控制考试 - y

上传者：林德生
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上传时间：2015-05-07
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控制考试 - y

1（主观题）

2、反馈控制，闭环控制与开环特点

（1）反馈控制原理是指在反馈控制系统中，控制装置对被控对象施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量与输入量之间的偏差，从而实现对被控对象进行控制的任务，这就是反馈控制原理。（2）开环控制和闭环控制的优缺点一、开环控制控制器与被控对象间只有顺序作用而无反向联系且控制单方向进行。优点：简单、稳定、可靠。若组成系统的元件特性和参数值比较稳定，且外界干扰较小，开环控制能够保持一定的精度。缺点：精度通常较低、无自动纠偏能力。二、闭环控制闭环控制系统特点：输出端和输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程有直接影响。闭环的作用：应用反馈，减少偏差。优点：精度较高，对外部扰动和系统参数变化不敏感缺点：存在稳定、振荡、超调等问题，系统性能分析和设计麻烦。

3. 理解和评价控制系统响应特性

（1）控制系统的响应特性是指系统的输入量和输出量之间的对应关系。通常把系统响应特性分为两种：静态响应特性和动态响应特性。静态响应特性是指输入不随时间而变化的特性，它表示系统值处于稳定状态下输入输出的关系；动态特性是指输入随时间而变化的特性，它表示系统对随时间变化的输入量的响应特性。

（2）控制系统常见的静态响应特性有稳态误差，对于具有反馈的典型输入下的稳态误差，其值大小一般为确定的值（或无穷），与系统时间无直接关联。对于控制系统，一般可通过在扰动点前加入积分环节、提高开环增益等方式提高系统稳态误差。

（3）控制系统的动态特性又可分为时域响应特性和频域响应特性。表征时域特性指标主要有上升时间、峰值时间、超跳量和调整时间，其中上升时间和峰值时间决定系统响应快速性，超调量和调整时间决定系统衰减的幅度和范围。表征系统频域指标的主要有谐振峰值、谐振频率和截止频率，对于给定阻尼比s的二阶系统，谐振频率wr越高，系统反应速度越快；截止频率wb越大，系统响应速度越快。

4、状态分析法及特点

5、控制系统稳定性及判别方法、特点

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(2). 现代控制判断稳定性

李雅普诺夫第一法又称间接法，通过求解系统状态方程的解或计算系统矩阵的特征多项式和特征值来判别系统的稳定性。李雅普诺夫第一法通过分析系统微分方程的显式解来分析系统的稳定。对线性定常系统，它可以直接通过系统的特征根情况来分析。其基本思路与经典控制论中的稳定性判别思路基本一致。

李雅普诺夫第二法也称直接法，直接由系统的运动方程出发。通过构造一个类似于“能量”的李雅普诺夫函数，并分析它及其一次导数的定号性而获得系统稳定性的有关信息。李雅普诺夫第二法不必求解系统的状态方程，而是通过一个系统的能量函数来直接判断系统的稳定性，所以又称直接法。它不但适合线性定常系统，而且适用于非线性和时变的系统。

6、可观与可控（p468）

7、设计控制系统的思想，PID控制与状态反馈控制不同思想：1.选择开环还是闭环要根据控制系统的精度要求和条件的可行性而定

2.找出控制系统的干扰因素，并分清主次，找出最大的干扰因素

3.要确定控制量和被控量

4.执行器和检测装置的选择: 一是要根据控制量和被控量的需求，二是根据控制条件

总之，控制系统设计需满足的基本条件: 能达到控制的目的，采用易于实现的方式，降低控制成本，减少对环境的负面影响

（1）状态反馈就是指系统的状态变量通过比例环节送到输入端去的反馈方式。状态反馈控制方式体现了现代控制理论的特色。状态反馈中的状态变量能较好地反映系统的内部特性，所以状态反馈控制比输出反馈控制能更好地改善系统的性能。因为状态反馈的状态变量反映的是系统内部特性，故状态变量一般很难从外部直接测量出。

（2）PID控制又称比例、积分、微分控制。其中：比例（P）控制，其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。积分（I）控制，在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的系统，为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。微分（D）控制，在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。