自动控制技术复习题(电专)

第一章

1、自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用自动控制装置是被控对象的某一物理量

自动按照预定的规律运行。

2、控制三要素：测量部件，运算部件，执行机构。

被控对象：指被控制的生产设备或生产过程（汽机，汽包）。被控量：表征生产过程是否这次而需要控制的量汽机转速，给水压力、汽包水位）。扰动：引起被控量变化的一切因素（给水量的变化）。给定值：根据工艺的生产要求，被控量应达到的数值（汽包水位）。控制作用：控制机构在执行器带动下施加给被控对象的作用。控制机构：改变对象流入量或流出量的机构（给水控制阀）。控制量：由控制作用来改变，以控制被控量的变化，使被控量恢复为给定值的物理量。

3、汽包水位自动控制系统由被控对象和自动控制装置组成。自动控制系统中的各装置是通

过信号的传递和装换互相联系起来的。

5、方框图四要素：信号线，汇交点，分支点，环节（方框图中环节的输入信号是引起环节

变化的原因，而环节的输出信号则是在该输入信号作用下环节变化的结果。环节的输入信号与输出信号之间的关系是不可逆的。信号只能沿箭头方向传递，具有单向性。）6、开环控制是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程。结构

简单、成本低廉、工作稳定控制及时；但抗干扰能力差。

7、闭环控制指控制装置与被控对象之间既有顺向作用又有反向联系的控制过程。具有自动

修正被控量出现偏差的能力，修正外界扰动引起的误差，控制精度高。但作用不及时，有震荡引起不稳定。

8、复合控制及时开环和闭环相结合的一种控制方式；控制及时，控制精度高。

9、阶跃信号的四个过程：非周期过程，衰减震荡过程，等幅震荡过程，渐扩震荡过程。（前

两个稳定，后两个不稳定）

10、自动控制的品质指标：稳定性准确性快速性

11、数学模型：是描述系统输入、输出变量以及内部各物理量之间关系的数学表达式。目的

是为了用一定的数方法对系统的性能进行定性分析和定量计算，乃至综合与教正系统。有机理分析法和实验分析法。类型有微分方程、传递函数、阶跃响应特性、动态结构图。线性系统：系统的数学模型为线性微分方程式的控制系统。线性系统满足叠加原理，系统的输出具有均匀性。

非线性系统：系统中存在非线性特性的组成环节或元件时，系统的特性需用非线性微分方程来描述

相似系统：具有相同形式的数学模型，而物理性质不同的系统（应用于仿真）。

12、比例环节，特点：输出信号无延迟，无惯性，按比例变化。积分环节，特点：输出的变化量相对于输入量的变化有延迟；输出量反应输入量对时间的积分；只有输入量为零时，输出量才不变化，且能保持在任何位置上。微分环节，特点：输出量的变化速度与输入量成正比，对于输入量的变化输出量有“超前”变化作用。一阶惯性环节，特点：输入为阶跃函数时，输出按指数上升；从曲线起始阶段看，与积分环节类似，从曲线的最后环节上看（即静态）与比例环节相似；输出量不能立即反映输入量的变化，对输出量的反应具有惯性。纯迟延环节，特点：输出量大小与输入量变化规律完全相同，但在时间上输出量落后输入量一段时间。二阶振荡环节，特点：具有振荡性（并不是所有都具有振荡性）

环节的基本联接方式：环节的串联（前一环节的输出为后一环节的输入，其中任一环节的输出对前面的环节无方向作用）。环节的并联（信号分几路走，最后又混合）反馈联接（首尾相连，形成一个闭合回路。正反馈，负反馈）

时域性性能指标：1.延迟时间td； 2.上升时间tr； 3.峰值时间tp； 4.调整时间ts； 5.

