第一章 控制系統(tǒng)導論.doc

第一章 控制系統(tǒng)導論一、填空1、 對于一個自動控制的性能要求可以概括為三個方面： 、 、 。2、 “經(jīng)典控制理論”的內(nèi)容是以 為基礎的。3、 根據(jù)采用的信號處理技術(shù)的不同，控制系統(tǒng)分為模擬控制系統(tǒng)和 。4、反饋控制又稱偏差控制，其控制作用是通過 與反饋量的差值進行的。5、復合控制有兩種基本形式：即按 的前饋復合控制和按 的前饋復合控制。6、在水箱水溫控制系統(tǒng)中，受控對象為 ，被控量為 。7、自動控制系統(tǒng)有兩種基本控制方式，當控制裝置與受控對象之間只有順向作用而無反向聯(lián)系時，稱為 ；當控制裝置與受控對象之間不但有順向作用而且還有反向聯(lián)系時，稱為 ；含有測速發(fā)電機的電動機速度控制系統(tǒng)，屬于 。8、火炮跟蹤系統(tǒng)是一種 控制系統(tǒng)，一般對系統(tǒng)的 指標要求較高。9、按控制方式分類，制動控制系統(tǒng)分為 、 和 。10、就歷史發(fā)展而言，自動控制理論可分為以 為基礎的經(jīng)典控制理論和以 為基礎的現(xiàn)代控制理論。二、選擇題1、 通過測量輸出量，產(chǎn)生一個與輸出信號存在確定函數(shù)比例關系值的元件稱為（C ）A.比較元件 B.給定元件 C.反饋元件 D.放大元件2、當忽略電動機的電樞電感后，以電動機的轉(zhuǎn)速為輸出變量，電樞電壓為輸入變量時，電動機可看作一個（B ）A.比例環(huán)節(jié) B.微分環(huán)節(jié) C.積分環(huán)節(jié) D.慣性環(huán)節(jié)3、與開環(huán)控制系統(tǒng)相比較，閉環(huán)控制系統(tǒng)通常對（B ）進行直接或間接地測量，通過反饋環(huán)節(jié)去影響控制信號。 A.輸出量 B.輸入量 C.擾動量 D.設定量4、主要用于產(chǎn)生輸入信號的元件稱為（B ） A.比較元件 B.給定元件 C.反饋元件 D.放大元件5、如果被調(diào)量隨著給定量的變化而變化，這種控制系統(tǒng)叫（B ）A.恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng) B.隨動系統(tǒng) C.連續(xù)控制系統(tǒng) D.數(shù)字控制系統(tǒng)6、與開環(huán)控制系統(tǒng)相比較，閉環(huán)控制系統(tǒng)通常對（B ）進行直接或間接地測量，通過反饋環(huán)節(jié)去影響控制信號。A.輸出量 B.輸入量 C.擾動量 D.設定量7、直接對控制對象進行操作的元件稱為（D ）A.給定元件 B.放大元件 C.比較元件 D.執(zhí)行元件8、開環(huán)控制系統(tǒng)的的特征是沒有（C ）A.執(zhí)行環(huán)節(jié) B.給定環(huán)節(jié)C.反饋環(huán)節(jié) D.放大環(huán)節(jié)9、主要用來產(chǎn)生偏差的元件稱為（A ）A.比較元件 B.給定元件 C.反饋元件 D.放大元件10、隨動系統(tǒng)對（A ）要求較高。A.快速性 B.穩(wěn)定性 C.準確性 D.振蕩次數(shù)11、“現(xiàn)代控制理論”的主要內(nèi)容是以（B ）為基礎，研究多輸入、多輸出等控制系統(tǒng)的分析和設計問題。A.傳遞函數(shù)模型 B.狀態(tài)空間模型 C.復變函數(shù)模型 D.線性空間模型12、 主要用于穩(wěn)定控制系統(tǒng)，提高性能的元件稱為（D ）A.比較元件 B.給定元件 C.反饋元件 D.校正元件13、系統(tǒng)已給出，確定輸入，使輸出盡可能符合給定的最佳要求，稱為（D ）A.系統(tǒng)辨識 B.系統(tǒng)分析 C.最優(yōu)設計 D.最優(yōu)控制14、系統(tǒng)的數(shù)學模型是指（C ）的數(shù)學表達式。A.輸入信號 B.輸出信號 C.系統(tǒng)的動態(tài)特性 D.系統(tǒng)的特征方程15、 對于代表兩個或兩個以上輸入信號進行（C ）的元件又稱比較器。A.微分 B.相乘 C.加減 D.相除16、采用負反饋形式連接后，則 (D ) A、一定能使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定； B、系統(tǒng)動態(tài)性能一定會提高； C、一定能使干擾引起的誤差逐漸減小，最后完全消除； D、需要調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，才能改善系統(tǒng)性能。三、計算題1、 電冰箱制冷原理圖如圖1所示，簡述系統(tǒng)工作原理，指出被控對象，被控量和給定量，并畫出系統(tǒng)方框圖。圖1電冰箱制冷系統(tǒng)原理圖2、圖2為液位控制系統(tǒng)的示意圖，試說明其工作原理并繪制系統(tǒng)的方框圖。