自动控制原理简答题学习资料Word格式.docx

1、零初始条件下，输出离散时间信号的z变换与输入离散信号的变换之比，即。56、Nyquist判据（或奈氏判据）：当由-变化到+时， Nyquist曲线（极坐标图）逆时针包围（-1，j0）点的圈数N，等于系统G（s）H（s）位于s右半平面的极点数P ，即N=P，则闭环系统稳定；否则（NP）闭环系统不稳定，且闭环系统位于s右半平面的极点数Z为：Z=P-N57、程序控制系统: 输入信号是一个已知的函数，系统的控制过程按预定的程序进行，要求被控量能迅速准确地复现输入，这样的自动控制系统称为程序控制系统。58、稳态误差：对单位负反馈系统，当时间t趋于无穷大时，系统对输入信号响应的实际值与期望值（即输入量）之

2、差的极限值，称为稳态误差，它反映系统复现输入信号的（稳态）精度。59、尼柯尔斯图（Nichocls图）：将对数幅频特性和对数相频特性画在一个图上，即以（度）为线性分度的横轴，以 l（）=20lgA（）（db）为线性分度的纵轴，以为参变量绘制的（） 曲线，称为对数幅相频率特性，或称作尼柯尔斯图（Nichols图）60、零阶保持器：零阶保持器是将离散信号恢复到相应的连续信号的环节，它把采样时刻的采样值恒定不变地保持（或外推）到下一采样时刻。61、状态反馈设系统方程为，若对状态方程的输入量取，则称状态反馈控制。四.简答题62、常见的建立数学模型的方法有哪几种？各有什么特点？有以下三种：（1）机理分析

3、法：机理明确，应用面广，但需要对象特性清晰,（2）实验测试法：不需要对象特性清晰，只要有输入输出数据即可，但适用面受限,（3）以上两种方法的结合:通常是机理分析确定结构，实验测试法确定参数，发挥了各自的优点，克服了相应的缺点63、PD属于什么性质的校正？它具有什么特点？超前校正。可以提高系统的快速性，改善稳定性64、幅值裕度，相位裕度各是如何定义的？ , 65、典型的非线性特性有哪些？饱和特性、回环特性、死区特性、继电器特性66、举例说明什么是闭环系统？既有前项通道，又有反馈通道，输出信号对输入信号有影响，存在系统稳定性问题。单调发散单调收敛68、减小系统在给定信号或扰动信号作用下的稳态误差的

4、方法主要有那些？、保证系统中各环节（或元件）的参数具有一定的精度及线性性；、适当增加开环增益或增大扰动作用前系统前向通道的增益；、适当增加系统前向通道中积分环节的数目；、采用前馈控制（或复合控制）。69、连续控制系统或离散控制系统稳定的充分必要条件是什么？连续控制系统稳定的充分必要条件是闭环极点都位于S平面左侧；离散控制系统稳定的充分必要条件系统的特性方程的根都在Z平面上以原点为圆心的单位圆内。70、非线性系统和线性系统相比，有哪些特点?非线性系统的输入和输出之间不存在比例关系，也不适用叠加定理；非线性系统的稳定性不仅与系统的结构和参数有关，而且也与它的初始信号的大小有关；非线性系统常常会产生

5、自振荡。71、自动控制系统的数学模型有哪些?自动控制系统的数学模型有微分方程、传递函数、频率特性、结构图。72、定值控制系统、伺服控制系统各有什么特点？定值控制系统为给定值恒定，反馈信号和给定信号比较后控制输出信号；伺服控制系统为输入信号是时刻变化的，输入信号的变化以适应输出信号的变化。73、从元件的功能分类，控制元件主要包括哪些类型的元件？控制元件主要包括放大元件、执行元件、测量元件、补偿元件。74、对于最小相位系统而言，若采用频率特性法实现控制系统的动静态校正，静态校正的理论依据是什么？动校正的理论依据是什么？静态校正的理论依据：通过改变低频特性，提高系统型别和开换增益，以达到满足系统静态

6、性能指标要求的目的。动校正的理论依据：通过改变中频段特性，使穿越频率和相角裕量足够大，以达到满足系统动态性能要求的目的。75、在经典控制理论中用来分析系统性能的常用工程方法有那些？分析内容有那些？常用的工程方法：时域分析法、根轨迹法、频率特性法；分析内容：瞬态性能、稳态性能、稳定性。76、用状态空间分析法和用传递函数描述系统有何不同？传递函数用于单变量的线性定常系统，属于输入、输出的外部描述，着重于频域分析；状态空间法可描述多变量、非线性、时变系统，属于内部描述，使用时域分析。1滞后超前串联校正改善系统性能的原因。1惯性环节在什么条件下可以近似为比例环节。2列举3种非线性系统与线性系统特性的不

7、同之处。3现实中，真实的系统都具有一定程度的非线性特性和时变特性，但是理论分析和设计经常采用线性时不变模型的原因。4零阶保持器传递函数中是否包含积分环节？为什么？36.为什么说物理性质不同的系统，其传递函数可能相同 ? 举例说明。37.一阶惯性系统当输入为单位阶跃函数时，如何用实验方法确定时间常数T ？其调整时间ts和时间常数T有何关系，为什么？38.什么是主导极点？主导极点起什么作用，请举例说明。39.什么是偏差信号？什么是误差信号？它们之间有什么关系?40.根轨迹的分支数如何判断？举例说明。36.传递函数是线性定常系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比，它通常不能表明系统的物理特性和物理结

