浙大控制系面试题(带答案).doc

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历年集锦

l建模的方法

（1）机理建模（微分方程、传递函数、状态空间）

原理：

根据过程的工艺机理，写出各种有关的平衡方程，由此获得被控对象的数学模型。

应用：

首要条件是生产过程的机理必须已经为人们充分掌握，并且可以比较确切的加以数学描述。

（2）测试建模

原理：

对过程的输入（包括控制变量与扰动变量）施加一定形式的激励信号，同时记录相关的输入输出数据，再对这些数据进行处理，由此获得对象的动态模型。

应用：

一般只用于建立输入输出模型，它把研究的工业过程视为一个黑匣子

l建模的步骤##

（1）明确模型的目的和要求

（2）对系统进行一般语言描述

（3）弄清系统中主要因素及其相互关系

（4）确定模型的结构

（5）估计模型中的参数

（6）实验研究

（7）必要修改

l动态建模和静态建模有什么差别？

动态数学模型是输出变量与输入变量之间随时间变化的动态关系的数学描述

静态数学模型则是输出变量与输入变量之间不随时间变化情况下的数学关系

前者用于工业设计和最优化等；后者则用于各类自动控制系统的设计与分析，用于工艺设计和操作条件的分析和确定

l稳态是怎样的？

稳态：

此时系统没有受到任何外来扰动，同时设定值保持不变，因而被控变量也不会随时间变化，整个系统处于稳定平衡的工况。

动态：

此时系统受到外来扰动的影响或者在改变了设定值后，原来的稳态遭到破坏，系统中各组成部分的输入输出量都相应发生变化，尤其是被控变量也将偏离稳态而随时间变化。

l智能控制的常用模型

模糊控制、神经网络控制、专家系统~~~

（模糊控制举例：

查表法——模糊控制表是最简单的模糊控制器之一）

l说说你对人工智能这个概念的认识？

它通过赋予计算机以人类智慧的某些特点,使计算机去做过去只有人才能做的智能工作。

人工智能是研究人类智能活动的规律，构造具有一定智能的人工系统，研究如何让计算

机去完成以往需要人的智力才能胜任的工作，也就是研究如何应用计算机的软硬件来模

拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术。

人工智能（ArtificialIntelligence，简称AI）是计算机学科的一个分支，二十世纪七

十年代以来被称为世界三大尖端技术之一（空间技术、能源技术、人工智能）。

也被认

为是二十一世纪（基因工程、纳米科学、人工智能）三大尖端技术之一。

l仪表的精度和等级概念分别表示什么？

准确度（也称精度或精确度）：

仪表给出接近于真值的响应能力，它是判断仪表测量精

确性的主要指标。

——用仪表满刻度相对误差略去百分号来确定。

准确度等级：

根据国家统一划分的准确度等级，选其数值上最接近又比准确度大的准确

度等级作为仪表的准确度等级。

其数值越小，仪表准确度越高，即测量误差越小。

l一次仪表、二次仪表都是什么概念？

有什么差别？

一次仪表：

（就地显示仪表）现场仪表的一种。

是指安装在现场且直接与工艺介质相接

触的仪表。

如弹簧管压力表、双金属温度计、双波纹管差压计。

热电偶与热电阻不称作

仪表，而作为感温元件，所以又称一次元件。

二次仪表：

（远传式仪表）是仪表示值信号不直接来自工艺介质的各类仪表的总称。

二

次仪表的仪表示值信号通常由变送器变换成标准信号。

二次仪表接受的标准信号一般有

三种：

①气动信号，0.02～0.10kpa②Ⅱ型电动单元仪表信号0～10mADC。

③Ⅲ型电动

单元仪表信号受的标准信４～20mADC.也有个别的不用标准信号,一次仪表发出电信呈,

二次仪表直接指示,如远传压力表等.二次仪表通常安装在仪表盘上.按安装位置又可分

为盘装仪表和架装仪表。

l老鹰抓小鸡的控制系统模型（黄志尧老师）

