简答题

31.稳定性:指动态过程的振荡倾向和系统能够恢复平稳状态的能力32.理想微分环节:.输出变量正比于输入变量的微分（或)()(0txktxi）33.调整时间:系统响应曲线达到并一直保持在允许衰减范围内的最短时间34.正穿越:当乃氏图随增加逆时针从第二象限越过负实轴向第三象限去时，叫正穿越。35.根轨迹:指当系统某个参数（如开环增益K）由零到无穷大变化时，闭环特征根在s平面上移动的轨迹。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。da: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。37.一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？da: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t＝T（2.5分）；或在t＝0处曲线斜率k＝1/T，ts＝（3~4）T38.什么是主导极点？主导极点起什么作用，请举例说明。da: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。39.什么是偏差信号？什么是误差信号？它们之间有什么关系?da: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。（1.5分）两者间的关系：sHsEs，当1sH时，sEs40.根轨迹的分支数如何判断？举例说明。da: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。31.数学模型：如果一物理系统在信号传递过程中的动态特性能用数学表达式描述出来，该数学表达式就称为数学模型。32.反馈元件：用于测量被调量或输出量，产生主反馈信号的元件。33.最大超调量：二阶欠阻尼系统在单位阶跃输入时，响应曲线的最大峰值与稳态值的差。34.频率响应：系统对正弦输入的稳态响应。35.幅值裕量：在频率为相位交界频率g时，开环幅频特性)()(ggjHjG的倒数称为系统的幅值裕度，)()(1gggjHjGK。36.开环控制系统和闭环控制系统的主要特点是什么？答：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.如何用实验方法求取系统的频率特性函数？答：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.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？答：0型系统的幅频特性曲线的首段高度为定值，20lgK0（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ω1＝K1（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ω1＝K239.根轨迹与虚轴的交点有什么作用?举例说明。答：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.系统闭环零点、极点和性能指标的关系。答：.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，则复数极点最好设置在s平面中与负实轴成45夹角线以内；（1分）3)离虚轴的闭环极点对瞬态响应影响很小，可忽略不计；（1分）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；（1分）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。（1分）31.自动控制：在没有人直接参与的情况下，使被控对象的某些物理量准确地按照预期规律变化。32.传递函数：传递函数的定义是对于线性定常系统,在零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入的拉氏变换之比。33.瞬态响应：系统在某一输入信号的作用下其输出量从初始状态到稳定状态的响应过程。34.最小相位传递函数：在右半s平面上无极点和零点的传递函数称为最小相位传递函数。35.复现频率：在允许误差范围内的最高工作频率。36.方块图变换要遵守什么原则，举例说明。答：1)各前向通路传递函数的乘积保持不变。（2分）2)各回路传递函数的乘积保持不变。37.试说明延迟环节sesG)(的频率特性，并画出其频率特性极坐标图。答：其极坐标图为单位圆，随着从0变化，其极坐标图顺时针沿单位圆转无穷多圈。（2.5分）38.如何减少系统的误差?答：可采用以下途径：1)提高反馈通道的精度，避免引入干扰;（1.5分）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;（2分）3）采用复合控制对误差进行补偿。（1.5分）39.开环不稳定的系统，其闭环是否稳定？举例说明。答：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.高阶系统简化为低阶系统的合理方法是什么？答：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、极点在数值上相近，则可将该零、极点一起小调，称为偶极子相消31.最优滤波：当输出已知时，确定系统，以识别输入或输出的有关信息称为最优滤波32.积分环节：输出变量正比于输入变量的积分（或dttxktxi)()(0）33.