最大超调量σp%；6.振荡次数N：

13、控制系统的稳定性：是指系统在扰动消失后，由初始偏差状态恢复到原平衡状态的性能。稳定性取决于系统本身固有的特性，与扰动信号无关。

14、稳定的充分必要条件：系统特征方程式所有的根(即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，即所有的极点分布在s平面虚轴的左侧。

第二章

影响对象动态特性的主要特征参数：容量系数、阻力和传递迟延。

1、自平衡能力：对象受到干扰作用后，平衡状态被破坏，无需外加任何控制住用，依靠对象本身自动平衡的倾向，逐渐达到新的平衡状态的性质（控制对象有无自平衡能力只与对象本身的结构有关，并生产过程的特性有关）。实质：对象输出量变化对输入量发生影响的结果，或者说，对象内部存在着负反馈。

特征参数：(1)自平衡率ρ：(2)时间常数Tc (飞升速度ε)：(3)迟延时间τ：

热工控制对象动态特性的基本特点：有一定的迟延和惯性；热工对象是不振荡环节；有一定的容量。

2、PID控制器的基本控制作用：

比例控制作用（P作用）特点：a.控制及时，能有效地抑制扰动。 b.控制过程结束后有静态偏差。动作规律：根据偏差的大小进行控制。（基本控制贯彻整个过程）

积分控制作用（I作用）特点：a.能实现无差控制。b.会造成过调，引起被控量振荡。动作规律：根据偏差的方向进行控制。（体现在控制过程后期，用以消除静态偏差）

微粉控制作用（D作用）特点：具有超前偏差变化量的作用，不能单独使用。动作规律：根据偏差的变化趋势进行控制。（体现在控制过程初期，用以减少动态偏差，克服迟延和惯性）

3、控制器的控制规律：1.比例(P)控制器 2.比例积分(PI)控制器 3.比例微分(PD)控制器

4.比例积分微分(PID)控制器（无差必须用：PI、PID；有差：P、PD）

4、单回路控制系统的组成：它是仅有一个测量变送器，一个控制器和一个执行器，连同被控对象组成的闭环负反馈控制系统。影响系统控制质量的主要因素：1）测量元件 2）变送量 3）执行器和控制机构 4）控制器的正反作用

控制过程的品质指标：衰减率、动态偏差、静态偏差、过度过程时间。

5、单回路控制系统的整定：理论计算整定法、工程整定法（1）响应曲线法 2）临界比例带法 3）衰减曲线法 4）试凑法 5）经验法）

6、复杂控制系统; 串级控制系统：在结构上形成了两个闭环，一个闭环在里面称为内回路或副回路，起到粗调作用（快速消除内扰）。一个闭环在外面，称为外回路或主回路，完成细调任务，以最终保证被控量满足生产要求。

前馈—反馈控制系统（前馈控制或扰动补偿）：系统中控制器根据干扰作用的大小和方向对被控介质进行控制来补偿干扰对被控量的影响。

前馈控制欲反馈控制的区别：1）控制的依据不同（前馈控制根据扰动的大小和方向产生相应的控制作用；反馈控制根据被控量偏差的大小和方向产生相应的控制作用） 2)控制的效果不同（前馈控制根据扰动进行控制，所以控制快速及时，从理论上讲可实现完全补偿而使被控量在控制过程中保持不变；反馈控制根据被控量偏差进行控制，要实现控制终了的无差效果，首先要有偏差才行） 3)系统的结构不同（前馈控制为开环控制系统，不存在系统稳定性问题；反馈控制为闭环控制系统，必须考虑稳定性。而系统的稳定性和准确性两者之间又存在矛盾，所以反馈控制的精确度被稳定性要求所限制） 4)实现的经济性和可能性不同（前馈控制必须对每一个可能出现的扰动单独构成一个相应的前馈控制系统，这样做既不经济也不现实；反馈控制采用一个或两个闭合回路就可以克服多个扰动，易于实现）

前馈控制系统工作原理：系统中控制器根据干扰作用的大小和方向对被控介质进行控制来补