自动控制原理简答

自动控制原理简答

1、简要论述自动控制理论的分类及其研究基础、研究的方法。

自动控制理论分为“经典控制理论”和“现代控制理论”。“经典控制理论”以递函数为基础，以时域法、根轨迹法、频域法为基本方法，“现代控制理论”以状态空间法为基础，以频率法和根轨迹法为基本方法。

2、在经典控制理论中用来分析系统性能的常用工程方法有那些？分析内容有那些？

常用的工程方法：时域分析法、根轨迹法、频率特性法；

分析内容：瞬态性能、稳态性能、稳定性。

3、相比较经典控制理论，在现代控制理论中出现了哪些新的概念？

系统的运动分析，能控性，能观性，极点配置，观测器设计，跟踪器等。

4、人闭上眼见很难达到预定的目的试从控制系统的角度进行分析。

人闭上眼睛相当于系统断开反馈，没有反馈就不知道偏差有多大，并给予及时修正。所以人闭上眼睛很难到达预定目标。

5、试分析汽车行驶原理

首先，人要用眼睛连续目测预定的行车路线，并将信息输入大脑（给定值），然后与实际测量的行车路线相比较，获得行驶偏差。通过手来操作方向盘，调节汽车，使其按照预定行车路线行驶。

6、对飞机与轮船运行原理加以分析

飞机和轮船在行驶时，都会发射无线电信号来进行定位，无线电信号通过雷达反射到计算机中央处理器中。进行对比得出误差，再将误差发射，进入雷达反射到飞机和轮船的接收器中，计算机收到信号后可还原为数据，进而可知偏差而及时修正，这是时刻都进行的。所以飞机，轮船都能保持预定航向行驶。

7、从元件的功能分类，控制元件主要包括哪些类型的元件？

控制元件主要包括放大元件、执行元件、测量元件、补偿元件。

8、线性定常系统的传递函数定义

传递函数：传递函数是指在零初始条件下，系统输出量的拉式变换与系统输入量的拉式变换之比。

9、常见的建立数学模型的方法有哪几种？各有什么特点？

有以下三种：（1机理分析法：机理明确，应用面广，但需要对象特性清晰

（2实验测试法：不需要对象特性清晰，只要有输入输出数据即可，但适用面受限

（3以上两种方法的结合:通常是机理分析确定结构，实验测试法确定参数，发挥了各自的优点，克服了相应的缺点

10、自动控制系统的数学模型有哪些

自动控制系统的数学模型有微分方程、传递函数、频率特性、结构图。

11、离散系统的数学模型

（1 差分方程 Z变换将差分变成代数方程

（2 脉冲传递函数脉冲传递函数：零初始条件下，输出离散时间信号的 z 变换 C z 与输入离散信号的变 C z换 R z 之比，即 G z /R z

（3 离散空间表达式

12、定值控制系统、伺服控制系统各有什么特点？

定值控制系统为给定值恒定，反馈信号和给定信号比较后控制输出信号；伺服控制系统为输入信号是时刻变化的，输入信号的变化以适应输出信

13、在经典控制理论中用来分析系统性能的常用工程方法有那些？分析内容有那些？

常用的工程方法：时域分析法、根轨迹法、频率特性法；分析内容：瞬态性能、稳态性能、稳定性。

号的变化。

14、用状态空间分析法和用传递函数描述系统有何不同？

传递函数用于单变量的线性定常系统，属于输入、输出的外部描述，着重于频域分析；状态空间法可描述多变量、非线性、时变系统，属于内部描述，使用时域分析。

15、定值控制系统、伺服控制系统各有什么特点？

定值控制系统为给定值恒定，反馈信号和给定信号比较后控制输出信号；伺服控制系统为输入信号是时刻变化的，输入信号的变化以适应输出信号的变化。16、动态结构图：把系统中所有环节或元件的传递函数填在系统原理方块图的方块中，并把相应的输入输出信号分别以拉氏变换来表示从而得到的传递函数方块图就称为动态结构图。

17、状态转移矩阵：φ （t）= e At ，描述系统从某一初始时刻向任一时刻的转移。

18、什么是主导极点？主导极点起什么作用，请举例说明。

高阶系统中距离虚轴最近的极点，其附近没有零点，它的实部比其它极点的实部的 1/5 还小，称其为主导极点。将高阶系统的主导极点分析出来，利用主导极点来分析系统，相当于降低了系统的阶数，给分析带来方便。举例说明略，答案不唯一。

19、主导极点：如果系统闭环极点中有一个极点或一对复数极点据虚轴最近且附近没有其他闭环零点，则它在响应中起主导作用称为主导极点。

20、高阶系统简化为低阶系统的合理方法是什么？

保留主导极点即距虚轴最近的闭环极点，忽略离虚轴较远的极点。一般该极点大于其它极点 5 倍以上的距离；如果分子分母中具有负实部的零、极点在数值上相近，则可将该零、极点一起小调，称为偶极子相消。

21、什么是偶极子？偶极子起什么作用，请举例说明

偶极子对：是指若在某一极点的附近同时存在一个零点，而在该零点，极点的附近又无其它的零点或极点。就称这个极点和这个零点为一个偶极子对。由于零极点在数学上位置分别是分子分母，工程实际中作用又相反，因此在近似的处理上可相消，近似地认为其对系统的作用相互抵消了。对于高阶系统的分析，相当于降低了系统的阶数，给分析带来方便。

22、绘制根轨迹的基本法则有哪些

根轨迹的起点与终点；分支数的确定；根轨迹的对称性；实轴上的轨迹；根轨迹的渐近线；答案不唯一

23、根轨迹的分支数如何判断？举例说明。

根轨迹 S 平面止的分支数等于闭环特征方程的阶数，也就是分支数与闭环极点的数目相同。举例说明略，答案不唯一。

24、根轨迹的渐近线：当开环极点数 n 大于开环零点数 m 时，系统有 n-m 条根轨迹终止于 S 平面的无穷远处，且它们交于实轴上的一点，这 n-m 条根轨迹变化趋向的直线叫做根轨迹的渐近线。

25、根轨迹与虚轴的交点有什么作用举例说明。