8、构，因此说物理性质不同的系统，其传递函数可能相同。（3分）举例说明（2分）略，答案不唯一。37.常用的方法（两方法选1即可）：其单位阶跃响应曲线在 0.632（2.5分）稳态值处，经过的时间tT（2.5分）；或在 t0处曲线斜率 k1/T，ts（34）T38.高阶系统中距离虚轴最近的极点，其附近没有零点，它的实部比其它极点的实部的1/5还小，称其为主导极点。（2分）将高阶系统的主导极点分析出来，利用主导极点来分析系统，相当于降低了系统的阶数，给分析带来方便。（2分）举例说明（1分）略，答案不唯一。39.偏差信号：输入信号与反馈信号之差；（1.5分）误差信号：希望的输出信号与实际的输出信号之差。

9、（1.5分）两者间的关系：，当时，（2分）40.根轨迹S平面止的分支数等于闭环特征方程的阶数，也就是分支数与闭环极点的数目相同（3分）。举例说明（2分）略，答案不唯一。36.开环控制系统：是没有输出反馈的一类控制系统。其结构简单，价格低，易维修。精度低、易受干扰。（2.5分）闭环控制系统：又称为反馈控制系统，其结构复杂，价格高，不易维修。但精度高，抗干扰能力强，动态特性好。37.答案不唯一。例如：即在系统的输入端加入一定幅值的正弦信号，系统稳定后的输入也是正弦信号，（2.5分）记录不同频率的输入、输出的幅值和相位，即可求得系统的频率特性。38.0型系统的幅频特性曲线的首段高度为定值，20lgK

10、0（2分）1型系统的首段-20dB/dec，斜率线或其延长线与横轴的交点坐标为1K1（1.5分）2型系统的首段-40dB/dec，斜率线或其延长线与横轴的交点坐标为1K2（1.5分）39.根轨迹与虚轴相交，表示闭环极点中有极点位于虚轴上，即闭环特征方程有纯虚根，系统处于临界稳定状态，可利用此特性求解稳定临界值。（3分）举例，答案不唯一。如求开环传递函数G（s）=K/（s（s+1）（s+2）的系统稳定时的K值。根据其根轨迹与虚轴相交的交点，得到0K6。40.1）当控制系统的闭环极点在s平面的左半部时，控制系统稳定；（1分）2）如要求系统快速性好，则闭环极点越是远离虚轴；如要求系统平稳性好，则复数

11、极点最好设置在s平面中与负实轴成45夹角线以内；3）离虚轴的闭环极点对瞬态响应影响很小，可忽略不计；4）要求系统动态过程消失速度快，则应使闭环极点间的间距大，零点靠近极点。即存5）在偶极子；5）如有主导极点的话，可利用主导极点来估算系统的性能指标。36.开环控制系统和闭环控制系统的主要特点是什么？37.如何用实验方法求取系统的频率特性函数？38.伯德图中幅频特性曲线的首段和传递函数的型次有何关系？39.根轨迹与虚轴的交点有什么作用?40.系统闭环零点、极点和性能指标的关系。36. 1）各前向通路传递函数的乘积保持不变。2）各回路传递函数的乘积保持不变。 （2分）37.其极坐标图为单位圆，随着从

12、0 变化，其极坐标图顺时针沿单位圆转无穷多圈。（2.5分）图略。（2.5分） 38.可采用以下途径：1）提高反馈通道的精度，避免引入干扰;2）在保证系统稳定的前提下，对于输入引起的误差，可通过增大系统开环放大倍数和提高系统型次减小。对于干扰引起的误差，可通过在系统前向通道干扰点前加积分增大放大倍数来减小;3）采用复合控制对误差进行补偿。39.开环不稳定的系统，其闭环只要满足稳定性条件，就是稳定的，否则就是不稳定的。（3分）举例说明答案不唯一略。40.保留主导极点即距虚轴最近的闭环极点，忽略离虚轴较远的极点。一般该极点大于其它极点5倍以上的距离；（2.5分）如果分子分母中具有负实部的零、极点在数

13、值上相近，则可将该零、极点一起小调，称为偶极子相消（2.5分） 36. 方块图变换要遵守什么原则，举例说明。37.试说明延迟环节的频率特性，并画出其频率特性极坐标图。38.如何减少系统的误差?39.开环不稳定的系统，其闭环是否稳定？40. 高阶系统简化为低阶系统的合理方法是什么？36.自动控制理论分为“经典控制理论”和“现代控制理论”，（1分）“经典控制理论”以传递函数为基础（1分），以频率法和根轨迹法为基本方法，（2分）“现代控制理论”以状态空间法为基础，（1分）。37.要减小最大超调量就要增大阻尼比（2分）。会引起上升时间、峰值时间变大，影响系统的快速性。（3分） 38.系统特征方程式的所有根均为负实数或具有负的实部。或:特征方程的根均在根平面（复平面、s平面）的左半部。系统的极点位于根平面（复平面、s平面）的左半部举例说明（2分）略，答案不唯一39.对于输入引起的误差，可通过增大系统开环放大倍数和提高系统型次减小。对于干扰引起的误差，可通过在系统前向通道干扰点前加积分增大放大倍数来减小（2.5分）。40.如果开环零点数m小于开环极极点数n，则（n-m）趋向无穷根轨迹的方位可由渐进线决定。（2.5分）渐进线与实轴的交点和倾角为:（ 2.5分）36. 简要论述自动控制理论的分类及其研究基础、研究的方法。37.二阶系统的性能指标中，如要减小最大超调量，对其它性能有何影响？38.