研究生入学复试(面试)题库(控制科学与工程相关专业)讲课教案Word格式文档下载.docx

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7.如何应用劳斯〔Routh〕稳定性判据来判别系统的稳定性？

同上

8.在时域中,二阶系统稳定的充分必要条件是什么？

〔提示：

用阻尼比的概念解答〕

阻尼比大于0,工＞0.

9.应用根轨迹方法分析在什么情况下系统稳定？

无论K为何值,其特征根始终位于复平面的左半平面.

10.应用什么方法能使被控系统的频带加宽,加宽中频带对系统的性能有什么影响？

可串联超前校正补偿原系统中频段过大的负相角.加宽中频带可以保证系统具有

适当的相角裕度.

11.简述绘制常规根轨迹的八条规那么.

1）根轨迹的起点和终点：

根轨迹起始于开环极点,终止于开环零点.Kg=0的点称

为起点,Kg—00的点称为终点.

2）根轨迹的分支数与开环有限零点数m和有限极点数n中的大者相等,它们连续

且对称于实轴.

3）当极点数n大于零点数m时,有（n-m）条根轨迹分支沿着与实轴交角为a、交

a（2k1）（k0,1,L,nm1）nm

点为,的一组渐近线趋向于无穷远处,且有

4）实轴上的某一区域,假设其右边开环实数零、极点个数为奇数,那么该区域必是根

轨迹.

5）根轨迹的别离点,两条或两条以上根轨迹分支在s平面上相遇又马上分开的点.

坐标是以下方程的解：

m1n1

11dzj1dpj

nm

pjz

j1i1

a

nm

6〕根轨迹的起始角与终止角.根轨迹离开环复数极点处的切线与正实轴的夹角,

称为起始角,以pj标志；

根轨迹进入开环复数零点处的切线与正实轴的夹角称

为终止角,以zi标志

m

pj（2k1）（（pj

i1

zi（2k1）（（Zi

k1

ki

n

Z）（pjPk））

kj

Zk）（Zipj））

j1

环特征方程中的sj,然后分别令实部和虚部为零而求得8〕根之和.假设开环传递函数分母阶次n比分子阶次m高两阶或两阶以上,也就是

n-m?

2时,那么系统闭环极点之和=开环极点之和二常数.因止匕:

〔1〕闭环根的各分量和是一个与可变参数Kg无关的常数;

〔2〕各分支要保持总和平衡,走向左右对称.

12.如何绘制常规根轨迹？

先画开环零极点分布图,之后可用试探法寻找所有S1点,也可以使用图解法绘制概

略根轨迹〔八条〕

13.系统的调节时间ts是如何定义的？

在响应曲线的稳态线上,取土5%£

±

2%乍为误差带,响应曲线到达并不再超出该误

差带的最小时间,称为调节时间.

14.系统的超调量Mp是如何定义的,怎样减小超调？

输出响应的最大值超过稳态值的最大偏离量与稳态值之比的百分数.

可增大系统阻尼比,采用误差的比例微分限制或输出量的速度反响限制可以增大

系统的有效阻尼比.频率法串联校正中申联超前校正和滞后校正都可以减小超调

量.PID限制中也可以适当减小比例系数,增加微分环节等.

15.根据系统的根轨迹图,如何确定系统调节时间ts的大小？

16.根据系统的根轨迹图,如何确定系统超调量Mp的大小？

17.在频域中,系统的相角裕度是怎样定义的？

令幅频特性过零分贝时的频率为c（幅值穿越频率）,那么定义相角裕度为

=180+（c）

18.在频域中,系统的幅值裕度h是怎样定义的？

令相角为-180°

时对应的频率为g（相角穿越频率）,频率为g时对应的幅值

A（g）的倒数,定义为幅值裕度h,即

h,A（g）

19.在频域中,系统的c指的是什么频率,它与相频特性有什么关系？

幅值穿越频率,决定相角裕度.