控制对象：

抓小鸡这个过程？

/检测器：

眼睛/控制器：

大脑/执行器：

手、脚~~

l温度检测的方法（黄志尧老师）

接触式：

热电偶、热电阻、玻璃管温度计、压力式温度计、双金属温度计

非接触式：

全辐射温度计、红外温度计、光电温度计、比色温度计

l流量检测的方法（黄志尧老师）

直接法（也称容积法）&间接法（也称速度法）

节流式流量计（孔板，文丘里）、转子流量计、涡街流量计、涡轮流量计、电磁式流量计、超声波流量计、速度式流量计

l物位检测的方法（黄志尧老师）

静压式物位计、浮力式物位计、电容式物位计、超声波物位计、射线式物位计

l压力检测的方法（黄志尧老师则会问检测仪表方面的问题）

l液体式压力计：

单管、U型管（流体静力学原理）

l弹性式压力计：

弹簧管压力表、波纹管差压计（弹性元件受力变形的原理）

l物性型压力传感器：

应变式、压阻式、压电式压力传感器（压力作用下，敏感元件某些物性发生变化）

l电远传式压力仪表：

力平衡式压力变送器、电容式压力变送器

l时间常数是什么

应该是表示控制过程响应快慢的一个参数吧~~~

l什么是串级控制?

就是有两个控制器，其中一个控制器的输出用来改变另一个控制器的设定值，这样连接

起来的两个控制器称作“串级”控制。

两个控制器都各有各自的测量输入，但只有主控制器具有自己独立的设定值，副控制其

的输出信号送给被控制过程的执行器。

这样组成的系统叫串级控制系统

l什么叫过程控制?

过程控制：

物质流动、交换过程的控制

对生产工艺流程进行监控控制就是过程控制。

一般是讲自动化仪表的自动执行机构的，

涉及自动控制理论，传感器等的综合专业课~~~。

l控制系统的组成

被控对象、检测器（测量变送器）、控制器、执行器

l控制性能指标

（控制系统的评价标准？

具体指标？

（刘兴高老师）——关键词-稳定性）

评价标准：

设定值发生变化或受到扰动后能否再控制器的作用下克服干扰并准确、平稳、快速的稳定下来。

衰减比——稳定程度

超调量——最大动态偏差

具体指标余差——反应控制精度

调节时间、峰值时间、上升时间——快速性，灵敏性

稳定性、可靠性

l判断系统稳定性的几种方法？

劳斯判据、奈奎斯特判据、特征根在复平面上分布的情况

l线性系统以及非线性系统常见的稳定性分析方法（王宁老师）

线性：

劳斯判据、奈奎斯特判据、特征根在复平面上分布的情况

非线性：

相平面法、描述函数法、李雅普诺夫法

l内部稳定和外部稳定的区别？

内部稳定的系统外部一定稳定;外部稳定的系统不能保证内部稳定~~

l控制系统设计的步骤

（1）确定控制目标

（2）选择被控变量

（3）选择操作变量

（4）确定控制方案

（5）调节阀的选择：

（6）控制算法的选择

（7）控制系统的调试和投用

l前馈，反馈系统的区别

若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈（NegativeFeedback），若极性相同，则称为正反馈（PositiveFeedback）

前馈控制

反馈控制

扰动可测，但不要求被控量可测

被控量直接可测

超前调节，可实现系统输出的不变性（但存在可实现问题）

按偏差控制，存在偏差才能调节（滞后调节）

开环调节，无稳定性问题

闭环调节，存在稳定性问题

系统仅能感受有限个可测扰动

系统可感受所有影响输出的扰动

对于干扰与控制通道的动态模型，要求已知而且准确

对通道模型要求弱，大多数情况无需对象模型

对时变与非线性对象的适应性弱

对时变与非线性对象的适应性与鲁棒性强

l什么是反馈控制？

反馈：

指把系统（或环节）的输出信号直接或经过一些环节重新引回到输入端的做法

反馈控制：

即按照被控变量的反馈信息与输入量之间的偏差进行控制的方式~~

l正反馈的用途.

