东北大学自动控制原理必备课后简答

第一章1.什么是自动控制系统？自动控制系统的基本组成部分是什么？每个链接扮演什么角色？1)一种控制系统，它能使生产过程或其它过程根据所需的法律或预定程序进行，而无需直接参与。2)第六部分：控制对象：被控制的设备或过程；执行机构：直接作用于受控对象，使受控量达到要求值；用于检测受控量的检测装置；给定链接：设置受控数量给定值的设备；比较环节：将检测到的控制量与给定的量进行比较，以确定两者之间的偏差；中间环节：一般来说，它是一个放大环节，将偏差信号转换成适合控制执行机构执行的信号。2.试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点1)工作原理：开环控制系统不能检测错误或纠正错误。控制精度和干扰抑制性能相对较差，并且对系统参数的变化敏感。闭环控制系统可以基于检测误差，因此具有很强的抗干扰性能。2)结构组成：开环系统无检测设备，组成简单。由于增加了纠正偏差的环节，闭环系统的成本较高。3)稳定性：开环控制系统的稳定性相对容易解决。闭环系统中反馈回路的引入增加了系统的复杂性。系统的瞬态过程是什么？对于一般控制系统，当给定的量或扰动突然增加到一定值时，输出的瞬态过程是什么？1)系统需要经历的从一个稳定状态到另一个稳定状态的过渡过程。2)单调过程；衰减振荡过程；连续振荡过程；发散振荡过程。第二章1.系统的数学模型是什么？自动控制系统中常见的数学模型是什么？1)描述系统因果关系的数学表达式2)微分方程、传递函数、状态方程、传递矩阵、结构框图和信号流程图。2.简述用解析法编制自动控制系统动态微分方程的步骤。1)确定系统的输入量和输出量；2)从系统的输入端开始，沿信号传输方向，根据组成系统的各部件的相关物理规律，依次列出各部件或环节的微分方程。3)消除中间变量，建立仅由输入和输出及其导数组成的微分方程。3.什么是小偏差线性化？这种方法能解决什么样的问题？它是在工作点将一个非线性函数展开成泰勒级数，去掉二阶以上的高阶项，得到一个线性化方程来代替原来的非线性函数。总之，某一点的切线被用来代替原来的非线性曲线4.什么是传递函数？定义传递函数的先决条件是什么？你为什么附加这个条件？传递函数的特征是什么？1)在零初始条件下，输出拉普拉斯变换与输入拉普拉斯变换的比值。2)当初始条件为零时3)在零初始条件下，传递函数与微分方程一致4) 1。传递函数是复变量S的有理真分数，并且具有复变量函数的所有性质；所有系数都是实数。2.传递函数是用系统参数表示输出和输入之间关系的表达式。它仅取决于系统或组件的结构和参数，与输入形式无关，不反映系统内部的任何信息。3.传递函数类似于微分方程。4.传递函数的拉普拉斯逆变换是系统的单位脉冲响应。6.自动控制系统中有哪些典型的环节？它们的传递函数是什么？比例环节、积分环节、微分环节、惯性环节、振荡环节、延迟环节7.二阶系统是一个振荡环节，对吗？为什么？当阻尼比是0比1时，它是一个摆动连杆，否则它不是一个摆动连杆。8.系统的动态结构图是什么？它的等效变换原理是什么9.什么是系统的开环传递函数？什么是系统的闭环传递函数？当给定的量和扰动同时作用于系统时，如何计算系统的输出？系统的开环传递函数是正向路径传递函数和反馈路径传递函数的乘积。系统的闭环传递函数是输出拉普拉斯变换与输入拉普拉斯变换的比值。当给定的量和扰动同时作用于系统时，系统的输出用叠加原理计算。11.对于某一自动控制系统，其微分方程、传递函数和结构图的形式将是独特的。这样对吗？为什么？不是真的。第三章1.如何定义控制系统的时域指标？动态性能指标和稳定性能指标2.系统的动态过程和系统的极点之间有什么对应关系？