20.校正后的系统中频带宽度h5时,系统的性能有什么特点？

【没找到直接答案,个人认为是阶跃响应较慢,系统幅值裕度较小,稳定性相对

较差】

21.在频域中,系统稳定的充分必要条件是什么？

由开环频率特性曲线判断闭环系统稳定性,采用奈氏判据.假设开环极点在s右半平面的个数为P,当从0-8时,开环频率特性的轨迹在G〔j〕H〔j〕平面上包围〔-1,j0〕点的圈数为R,那么闭环系统特征方程式在s右半平面的个数为

乙且有Z=P-2R0假设Z=0那么系统稳定,反之不稳定.

22.在频域中,系统的动态性能指标都有哪些,请具体描述二个？

稳定裕度,包括幅值裕度h和相角裕度.复制穿越频率co相角穿越频率

g0具体描述见上.

23.试简述比例限制〔P〕对闭环系统的时域性能指标有何影响？

减小超调量,和调节时间,减小稳态误差

24.试用频率特性解答比例-积分环节〔PI〕对系统性能的影响.

PI调节器的作用相当于串联了一个积分环节和一个比例微分环节.利用积分环节

可将系统提升一个无差型号,显著改善系统的稳态性能.但积分限制使系统增加

了一个位于原点的开环极点,使信号产生90°

的相角之后,对系统的稳定性不

利.这种不利的影响可通过一个比例微分环节得到一些补偿.

25.试用频率特性解答比例-微分环节〔PD〕对系统性能的影响.

PD调节器的作用相当于串联了一个放大环节和一个比例微分环节.利用一阶比例

微分环节能使系统的相角裕度增大,系统的稳定性和动态性能得到显著改善.PD

调节器不会改变系统型号,稳态误差能否改善,要看比例系数的大小.PD调节器

使系统的高频增益增大,因此容易引入高频干扰,抗高频干扰水平明显下降.

26.试用频率特性解答比例环节K值的大小变化对系统性能的影响,单用比例限制器〔P〕时,被控系统有什么特点？

怎么又是频率特性！

！

K越大,限制作用越强,可以减小稳态误差,但会降低系统的相对稳定性,甚至可能造成闭环系统不稳定.

比例环节幅频特性和相频特性是与频率无关的一个常数,幅频特性曲线是平行于

横轴的一条水平线,相位曲线恒为零.K值大小变化会造成系统幅频特性曲线整

体上下平移而相频特性曲线不变.【我认为一般来说,K值增大会增大c,请斟

酌正误……单说K值大小的影响相信你也会吧,什么响应时间啊系统精度之类

的.】

只用比例限制器时,系统限制及时〔在负荷变化不大且纯滞后小时〕,有余差.

27.设某一系统用频域法分析,当系统放大倍数K增大时,原系统怎样变化？

用c、或g的概念解答〕y

C增大,g也增大,我认为的变化应该取决于相频图,毕竟加上系统放大倍数y

并不会影响相频图.【对于最小相位系统来说,显然应该变小.I

28.试说出串联相位滞后校正网络是怎样改善系统性能的.

利用无源滞后网络幅值上对高频幅值的衰减作用,使校正后的幅值穿越频率C减

小.而在相角曲线上,使其最大滞后相角远离中频段,保证校正后的相角曲线的

中频段与校正前的中频段根本相同,从而增大相角裕度.由于滞后网络的传递

函数为1,因此校正后的稳态误差,仍要通过选择系统的开环增益来实现.

29.试说出串联PID调节器是怎样改善系统性能的？

PID调节器的作用相当于串联了一个积分环节和两个一阶比例微分环节.利用积

分环节可将系统提升一个无差型号,显著改善系统的稳态性能.同样积分限制使

系统产生90°

的相角滞后,对系统的稳定性不利,但这种不利的影响可通过两个一阶比例微分环节得到补偿.如果参数选取合理,还可以增大系统的相角裕度,

使动态性能也得到明显改善.

30.试说出串联相位滞后校正网络对被控系统所起的作用,并说出校

正网络传递函数的表达式.

