东北大学自动控制原理必备课后简答

第一章

1.什么是自动控制系统自动控制系统通常由哪些基本环节组成各环节起什么作用

1) 在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控

制系统。

2) 6部分：控制对象：要进行控制的设备或过程；执行机构：直接作用于控制对

象，使被控制量达到所要求的数值；检测装置：检测被控制量；给定环节：设定被控制量的给定值的装置；比较环节：检测的被控制量与给定量比较，确定两者之间的偏差量；

中间环节：一般为放大环节，将偏差信号变换成适于控制执行机构执行的信号。

2.试比较开环控制系统与闭环控制系统的优缺点

1) 工作原理：开环控制系统不能检测误差，也不能校正误差，控制精度和抑制干

扰的性能都比较差，而且对系统参数的变动很敏感。闭环控制系统可以根据检测误差，从而抗干扰性强。

2) 结构组成：开环系统没有检测设备，组成简单。闭环系统由于添加了纠正偏差

的环节，所以成本较高。

3) 稳定性：开环控制系统的稳定性比较容易解决。闭环系统中反馈回路的引入增

加了系统的复杂性。

3.什么是系统的暂态过程对一般的控制系统，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) 系统从一个稳态过度到另一个稳态的需要经历的过渡过程。

2) 单调过程；衰减振荡过程；持续振荡过程；发散振荡过程。

第二章

1.什么是系统的数学模型在自动控制系统中常见的数学模型形式有哪些

1) 描述系统因果关系的数学表达式

2) 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。

2.简要说明用解析法编写自动控制系统动态微分方程的步骤。

1) 确定系统的输入量和输出量；

2) 从系统的输入端开始，沿着信号传递方向，逐次依据组成系统各元部件的有关

物理规律，列写元件或环节的微分方程；

3) 消除中间变量，建立只有输入量和输出量及其各阶导数构成的微分方程。3.什么是小偏差线性化这种方法能够解决哪类问题

就是将一个非线性函数在工作点展开成泰勒级数，略去二次以上的高次项，得到线性化方程，用来替代原来的非线性函数。综合来说，就是用某点的切线代替原非线性曲线

4.什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哪些特点

1) 在零初始条件下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。2) 当初始

条件为零

3) 在零初始条件下，传递函数与微分方程一致

4) 1．传递函数是复变量S的有理真分式，具有复变函数的所有性质；且所有系

数均为实数。2．传递函数是一种有系统参数表示输出量与输入量之间关系的表达式，它只取决于系统或元件的结构和参数，而与输入量的形式无关，也不反映系统内部的任何信息。3．传递函数与微分方程有相通性。4．传递函数的拉氏反变换是系统的单位脉冲响应。

6.自动控制系统有哪几种典型环节它们的传递函数是什么样的

比例环节，积分环节，微分环节，惯性环节，振荡环节，时滞环节

7.二阶系统是一个振荡环节，这种说法对么为什么

当阻尼比0到1时是一个振荡环节，否则不是一个振荡环节。

8.什么是系统的动态结构图它等效变换的原则是什么系统的动态结构图有哪几种典型的连接将它们用图形的形式表示出来，并列写出典型连接的传递函数。

将系统中所有的环节用方框图表示，图中表明其传递函数，并且按照在系统中各环节之间的关系，将各方框图连接起来。

9.什么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，如何计算系统的输出量

系统的开环传递函数为前向通路传递函数与反馈通路传递函数之积。系统的闭环传递函数为输出的拉氏变换与输入拉氏变换之比。

当给定量和扰动量同时作用于系统时，通过叠加原理计算系统的输出量。

11.对于一个确定的自动控制系统，它的微分方程、传递函数和结构图的形式都将是唯一的。这种说法对么吗为什么

不正确。

第三章

1.控制系统的时域指标如何定义

动态性能指标与稳态性能指标

2.系统的动态过程与系统的极点有什么对应关系

1) 为了保证系统稳定，闭环极点都必须分布在s平面的左半面；2) 极点越远

离虚轴，系统的调节时间越小3) 远离虚轴的闭环极点对瞬态响应影响越小。

3.系统的时间常数对其动态过程有何影响

4.提高系统的阻尼比对系统有什么影响

超调量减少，振荡次数减少，调节时间短，动态品质提高

5.什么是主导极点主导极点在系统分析中起什么作用

距离虚轴最近的极点，且实部小于其他极点的实部的倍，且附近不存在零点。如果存在一对共轭主导极点，可以将高阶系统近似地看做二阶系统来分析。

6.系统的稳定的条件是什么

所有的闭环特征根分布在s平面虚轴的左侧

7.系统的稳定性与什么有关

线性系统的稳定性取决于系统本身的固有特性

8.系统的稳定误差与哪些因素有关

系统的结构、系统的参数以及输入量的形式。

9.如何减少系统的稳态误差

增大开环放大系数，提高系统阶次，引入前馈控制

第四章

1.根轨迹法使用于哪类系统的分析

闭环系统

2.为什么可以利用系统开环零点和开环极点绘制闭环系统的根轨迹

闭环特征方程与开环传递函数可由1+wk=0表示，闭环特征根的很多特性与开环零级点很相关

第五章

1.用时域与频域法分析设计和设计系统的主要区别是什么

时域分析是以时间轴为坐标表示动态信号的关系；频域分析是把信号变为以频率轴为坐标表示出来。

2.用时域法分析和设计系统的主要优点是什么

不必直接求解系统的微分方程，而是间接地揭示系统的时域性能，它能方便的显示出系统参数对系统性能的影响，并可以进一步指明如何设计校正

3.奈氏稳定判据的本质是什么

4.试述二阶系统闭环频率特性与时域中阶跃相应之间的关系。