自控複習質料答案

2023-01-31 02:36:03 字數 2815 閱讀 7065

1、自動控制原理研究的內容是什麼?

1、已知乙個系統的結構及各種引數,分析系統在一

定輸入作用下的各種效能。

2、根據實際控制中對系統提出的效能要求,設計

或校正乙個系統。

2、自動控制系統的效能包括幾方面?暫態效能都包括什麼指標?各自反應系統什麼效能?

其大小都與那些引數有關?穩態效能反應系統什麼問題?其大小與什麼引數有關?

系統是否穩定決定於什麼?

自動控制系統的效能指標通常是指系統的穩定性、穩態效能、暫態效能。暫態效能包括最大超調量、上公升時間、過渡過程時間(或調節時間)、振盪次數。最大超調量 δ%輸出最大值xmax與輸出穩態值xc(∞)的相對誤差, 反映系統相對穩定性;上公升時間 tr系統的輸出量第一次到達輸出穩態值所對應的時間。

對於無振盪的系統常把輸出穩態值的10%到輸出穩態值的90%所對應的時間叫做上公升時間。反映系統過渡過程的快速性。過渡過程時間 ts系統的輸出量進入並一直保持在穩態輸值附近的允許誤差帶內所需的時間。

允許誤差帶寬度一般取穩態值的±2% ~±5%,反映系統過渡過程的快速性。振盪次數μ在調節時間ts內,輸出量在穩態值附近上下波動的次數,反映系統平穩性。

乙個反饋控制系統的穩態效能用穩態誤差來表示。系統穩態誤差的大小反應了系統的穩態精度,它表明了系統控制的準確程度。當系統從乙個穩態過渡到另乙個穩態,或系統受擾動作用又重新平衡後,系統可能會出現偏差,這種偏差稱為穩態誤差。

(穩態時系統實際輸出量和理想輸出量之間的差值)。

穩定的系統:乙個反饋控制系統,當擾動量(或給定量)發生變化時,輸出量將偏離原來的穩定值,產生偏差。通過反饋的作用,進行內部的自動調節,經過短暫的過渡過程,被控量又接近於或恢復到原來的穩態值,或按照新的給定量(或給定量的變化規律 )穩定下來,這時系統從原來的平衡狀態過渡到新的平衡狀態。

稱此系統為穩定的系統。

3、閉環系統和開環系統各自優缺點是什麼?閉環系統的工作過程是什麼?

開環控制的特點:結構簡單、成本低、工作易穩定、抗干擾能力差(精度不高)。

閉環控制的特點:精度高、抗干擾能力強、結構複雜、成本高。

給定環節:設定輸出量的給定值,直接影響輸出量的精度,

常用數字給定。

檢測裝置:檢測輸出量,並將其轉換為與給定量相同的物

理量。其精度直接影響系統的控制品質。

對其要求:精度高、反應靈敏、效能穩定。

比較環節:求給定量與反饋量的偏差。

放大環節:對偏差訊號放大,以滿足執行機構的需要。

校正環節:改善系統效能(對偏差訊號進行運算)。

4、開環傳遞函式和閉環傳遞函式分別是什麼量到什麼量間的傳遞?兩者之間的關係是什麼?它們和閉環特徵方程間的關係是什麼?

單回環系統:只有主反饋而沒有區域性反饋的系統。

開環傳遞函式是正向通道傳遞函式與反向通道傳遞函式的乘積。

閉環傳遞函式:在零初始條件下,系統輸出的拉氏變換與輸入的拉氏變換之比。

閉環傳遞函式——反映運動過程,代表系統的數學模型

開環傳遞函式——分析閉環系統效能的重要手段

5、根軌跡、開環幅相頻率特性和開環對數頻率特性各自是反映什麼的執行軌跡?針對各種曲線上的確定位置,能反應系統什麼問題?

根軌跡概念:系統開環傳遞函式中某一引數從零變到無窮大時,閉環系統特徵方程的根在 s 平面上變化的軌跡。

閉環特徵根(極點)的位置確定系統穩定性;閉環系統的零點、極點的位置和輸入訊號確定系統穩態效能和暫態效能。

當ω由0 ↗∞時,在復平面內w(jω)的向量終端將描繪出一條曲線,稱此曲線為系統或環節的幅相頻率特性——奈氏圖。(奈氏判據判斷系統的穩定性)

對數頻率特性是將頻率特性表示在對數座標中。(系統的穩定裕量)γ(ωc) 只與 ξ有關,而 δ% 也只與ξ有關,故γ(ωc) 反映系統相對穩定性。

6、對數幅頻特性低頻段、中頻段和高頻段各自反應系統什麼效能?希望各段什麼樣?

7、串聯超前校正的實質是什麼?利用串聯超前校正和串聯滯後校正提高系統的穩定裕量區別是什麼?

串聯超前校正的實質是改善中頻段特性,提高γ(ωc) 。滯後校正實質:利用滯後校正裝置造成中高頻段對數幅頻特性衰減,使穿越頻率減小,利用原系統的固

有超前特性,使相位裕量增加。

8、對取樣器的要求是什麼?任意乙個取樣脈衝序列f*(t)和其對應的連續訊號f(t)間的關係是什麼?取樣訊號的z變換,其中z-k代表什麼意思?

9、離散系統加保持器的作用是什麼?保持器的特性是什麼?加入保持器有可能使系統什麼效能降低?

10、脈衝傳遞函式和傳遞函式有何區別?求脈衝傳遞函式應注意什麼?

二、分析推理

1、如圖為直流發電機電壓控制系統,要求實現電壓恆定控制。試回答:(1)該系統是何種控制系統?

繪製結構框圖,並指出給定量、被控量、反饋量;(2)分析當負載電流(干擾訊號)增加時,系統如何保持發電機電壓恆定?

答:(1)閉環控制系統,給定量:電壓源u0,被控量:發電機,反饋量:發動機電樞兩端電壓。

u0→o→比例放大器→執行電機→可調電位器→發電機→

(2)當負載電流增大時,發電機電壓下降,電壓偏差增大,偏差電壓經過運算放大器後,控制可逆伺服電動機,帶動可調電阻器的滑動端使勵磁電流增大,使發電機的電壓增大,直至恢復到給定電壓的數值,實現電壓的恆定控制。

2、如圖為直流電動機轉速控制系統,要求實現轉速恆定控制。試回答:(1)該系統是何種控制系統?

繪製結構框圖,並指出給定量、被控量、反饋量;(2)分析當電動機負載(干擾訊號)增加時,系統如何保持電動機轉速恆定?

3、如圖為電加熱爐溫度控制系統,要求實現爐溫的恆定控制,試回答:(1)該系統是何種控制系統?繪製結構框圖,並指出給定量、被控量、反饋量;(2)分析當爐門頻繁開啟時(干擾訊號),系統如何保持爐溫恆定的?

4、p14-1-8

5、已知原系統傳遞函式,若加入比例係數為kc的負反饋,試分析對系統的穩態效能和動態效能有何影響。

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