既可以保证稳态性能不变改善动态性能,C减小,增大,响应速度变慢,超调

量减小.还可以做到动态性能能根本不变而改善稳态性能.优点是对高频干扰信

号有衰减作用,可提升系统的抗干扰水平.

传递函数：

Gc（s）YbTs（b1）

1Ts

31.试说出串联相位超前校正网络对被控系统所起的作用,并说出校正网络传递函数的表达式.

申联超前校正在补偿了a倍的衰减之后,可以做到稳态误差不变,而全面改善系

统的动态性能,即增大相角裕度和幅值穿越频率C,从而减小超调量和过渡过

程时间.

32.说明系统中频段为什么校正成20dB/dec的斜率,试说明其特点.

为什么：

在系统的设计中,为了获得满意的过渡过程,一般要求系统有45.~70.

的相角裕度.对于最小相位系统,开环对数幅频和对数相频曲线有单值对应的关

系.当要求相角裕度在30~70°

之间是,中频段斜率应该大于-40dB/dec,且有一定宽度.而如果设定为-40dB/dec,系统即使稳定,相角裕度也较小.所以在大多数实际系统中,要求中频段斜率为-20dB/dec.

其特点：

没看懂它要我说明什么的特点.

33.试简述比例限制器〔P〕的特点和对闭环系统时域性能指标的影响.

特点：

及时成比例反响限制系统的偏差信号,但是会产生稳态误差.

影响：

比例常数增大,限制作用增强,减小系统的稳态误差,但会降低系统的相对稳定性,甚至可能造成闭环系统不稳定.

34.试简述比例-微分限制〔PD〕对系统的时域性能指标有何影响？

加快系统的动作速度,减小调节时间ts,

35.试简述比例-积分限制〔PI〕对系统的频域性能指标有何影响？

使信号产生90.的相角滞后,对系统的稳定性不利.

36.串联比例-微分〔PD〕校正网络是利用什么特性来改善系统性能的？

被控系统变化的特点是什么？

PD调节器相当于串联了一个放大环节和一个比例微分环节,利用一阶比例微分环节能使系统的相角裕度增大,系统的稳定性和动态性能得到显著改善.不会改变系统型号,稳态误差能否改善,要看比例系数的大小.系统的抗高频干扰水平会明显下降.

37.串联比例-积分〔PI〕校正网络是利用什么特性来改善系统性能的？

利用积分环节可将系统提升一个无差型号,显著改善系统的稳态性能.

38.如果被校正系统的Bode图幅频特性向上移,试简述对系统的性能有什么影

响.

幅频特性上移相当于串联一个放大环节,可使比例常数增大,限制作用增强,减小稳态误差,降低系统相对稳定性.对于最小相位系统,幅值穿越频率增大,相角裕度变小.幅值裕度和相角穿越频率不变.

39.如果被校正系统的Bode图幅频特性c向右移,试简述对系统的性能有什么影响.

c右移,意味着幅值穿越频率增大,那么相角裕度变小.系统趋向不稳定.

40.比例-积分调节器〔PI〕的参数调整变化时,对被控系统性能有何影响？

减小积分常数Ti,增强积分作用,在偏差相同的情况下,执行器的动作速度会加

快,会增加调节过程的振荡,如果Ti过小,可能会使系统不稳定.Ti越大,可以减小调节过程的振荡,但Ti过大,虽然可能使系统被控量不产生振荡,但是动态偏差会太大.

41.在PID调节器中,D参数起什么作用？

没有它是否可行？

D参数起微分作用,没有它也不是不行,就变成PI调节器了呗【滚】.PI调节

器的积分限制使系统增加了一个原点上的开环极点,使信号产生90.的相角滞

后,对系统的稳定性不利,不加微分局部这种不利就无法得到补偿了.

42.在PID调节器中,I参数起什么作用？

怎样分析此种现象的物理意义？

I参数起积分作用,越小积分作用越强,积分作用可以消除稳态误差