圖2液位控制系統(tǒng)示意圖3、圖3所示為一液面控制系統(tǒng)。圖中K為放大器的放大倍數(shù)，SM為執(zhí)行電動機。試分析該系統(tǒng)的工作原理，在系統(tǒng)中找出參考輸入、干擾量、控制器及被控對象，并畫出系統(tǒng)的方塊圖。圖3液面控制系統(tǒng)原理圖4、圖4所示為一液面控制系統(tǒng)，試說明它的工作原理。圖4 液面控制系統(tǒng)原理圖答案一、填空題1、 快速性、準確性、穩(wěn)定性2、 傳遞函數(shù)3、 數(shù)字控制系統(tǒng)4、給定值5、輸入；擾動；6、水箱；水溫7、開環(huán)控制系統(tǒng)；閉環(huán)控制系統(tǒng)；閉環(huán)控制系統(tǒng)8、 隨動、快速性9、 開環(huán)控制、反饋控制、復合控制10、傳遞函數(shù)、狀態(tài)空間二、選擇題1、C 2、B 3、B 4、B 5、B 6、B 7、D 8、C 9、A 10、A 11、B 12、D 13、D 14、C 15、C 16、D3、 計算題1、解：被控對象是看得見的實體，圖1電冰箱制冷系統(tǒng)原理圖不能與物理量相混淆。被控制量則是被控對象中表征被控制對象工作狀態(tài)的物理量。確定控制對象要看控制的目的與任務?？刂频娜蝿帐潜３直鋬?nèi)的溫度Tc等于設定的溫度Tr。冰箱的箱體是被控對象，箱內(nèi)溫度是被控量。由控制器旋鈕設定出電位器輸出電壓（與希望溫度Tr值對應）是給定量。溫度控制器中的雙金屬溫度傳感器（測量元件）感受冰箱內(nèi)的溫度，并把它轉(zhuǎn)換為電壓信號，與控制器旋鈕設定出電位器（給定元件）輸出電壓（對應于與希望溫度Tr）相比較，利用偏差電壓（表征實際溫度和希望溫度的偏差）控制繼電器。當大到一定的值時，繼電器接通壓縮機起動將蒸發(fā)器中的高溫低壓氣態(tài)制冷液送到冷卻器散熱。降溫后流出的低溫低壓冷卻液被壓縮成低溫高壓液態(tài)進入蒸發(fā)器急速降壓擴散成氣體，吸收箱體內(nèi)的熱量，使箱體內(nèi)溫度降低，而高溫低壓制冷劑又被吸入冷卻器。如此循環(huán)，使冰箱達到制冷效果。繼電器，壓縮機，蒸發(fā)器和冷卻器組成系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，完成降溫功能。冰箱制冷系統(tǒng)方框圖如圖1-1所示。圖1-1 冰箱制冷系統(tǒng)方框圖圖2液位控制系統(tǒng)示意圖2、說明 液位控制系統(tǒng)是一典型的過程控制系統(tǒng)?？刂频娜蝿帐牵涸诟鞣N擾動的作用下盡可能保持液面高度在期望的位置上。故它屬于恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)?，F(xiàn)以水位控制系統(tǒng)為例分析如下。解 分析圖1-3可以看到：被控量為水位高度h（而不是水流量Q2或進水流量Q1）；受控對象為水箱；使水位發(fā)生變化的主要原因是用水流量Q2，故它為系統(tǒng)的負載擾動；而進水流量Q1是用以補償用水流量的改變，使水箱的水位保持在期望的位置上的控制作用；控制進水流量的使由電動機驅(qū)動的閥門V1，故電動機-減速器-閥門V1一起構(gòu)成系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)；而電動機的供電電壓ud取決于電位器動觸點與接零點之間的電位差，若記接零點與電位參考點之間的電壓為ug，則它便是系統(tǒng)的給定信號，記動觸點與電位參考點之間的電壓為uf，而ud=ug-uf，故uf為負反饋信號。于是可繪制系統(tǒng)方框圖，如圖2-1所示。圖2-1 液位控制系統(tǒng)方塊圖Q2Q1系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程如下：調(diào)整系統(tǒng)和進水閥V1的開度使系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，這時進水流量Q1和額定的用水流量Q2保持動態(tài)平衡，液面的高度恰好在期望的位置上，而與浮子杠桿相聯(lián)接的電位器動觸頭正好在電位器中點（即接零點）上，從而ud0電動機停止不動；當用水流量發(fā)生變化時，比如用水流量增大使得液面下降，于是浮子也跟著下降，通過杠桿作用帶動電位器的動觸點往上移，從而給電動機電樞提供一定的電壓，設其極性為正的(即ud0),于是電動機正轉(zhuǎn)，通過減速器驅(qū)動閥門V1增大其開度。3、 解：液面為設定高度時，浮子的位置使電位器活動端的電位為零，電機電壓為零，電機不轉(zhuǎn)閥門開度保持不變，液面高度保持不變。當液面高度高于設定值時，浮子上升使電位器活動端電位為正，電機電壓為正，電機正傳使閥門開度減小，使流入量M2減少，液面下降，趨于設定值。反之，電機反轉(zhuǎn)，閥門開度增大，流入量增加，液面也趨于設定值。參考輸入是電位器中點電壓，是零。干擾量包括出水量，進水管水壓的波動等。被控量是液面高度?？刂?