极坐标图：是反映频率响应的几何表示。34.相位裕量：在为剪切频率c时，相频特性ggjHjG距-180线的相位差称为相位裕量。35.根轨迹的起始角：指起于开环极点的根轨迹在起点处的切线与水平线正方向的夹角。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。答：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，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？答：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。38.用文字表述系统稳定的充要条件。并举例说明。答：系统特征方程式的所有根均为负实数或具有负的实部。(3分)或:特征方程的根均在根平面（复平面、s平面）的左半部。或: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.在保证系统稳定的前提下，如何来减小由输入和干扰引起的误差？答：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。（2.5分）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40.根轨迹的渐近线如何确定？答：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)31.延迟时间：响应曲线从零上升到稳态值的50%所需要的时间。32.比例环节：在时间域里，输入函数成比例，即：tkxtxi033.稳态响应：时间t趋于无穷大时，系统输出的状态，称为系统的的稳态响应。34.闭环截止频率：响应从稳态值的10％上升到稳态值的90％所需的时间。35.位置误差：指输入时阶跃信号时所引起的输出位置上的误差。36.对于受控机械对象，为得到良好的闭环机电性能，应该注意哪些方面？答：较高的谐振频率（1.5分），适当的阻尼（1.5分），高刚度（1分），较低的转动惯量37.评价控制系统的优劣的时域性能指标常用的有哪些？每个指标的含义和作用是什么？答：最大超调量：单位阶跃输入时，响应曲线的最大峰值与稳态值之差；反映相对稳定性；（1分）调整时间：响应曲线达到并一直保持在允许误差范围内的最短时间；反映快速性；（1分）峰值时间：响应曲线从零时刻到达峰值的时间。反映快速性；（1分）上升时间：响应曲线从零时刻到首次到达稳态值的时间。反映快速性；（1分）振荡次数：在调整时间内响应曲线振荡的次数。反映相对稳定性。（1分）38.写出画伯德图的步骤。答：1)将系统频率特性化为典型环节频率特性的乘积。（2分）2)根据组成系统的各典型环节确定转角频率及相应斜率，并画近似幅频折线和相频曲线（2分）3）必要时对近似曲线做适当修正。39.系统的误差大小和系统中的积分环节多少有何关系？举例说明。答：由静态误差系数分析可知，在输入相同的情况下，系统的积分环节越多，型次越高，稳态误差越小（3分）。举例说明(2分)略，答案不唯一40.为什么串联滞后校正可以适当提高开环增益，而串联超前校正则不能?答：串联滞后校正并没有改变原系统最低频段的特性，故对系统的稳态精度不起破坏作用。相反，还允许适当提高开环增益，改善系统的稳态精度（2.5分）；而串联超前校正一般不改善原系统的低频特性，如果进一步提高开环增益，使其频率特性曲线的低频段上移，则系统的平稳性将下降。31.随动系统：被调量随着给定量(或输入量)的变化而变化的系统就称为随动系统。32.死区：死区也称不敏感区，通常以阈值、分辨率等指标衡量。33.振荡次数：在调整时间ts内响应曲线振荡的次数。34.快速性：指当系统输出量与给定的输入量之间产生偏差时，消除这种偏差过程的快速程度。35.根轨迹的分离点：几条根轨迹在s平面上相遇后又分开的点。36.如何求取系统的频率特性函数？举例说明。答：由系统的微分方程；(1分)由系统的传递函数；(1分)通过实验的手段。(1分)例略（2分）答案不唯一37.为什么二阶振荡环节的阻尼比取=0.707较好，请说明理由。答：当固有频率一定时，求调整时间的极小值，可得当=0.707时，调整时间最短，也就是响应最快(3分)；又当=0.707时，称为二阶开环最佳模型，其特点是稳定储备大，静态误差系数是无穷大。(2分)38.设开环传递函数10)1)((10)(sssG，试说明开环系统频率特性极坐标图的起点和终点。答：8.arctan1.0arctan)(100110)(22A(2.5分)0)0(1)0(0A180)(0)(A(2.5分)39.串联校正中，超前、滞后校正各采用什么方法改善了系统的稳定性？答：对超前校正，由于正斜率、正相移的作用，使截止频率附近的相位明显上升，增大了稳定裕度，提高了稳定性。(2.5分)而滞后校正是利用负斜率、负相移的作用，显著减小了频宽，利用校正后的幅值衰减作用使系统稳定。(240.绘制根轨迹的基本法则有哪些?答：根轨迹的起点与终点；(1分)分支数的确定；(1分)根轨迹的对称性；(1分)实轴上的轨迹；(1分)根轨迹的渐近线；(1分)答案不唯一31.奇点：奇点即平衡点，是系统处于平衡状态相平面上的点。32.比较元件：用来比较输入信号与反馈信号之间的偏差的元件。33.上升时间：响应从稳态值的10％上升到稳态值的90％所需的时间34.负反馈：把运动的结果所决定的量作为信息再反馈回控制仪器中35.加速度误差：指输入为匀加速度信号时所引起的输出位置上的误差。36.时域分析的性能指标，哪些反映快速性，哪些反映相对稳定性？答：上升时间、峰值时间、调整时间、延迟时间反映快速性(2.5分