发布时间 : 星期二 文章东北大学自动控制原理简答题汇总更新完毕开始阅读2d4cdcee7275a417866fb84ae45c3b3566ecdd6f
1.闭环控制系统的基本环节及作用：
1、 给定环节：设定被控制的给定值的装置
2、 比较环节：将所检测的的被控制量与给定量进行比较，确定两者之间的偏差量 3、 校正环节：将比较环节的输出量转化为标准信号
4、 放大环节：将偏差信号变换成适于控制执行机构工作的信号 5、 执行机构:直接作用于控制对象，使被控量达到所要求的数值 6、 被控对象或调节对象:指要进行控制的设备或过程
7、 检测装置或传感器：用来检测被控量，并将其转换为与给定量相同的物理量
2.什么是系统的暂态过程？对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加到某一个值时，输出量的暂态过程如何？
（1）暂态过程：系统从一个稳态过渡到新的稳态的过渡过程 （2）输出量的暂态过程可能有以下几种情况：
1. 单调过程。输出量单调变化，缓慢达到新的稳态值。
2. 衰减振荡过程。被控制量变化很快，产生超调，经过几次振荡后，达到新的稳定
工作状态。
3. 持续振荡过程。被控制量持续振荡，始终不能达到新的稳定工作状态 。 4. 发散振荡过程。被控制量发散振荡，不能达到所要求的稳定工作状态。
3.如何区分线性系统和非线性系统？
可以通过线性和非线性各自的特性区分，线性系统具有叠加性和齐次性，非线性系统则不具备以上特性。非线性系统不仅与系统的结构和参数有关，还与系统的初始条件有关。
4.按给定力量的特征，系统可分成哪几种类型？
1. 恒值系统。恒值系统的给定量保持不变。（输出量恒定不变） 2. 随动系统。随动系统中的给定量按照事先未知的时间函数变化。（输出量跟随给定量的
变化，所以也可以叫做同步随动系统）
3. 程序控制系统。这种系统的给定量是按照一定的时间函数变化的。（输出量与给定量的
变化规律想同）
5.简述控制系统性能指标。
自动控制系统的性能指标通常是指系统的稳定性，稳态性能和暂态性能。 稳定性：自动控制系统的首要条件时系统能稳定正常运行。
稳态性能：系统稳态误差的大小反映了系统的稳态精度，它表明了系统控制的准确程度。 暂态性指标：1.最大超调量σ％：输出最大值与输出稳态值的相对误差。
2.上升时间tr:系统输出量第一次到达输出稳态值时所对应的时刻。
3.过渡时间ts：系统的输出量进入并一直保持在稳态输出值附近的允许误差
带内所需时间。
4.振荡次数μ：在调节时间内输出量在稳态值附近上下波动的次数。
6.对自动控制系统性能指标要求有？
1.稳定性：即系统能工作的首要条件。
2.快速性: 即系统在暂态过程中的响应速度快且被控量的波动程度小。 3.准确性：稳态误差小。
7.简述在自动控制系统中常用的数学模型形式有哪些？
用来描述系统因果关系的数学表达式，称为系统的数学模型。 常用的数学模型有:微分方程、传递函数、状态方程、传递矩阵、结构框图、和信号流图等。
8.简述编写闭环微分方程的一般步骤。
1.首先确定系统的输入量和输出量。 2.将系统分解为各环节，依次确定各环节的输入量与输出量，根据各环节的物理规律写出各环节的微分方程。
3.消去中间变量，就可以求得系统的微分方程。什么是系统的数学模型？
9.什么是小偏差线性化？这种方法能够解决哪类问题？
将具有一个自变量的非线性函数 y?f(x)，在其静态工作点展开成泰勒(Taylor)级数，然后略去二次以上的高阶项，得到线性化方程，用来代替原来的非线性函数。这种方法称为小
偏差线性化。
（
1?d2f(x)??df(x)?2y?f(x0)??(x?x)???(x?x0)?L0?2dx2!dx??x0??x0，忽略二次以上高
阶项，得到
?df(x)?y?f(x0)???(x?x0)?dx?x0）
这种方法可以解决非线性元件或系统的线性化数学模型问题。
10.什么是传递函数？定义传递函数的前提条件是什么？为什么要附加这个条件？传递函数有什么特点？
一，在零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。 二，附加条件为系统在零初始条件下运行，即t=0时，输入=0，输出也=0。
三，因为控制系统可以用微分方程来表示，根据拉氏变换的微分性质，在零初始条件下，函数微分的拉氏变换就等于在原来函数的拉氏变换上乘以s的多次幂，次数就等于微分的阶数，那么将微分方程做拉氏变换就比较简单。但如果不是零初始条件，根据拉氏变换微分性质，要做拉氏变换的话还要考虑函数初值，这就比较麻烦。在实际的控制领域，大部分都是满足零初始条件的，所以就传递函数就直接定义在零初始条件下。
四，特点：1. 传递函数是在零初始条件下定义的，因而不能反映在非零初始条件下的系统
运动状态。
2.传递函数表示系统传递输入信号的能力，反映系统本身的动态性能。它只与系统的结构和参数有关，与外部作用等条件无关。
3.同一个系统，当输入量和输出量的选择不相同时，可能会有不同的传递函数。4.不同的物理系统可以有相同的传递函数。 5.一般有n≥m。
11.什么系统的特征方程，阶数，零点，极点及放大系数？
1.特征方程。传递函数的分母就是系统的特征方程式。 2.阶数。传递函数分母中s的最高阶数就是系统的阶数。 3.极点。传递函数分母多项式的根称为系统的极点。 4.零点。传递函数分子多项式的根称为系统的零点。 5.放大系数。将传递函数写成时间常数形式时的系数。
12.什么是系统动态结构图?并简述绘制过程。它的等效变换原则是什么?
