时性，带宽有限，且设备必须有信息的筛选机制。
101.计算机控制系统常用的三种I/O控制方式分别是什么？
程序控制方式中断控制方式DMA控制方式
102.简述在微机控制系统中，指示性语句在程序中的作用。
伪指令符号定义，数据定义，段定义，方便编程。
103.什么是8421BCD码，低位怎样向高位进位？
四位二进制数的权值，从左到右8421.四位之内和二进制一样，四位之后十进制进位。
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