自动控制末试卷

南京高等职业技术学校2009年2010第 一 学期期末考试（A）班级 课程 自动控制原理 考试题（开卷）系 电气系 班级 姓名 学号 题号一二三四五六七八九十总分得分一、 填空题（每题3分，共45分）1、反馈控制是这样一种控制过程，它能够在 的情况下，力图减小系统的输出量与参考输入量（也称参据量）（或者任意变化的希望的状态）之间的 ，而且其工作正是基于这一偏差基础之上的。在这里，反馈控制仅仅是对 （既那些预先无法知道的扰动）而设计的，因为对于可以预计的或是已知的扰动来说，总是可以在系统加以校正的，因而对于他们的测量是完全不必要的。 2、随动系统是一种 系统，在这种系统中，输出量是 。因此，随动系统这个术语，与位置（或速度或加速度）控制系统是同义语。在现代工业中，广泛采用者随动系统。例如，采用程序指令的机床的全自动化操作，就可以应用随动系统来完成。 3、过程控制系统 当自动调整系统的输出量是 等这样一些变量时，就叫过程控制系统。 4、反馈 把取出的输出量送回输入端，并与 的过程，称为反馈。若反馈的信号与输入信号相减，使产生的偏差越来越小，则称为负反馈；反之，则称为 。反馈控制 就是采用 进行控制的过程，而且由于引入了被反馈量的反馈信息，整个控制过程成为闭合的，因此反馈控制也称为 。 5、控制系统是由 等组成。数学模型： 在分析和设计系统时，了解这些砖砖瓦瓦的工作原理及运动过程是很重要的，更重要的是深入研究它们的 ，正确列写出它们的数学表达式。我们把描述的数学表达式叫做系统或元件的 模型。6、建立系统数学模型的几个步骤：1建立 模型。2、列写 方程。利用适当的物理定律（如牛顿定律、基尔霍夫电流和电压定律、能量守恒定律）等。3、选定系统的 （仅在建立状态模型时要求），消去中间变量，建立适当的输入输出模型或状态空间模型。7、频率响应法还具有如下特点：（1）频率特性具有明确的 意义，它可以用 的方法来确定，这对于难以列写微分方程式的元部件或系统来说，具有重要的实际意义。（2）由于共6页频率响应法主要通过 的图形对系统进行分析，因而具有形象直观和计算量少的特点。（3）频率响应法不仅适用于线性定常系统，而且还适用于传递函数不是有理数的纯滞后系统和部分非线性系统的分析。8、频率特性的基本概念：频率特性又称频率响应，它是系统（或元件）对 信号的响应特性。设线性系统的输入为一频率为的正弦信号，在稳态时，系统的输出具有和输入 的正弦函数，但其 一般均不同于输入量，且随着输入信号 的变化而变化，9、频率特性的表示法：(1) 图(Bode diagram or logarithmic plot)。(2) 图(Log-magnitude versus phase plot)。10、对数频率特性。对数频率特性曲线，由两张图组成：一张是对数 ，它的纵坐标为，单位是分贝，用符号表示。常用表示。另一张是 图。它的纵坐标为()，两张图的纵坐标均按线性分度，横坐标是角速率，采用分度(为了在一张图上同时能展示出频率特性的低频和高频部分)。故坐标点不得为零。1到10的距离等于10到100的距离，这个距离表示10倍频程，用dec表示。11、极坐标图(Polar plot)，幅相频率特性曲线，幅相曲线频率特性是复数。可用 和 的向量表示。当输入信号的频率变化时，向量的幅值和相位也随之作相应的变化，其端点在复平面上移动的 称为极坐标图。这种图形主要用于对闭环系统稳定性的研究，奈奎斯特(N.Nyquist)在1932年基于极坐标图阐述了反馈系统稳定性的论证。利用开环频率特性研究闭环系统的稳定性，而不必解出特征根。为纪念他对控制系统作出的贡献，这种图又名 ，简称奈氏图。12、典型环节j比例环节 k惯性环节 l一阶微分环节 m振荡环节 ；n二阶微分环节 ；o积分环节 ；p微分环节 ；13、劳斯稳定判据就是这种间接的方法（不用 ，因为求根很复杂），它是由劳斯于1877年首先提出的。有关劳斯判据自身的数学论证。j如果劳斯表中第一列的系数均为正值，则其特征方程式的根都在S的 ，相应的系统是 的。k如果劳斯表中第一列系数的符号有变化，其变化的次数等于该特征方程式的根在S的右半平面上的个数，相应的系统为不稳定。14、在应用劳斯判据时，有可能会碰到以下两种特殊情况。劳斯表某一行中的 ，而该行的其余各项不等于零或没有余项，这种情况的出现使劳斯表无法继续往下排列。解决的办法是以一个 来代替为零的这项，据此算出其余的各项，完成劳斯表的排列。若劳斯表 的符号有变化，其变化的次数就等于该方程在S右半平面上 ，相应的系统为不稳定。如果第一列上面的系数与下面的系数符号相同，则表示该方程中有一对共轭虚根存在，相应的系统也属不稳定。共6页15、稳定性的定义控制系统稳定性的严格定义和理论阐述是由俄国学者李雅普诺夫于1892年提出的，它主要用于判别时变系统和非线性系统的稳定性。设一线性定常系统原处于某一平衡状态，若它瞬间受到某一 而偏离了原来的平衡状态，当此扰动撤消后，系统仍能回到原有的平衡状态，则称该系统是稳定的。反之，系统为不稳定。由此可知：线形系统的稳定性取决于系统的 （结构、参数），与系统的 无关。 二、简答题 （每题8分，共16分）1、什么是过程控制系统 2、反馈控制系统的基本组成共6页三、计算题（每题8分，共24分）1、图2-1为由一RC组成的四端无源网络。试列写以U1（t）为输入量，U2(t)为输出量的网络微分方程。2、已知一调速