1.系统动态结构图：将系统中所有的环节用方框图表示，图中标明其传递函数，并且按照在系统中各环节之间的联系，将各方框图连接起来。 2.系统动态结构图的绘制步骤：
(1)首先按照系统的结构和工作原理，分解出各环节并写出它的传递函数。
(2)绘出各环节的动态方框图，方框图中标明它的传递函数，并以箭头和字母符号表明其输入量和输出量，按照信号的传递方向把各方框图依次连接起来，就构成了系统结构图。 3.（1）相加点从单元的输入移到输出端，应乘以单元内的传递函数。 （2）相加点从单元的输出移到输入端，应除以单元内的传递函数。 （3）分支点从单元的输入移到输出端，应除以单元内的传递函数。 （4）分支点从单元的输出移到输入端，应乘以单元内的传递函数。
13.什么是是系统的开环传递函数，什么是系统的闭环传递函数?当给定量和扰动量同时作用于系统时，如何计算系统输出量？
1.系统的开环传递函数：闭环系统反馈信号与偏差信号的拉氏变换之比。
2.系统的闭环传递函数：初始条件为零时，系统的输出量与输入量的拉氏变换之比。 3.对于线性系统而言，可以对每一个输入量分别求出输出量然后在进行叠加，就得到系统的输出量。
14.简述信号流图及系统动态结构图的作用。
1.信号流图是一种用图线关系表示系统中信号流向的数学模型，完全包括了描述系统的所有信息及相互关系。通过运用梅逊增益公式可以简便，快速的求出系统的传递函数。
2．动态结构图是传递函数的图解化，能够直观形象的表示出系统中信号的传递特性，有助于求解系统的各种传递函数，分析和研究系统。
15.信号流图中的术语。
(1)源点：只有输出支路的节点称为源点或称为输入节点。它一般表示系统的输入变量。 (2)汇点：只有输入支路的节点称为汇点或称为输出节点。它一般表示系统的输出变量。 (3)混合节点：既有输入支点又有输出支点的节点称为混合节点。
(4)通路：从某一节点开始，沿支路箭头方向经过各相连支路到另一节点（或同一节点）构成的路径，称为通路。通路中各支路传输的乘积称为通路传输（通路增益）。 (5)开通路：与任一节点相交不多于一次的通路称为开通路。
(6)闭通路：如果通路的终点就是通路的起点，并且与任何其它节点相交不多于一次的通路称为闭通路或称为回环。
(7)回环增益： 回环中各支路传输的乘积称为回环增益。
(8)前向通路：是指从源点开始并终止于汇点且与其他节点相交不多于一次的通路，该通路的各传输乘积称为前向通路增益。
(9)不接触回环：如果信号流图有多个回环，各回环之间没有任何公共节点，就称为不接触回环，反之称为接触回环。
16.阻尼比对二阶系统动态响应的影响。
阻尼比?是二阶系统的一个重要参量，由? 值的大小可以间接判断一个二阶系统的暂态品质。1.在过阻尼?≥1情况下，暂态特性为单调变化曲线，没有超调和振荡，但调节时间较长，系统反应迟缓。
2.当?≤0时，输出量作等幅振荡或发散振荡，系统不能稳定工作。
3.一般情况下，系统在欠阻尼0
17.系统的动态过程与系统的极点有什么对应关系
1.系统的输出呈单调递增时系统极点在s左半平面的实轴上。
2.系统的输出呈衰减振荡时系统的极点为一对共轭复根且在s左半平面上。 3.系统的输出呈持续振荡时系统的极点s平面在虚轴上。 4.系统的输出呈发散振荡时系统极点在s右半平面上。 5.越远离虚轴的极点对系统动态过程影响越小。
18.什么是主导极点？主导极点在系统分析中起什么作用？
主导极点：系统中距离虚轴最近的极点，其实部小于其他极点的0.2倍的，且附近不存在零点。
作用：系统中存在这一主导极点，可以认为系统的动态响应主要由该极点决定。如果在高阶系统中找到一对共轭主导极点，那么高阶系统就可以近似地当作二阶系统来分析。
19.线性系统稳定性与什么有关?
稳定是系统能正常工作的首要条件。线性系统的稳定性是系统的一种固有特性，它仅取决于系统的结构和参数，而与扰动信号的形式与大小无关。
20.简述线性系统稳定的充分必要条件。
充分必要条件：系统特征方程的根（即系统闭环传递函数的极点）全部为负实数或具有负实部的共轭复数，也就是所有的闭环特征根分布在S平面虚轴的左侧。
21.简述劳斯判据内容。
劳斯判据：系统特征方程的全部根都在S左半平面的充分必要条件是劳斯表的第1列系数全部是正数。方程在右半平面根的个数等于劳斯表中第1列各元改变符号的次数。
22.简述稳态误差的概念及其类型
在稳态条件下输出量的期望值与稳态值之间的差值，称为稳态误差。其大小是衡量系统稳态性能的重要指标。为了分析方便，把系统稳态误差分为扰动稳态误差和给定稳态误差。 扰动稳态误差：由外扰而引起的，常用这一误差来衡量恒值系统的稳态品质。因为对于恒值系统，给定量是不变的。
给定稳态误差:衡量随动系统稳态品质的指标。因为对于随动系统，给定量是变化的，要求