正反馈在系统中有“激励”或“放大”作用，因而在社会经济系统和生物系统中往往正、负

反馈作用都同时存在。

~~~

例如：

音响中的放大电路

l什么是前馈系统，有哪些应用场合，给划个图看看

就是直接利用测量到的扰动量去补偿扰动对被控变量的影响。

这种方法只能用于扰动量可以测量的场合。

l介绍一下均匀控制（苏宏业老师）

均匀控制是指控制目的而言，它可以如下定义：

对于一套控制系统，它能充分利用储罐的缓冲将一个变化剧烈的流量变换成一个变化平缓的流量，这种控制系统称为均匀控制系统。

lPID参数是怎么整定的？

---除了matlab在工业现场的方法也要了解（苏宏业老师）

（1）经验法

（2）临界比例度法：

首先将控制器的积分作用和微分作用除去，对应于某一KC值作小幅度的设定值阶跃扰动以获得临界情况下等幅振荡，可得到临界振荡周期PU和临界比例增益，然后根据经验法计算即可。

（3）衰减振荡法：

在一些不允许或不能得到临界振荡的地方。

（4）响应曲线法

l串级系统的主、副控制器的设定值是怎么来的？

（苏宏业老师）

主控制器的设定值应该是根据期望达到的控制目标来手动设定的；副控制器的设定值则是来自于主控制器的输出。

~~

l串级系统的主、副控制器的参数如何整定？

（苏宏业老师）

Step1:

先断开主回路，按单回路方式整定副调节器的PID参数。

Step2:

在主调节器为“手动”、副回路闭环的情况下，测试得到主回路广义对象的动态特性与相应特征参数。

Step3:

采用单回路调节参数的工程整定法（如动态响应法），确定主回路的PID参数。

l串级有几个执行器？

副回路设定值从哪里来？

（苏宏业老师）

一个执行器；副回路的设定值来自于主控制器的输出值。

l怎样获得阶跃响应？

（戴连奎老师）

给系统一个阶跃输入，得到的输出即是阶跃输出。

~~~怎么阶跃输入，设定值跳变？

l状态反馈是什么，在工程中有什么应用？

（戴连奎老师）

状态反馈：

是将系统的每一个状态变量乘以相应的反馈系数，然后反馈到输入端与参考输入相加形成的状态反馈控制律。

输出反馈：

是将系统的输出向量乘以相应的反馈系数，然后反馈到输入端与参考输入相加构成输出反馈律。

区别：

1、状态反馈是信息系统的一种完全反映；而输出反馈则是系统信息的一部分或不完全的地反映。

因而状态反馈能达到的性能，输出反馈则未必能达到。

2、状态反馈不改变能控性，可能改变能观性；而输出反馈均不改变能控性和能观性。

l状态变量反馈定义，对系统有什么要求

要求所有系统状态的信息都可以获得。

~~

l控制系统能控能观的物理概念

能控性和能观性是现代控制理论中两个根本性的概念。

它们是系统的两个基本结构特性，揭示了动力学系统关于内部的状态与系统输入、输出之间的关系。

能控性指的是控制作用u（t）影响系统状态变量x（t）的能力

能观性指的是由系统的输出y（t）反映系统的状态变量x（t）的能力

前者回答u（t）能否使x（t）作任意转移的问题；后者则回答能否通过y（t）的量来确定x（t）的问题

l一个工业过程（具体记不清了）如何选择流量阀的类型和量程范围？

（戴连奎老师）

调节阀流量特性的选择原则：

仅当对象特性近似线性而且阀阻比大于0.60以上（即调节阀两端的压差基本不变），才选择线性阀，如液位控制系统；其他情况大都应选择对数阀。

l举一个日常生活中自稳定的例子（戴连奎老师）

杯子中水溢出、平静的湖面投入石子后恢复

l简单说说选择控制系统，并与单回路比较。

（戴连奎老师）

定义：

选择性控制系统：

凡是在控制回路中引入了选择器的系统都可以称为选择性控制系统。

超驰控制是选择性控制的一种，又称为约束控制。

超驰控制特点：

被控变量类型不同，通常有两个以上的控制器，主要用于设备软保护。

区别：

超驰控制（选择控制）有2个被控变量，1个操纵变量；并根据重要性用1个操纵变量

控制其中的1个被控变量。

l什么是扰动？

（戴连奎老师）

扰动量──使输出量偏离所要求的目标，或者说妨碍达到目标，所作用的物理量。

扰动──使输出量偏离所要求的目标，或者说使系统产生不期望波动的物理量的变化。

关键词-变化