1)为了保证系统的稳定性，闭环极点必须分布在S平面的左半部分；2)磁极离虚轴越远，系统的调整时间越短。3)远离虚轴的闭环极点对瞬态响应的影响越小。3.系统的时间常数如何影响其动态过程？4.提高系统的阻尼比对系统有什么影响？过冲减少，振荡次数减少，调整时间短，动态质量提高5.主导极点是什么？主导极点在系统分析中扮演什么角色？最靠近虚轴的极点，实部小于其他极点实部的0.2倍，附近没有零点。如果有一对共轭主极点，高阶系统可以近似地作为二阶系统来分析。系统稳定的条件是什么？所有闭环特征值都分布在S平面虚轴的左侧7.系统的稳定性与什么有关？线性系统的稳定性取决于系统本身的固有特性8.与系统稳定性误差相关的因素有哪些？系统结构、系统参数和输入形式。9.如何降低系统的稳态误差？开环放大系数增加，系统阶数增加，并引入前馈控制。第四章1.根轨迹法适用于什么样的系统分析？闭环系统2.为什么系统的开环零点和开环极点可以用来画出闭环系统的根轨迹？闭环特性方程和开环传递函数可以用1 wk=0表示。闭环特征根的许多特征与开环零阶点密切相关。第五章1.在设计和设计系统时，时域和频域分析的主要区别是什么？时域分析以时间轴为坐标来表示动态信号之间的关系。频域分析是以频率轴为坐标来改变要表达的信号。2.用时域方法分析和设计系统的主要优点是什么？不必直接求解系统的微分方程，而是间接地揭示系统的时域性能。它可以方便地显示系统参数对系统性能的影响，并可以进一步指示如何设计校正。3.奈的稳定性标准的本质是什么？4.尝试描述二阶系统的闭环频率特性与时域中相应步骤之间的关系。5.尝试定性地描述波德图的每一段与时域指标之间的对应关系。第六章1.什么是系统校正？系统校准的方法有哪些？根据具体生产过程的工艺要求，设计了控制系统，使其性能指标满足工艺要求。根据校正装置与系统不可变部分之间的连接方式，通常有三种基本校正模式：串联校正、反馈校正(也称为并联校正)和前馈校正。2.尝试解释超前网络和滞后网络的频率特性，以及它们各自的特性是什么？超前网络：在系统中增加一个相位超前校正装置，使相位超前于交叉频率，以增加相位裕量。磁滞网络：在低频带增加增益迟滞校正：如果系统稳定且具有令人满意的动态响应，但稳态误差太大，则必须增加低频带增益以降低稳态误差，同时尽可能保持中频带和高频带的特性不变。4.如果相位滞后网络的相位角滞后，为什么可以用它来改善系统的相位裕度？引入积分控制的主要目的是提高系统的无差性，从而消除或减少稳态误差，从而提高系统的稳态性能。5.反馈校正的基本原则是什么？反馈校正环路增益的适当选择使得校正后的性能主要由校正设备来确定，并且与被反馈校正设备包围的系统的固有特性无关。6.尝试解释本地反馈对系统的主要影响。消除了被反馈校正包围的系统部分的不可变部分的参数波动对系统控制功能的影响。为什么在校正网络中很少使用纯差分链路？虽然纯微分校正能反映误差变化趋势，但不能反映稳态误差。复合校正中补偿的基本原则是什么？通过设计用于输入补偿的前馈校正装置Wc(s)，输出可以更好地跟踪输入的变化。第七章什么是非线性系统？它的特点是什么？具有非线性特征的系统称为非线性系统特征：(1)稳定性：除了系统的结构和参数外，非线性系统的稳定性与系统的初始偏差密切相关。(2)运动形式：非线性系统的动力响应不符合叠加原理。(3)自振荡：自振荡可能发生在非线性系统中。常见的非线性特征是什么？不敏感区(死区)饱和间隙摩擦继电器的特性(带后环的继电器特性)非线性系统的分析和设计方法是什么？相平面法和描述函数法描述函数分析的本质是什么？试着描述函数的概念及其计算方法。通过在正弦信号的作用下对非线性特性的输出进行谐