机械工程控制基础复习资料(2)

2019-03-09 16:28

3.什么叫校正(或补偿)?

答:所谓校正(或称补偿)就是指在系统中增加新的环节或改变某些参数,以改善系统性能的方法。

4.请简述顺馈校正的特点。

答:顺馈校正的特点是在干扰引起误差之前就对它进行近似补偿,以便及时消除干扰的影响。

5.传递函数的主要特点有哪些? 答:

a传递函数反映系统本身的动态特性,只与本省参数和结构有关,与外界输入无关;

b对于物理可实现系统,传递函数分母中s的阶数必不小于分子中s的阶数; c传递函数不说明系统的物理结构,不同的物理结构系统,只要他们的动态特性相同,其传递函数相同。

6.在系统校正中,常用的性能指标有哪些?

答:a.时域性能指标,它包括瞬态性能指标(即上升时间、峰值时间、最大超调量、调整时间等)和稳态性能指标(即稳态误差)。b.频域性能指标,它包括相位裕量、幅值裕量、频宽等。

7.求拉氏反变换的方法有哪些?

答:a.查表法;b.有理函数法;c.部分分式法。

8.简述二阶欠阻尼系数ζ,wn与性能指标Mp(超调量)、ts(调整时间)的关系。 答:二阶欠阻尼系统若ζ不变,增大(或减小)wn,则超调量Mp不变,调整ts减小(或增大);若wn不变,增大(或减小)ζ,则超调量Mp减小(或增大),调整ts减小(或增大)。 a.增大wn有利;b. ζ<0.4严重超调,ζ>0.8较为迟钝;c. ζ=0.7为最佳阻尼比。

9.简述串联超前校正环节的作用。

答;串联校正环节增大了相位裕量,加大了带宽,这就意味着提高了系统的相对稳定性,加快了系统的响应速度,使过渡过程得到显著改善。但由于系统的增益和型次都为变化,所以稳定精度变化不大。

10.传递函数的典型环节主要有哪几种? 答;a.比列环节K; b.积分环节1/s; c.微分环节s,

d.惯性环节1/(Ts+1); e.一阶微分环节Ts+1; f.振荡环节;

g.二阶微分环节; h.延时环节e-ss。

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11.什么叫系统分析?

答:当系统已定,并且输入知道时,求出系统的输出(响应),并通过输出来研究系统本身的有关问题。

12.对数坐标图的主要优点有哪些? 答:

a.可以将幅值相乘转化为幅值相加;

b.可采用渐近线近似的作图方法绘制对数幅频图; c.对数分度有效地扩展了频率范围。

13.简述拉氏反变换中部分分式法的步骤。

答:部分分式法是通过代数运算,先将一个复杂的象函数化为数个简单的部分分式之和,再分别求出各个分式的原函数,总的原函数即可求得。

14.影响系统稳态误差的因素有哪些?

答:有系统的类型、开环增益和输入信号。

15.什么叫机械系统的动柔度和动刚度?

答:若机械系统的输入为力,输出为位移(变形),则机械系统的频率特性就是机械系统的动柔度;机械系统的频率特性的倒数就是机械系统的动刚度。

16.对控制系统的基本要求是什么?

答:基本要求有:机械系统的稳定性、响应的快速性和响应的准确性等。其中系统的稳定性是控制系统工作的首要条件。在参数已知的情况下分析和评定系统的稳定性、快速性和准确性。

17.什么是数学模型?

答:数学模型是系统的动态特性的数学表达式。建立数学模型是分析、研究一个动态系统特性的前提。一个合理的数学模型应以最简化的形式,准确地描述系统的动态特性。

18.线性系统的主要特征是什么?

答:若系统的数学模型表达式是线性的,则这种系统就是线性系统。 线性系统最重要的特征是可以运用叠加原理。

所谓叠加原理,就是系统在几个外加作用下所产生的响应,等于各个外加作用单独作用的响应之和。

19.简述系统时间响应的概念。

答:机械工程系统在外加作用激励下,其输出量随时间变化的函数关系称之为系统的时间响应。通过时间响应的分析可以揭示系统本身的动态特性。

20.在频率特性的图形表示方法中,常用的方法有哪几种? 答:

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a.对数坐标图或称伯德图; b.极坐标图或称乃奎斯特图; c.对数-幅相图。

21.判断定常系统是否稳定的方法有哪几种? 答:劳斯判据;胡尔维茨判据; 乃奎斯特稳定性判据;根轨迹法。

22.什么是反馈(包括正反馈和负反馈)?

答:所谓信息的反馈,就是把一个系统的输出信号不断直接地或经过中间变换后全部或部分地返回,再输入到系统中去。如果反馈回去的讯号(或作用)与原系统的输入讯号(或作用)的方向相反(或相位差180°)则称之为“负反馈”;如果方向或相位相同,则称之为“正反馈”。

23.劳斯-胡尔维茨稳定性判定的根据是什么?

答:利用特征方程式的根与系数的代数关系,由特征方程中的已知系数间接判断出方程的根是否具有负实部,从而判定系统是否稳定。

24.采用何种方式可以同时减少或消除控制输入和干扰作用下的稳态误差? 答:在干扰作用点至系统输入口的前向通道中,提高增益和设置积分环节。

25.系统频域性能指标有哪些?

答:系统的频域性能指标有:相位裕量、幅值裕量、截止频率及宽频、谐振频率及谐振峰值。

26.频率特性和传递函数的关系是什么? 答:若系统的传递函数为G(s),则相应系统的频率特性为G(jw),即将传递函数中的s用jw代替。

27.什么是系统频率特性的截止频率?

答:系统频率特性的截止频率是指系统闭环频率特性的幅值下降到其零频率幅值以下3dB时的频率。

28.系统时间响应的瞬态响应反映哪方面的性能?而稳态响应反映哪方面的性能? 答:

a.0<ζ<1时,输出响应为衰减振荡过程,稳态值为1; b. ζ=1时,为不衰减振荡过程; c. ζ≥1时,为非周期过程。

29.控制系统稳定性的定义是什么?

答:稳定性:系统在受到外界扰动作用时,其被控制量将偏离平衡平衡位置,当这个扰动作用去除后,若系统在足够长的时间内能恢复到其原来的平衡状态

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或者趋于一个给定的新的平衡状态,则该系统是稳定的。

30.试从控制的观点分析反馈校正的特点。

答:反馈校正能有效地改变被包围环节的动态结构参数,甚至在一定条件下能用反馈校正完全取代包围环节,从而大大减弱这部分环节由于特性参数变化及各种干扰给系统带来的不利影响。

实现校正的方式有哪几种?

答:串联校正、并联校正和PID校正。

31.方块图的简化法则? 答:

a.前向通道的传递函数保持不变; b.各反馈回路的传递函数保持不变。

32.不同型次系统,其乃奎斯特图的特点?

答:a.当w=0时,乃奎斯特图的起始点取决于系统的型次: 0型系统(λ=0)起始于正实轴上某一有限点;

Ⅰ型系统(λ=1)起始于相位角为-90°的无穷远处,其渐近线为一平行于虚轴的直线;

Ⅱ型系统(λ=2)起始于相位角为-180°的无穷远处。

b.当w=∞时,若n>m,乃奎斯特图以顺时针方向收敛于原点,即幅值为零,相位角与分母和分子的阶次之差有关。

c.当G(s)含有零点时,其频率特性G(jw)的相位将不随w增大单调减,乃奎斯特图会产生“变形”或“弯曲”。

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