現(xiàn)代控制原理第二章課后答案

1、第二章第二章被控對象的數(shù)學模型被控對象的數(shù)學模型第一章自動控制系統(tǒng)基本概念1.簡述被控對象、被控變量、操縱變量、擾動(干擾)量、設定(給定)值和偏差的含義？答:自動控制系統(tǒng)中常用的幾個術語其含義是：被控對象自動控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產過程、設備或機器等。被控變量被控對象內要求保持設定數(shù)值的工藝參數(shù)。操縱變量受控制器操縱的，用以克服干擾的影響，使被控變量保持設定值的物料量或能量。擾動量：除操縱變量外，作用于被控對象并引起被控變量

2、變化的因素。設定值：被控變量的預定值。偏差：被控變量的設定值與實際值之差。2.自動控制系統(tǒng)按其基本結構形式可分為幾類其中閉環(huán)控制系統(tǒng)中按設定值的不同形式又可分為幾種簡述每種形式的基本含義。答:自動控制系統(tǒng)按其基本結構形式可分為閉環(huán)自動控制系統(tǒng)和開環(huán)自動控制系統(tǒng)。閉環(huán)自動控制是指控制器與被控對象之間既有傾向控制又有反向聯(lián)系的自動控制。如圖1—1(a)即是一個閉環(huán)自動控制。圖中控制器接受檢測元件及變送器送來的測量信號，并與設定值相比較得到偏

3、差信號，再根據偏差的大小和方向，調整蒸汽閥門的開度，改變蒸汽流量，使熱物科出口溫度回到設定值上。從圖l—1(b)所示的控制系統(tǒng)方塊圖可以清楚看出，操縱變量(蒸汽流量)通過被控對象去影響被控變量，而被控變量又通過自動控制裝置去影響操縱變量。從信號傳遞關系上看，構成了一個閉合回路。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，按照沒定值的不同形式又可分為：(1)定值控制系統(tǒng)定值控制系統(tǒng)是指設定值恒定不變的控制系統(tǒng)。定值控制系統(tǒng)的作用是克服擾動對被控變量的影響，使被控變

4、量最終回到設定值或其附近。以后無特殊說明控制系統(tǒng)均指定值控制系統(tǒng)而言。(2)隨動控制系統(tǒng)隨動控制系統(tǒng)的設定值是不斷變化的。隨動控制系統(tǒng)的作用是使被控變量能夠盡快地、準確無誤地跟蹤設定值的變化而變化。(a)(b)圖11閉環(huán)自動控制基本結構(3)程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)的設定值也是變化的，但它是一個已知的時間函數(shù)即設定值按一定的時間程序變化。開環(huán)控制系統(tǒng)是指控制器與被控對象之間只有順向控制而沒有反向聯(lián)系的自動控制系統(tǒng)。即操縱變量通過被控對象

5、去影響被控變量，系統(tǒng)及自動信號、連鎖保護系統(tǒng)的圖。在工藝管道及控制流程圖上設備間的連線是工藝管線，表示物料流動的方向，與方塊圖中線段的含義截然不同。7.什么是控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)為什么說研究控制系統(tǒng)的動態(tài)比其靜態(tài)更有意義答:在自動化領域內，把被控變量不隨時間而變化的平衡狀態(tài)稱為控制系統(tǒng)的靜態(tài)。在這種狀態(tài)下，自動控制系統(tǒng)的輸入(設定值和干擾)及輸出(被控變量)都保持不變，系統(tǒng)內各組成環(huán)節(jié)都不改變其原來的狀態(tài)，它們輸入、輸出信號的變化率為零

6、。而此時生產仍在進行，物料和能量仍然有進有出。因此，靜態(tài)反映的是相對平衡狀態(tài)。系統(tǒng)的動態(tài)是被控變量隨時間而變化的不平衡狀態(tài)。當一個原來處于相對平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，受到擾動作用的影響，其平衡狀態(tài)受到破壞，被控變量偏離設定值，此時，控制器就會改變原來的狀態(tài)，產生相應的控制作用，改變操縱變量克服擾動的影響，力圖恢復平衡狀態(tài)。從擾動發(fā)生，經過控制，直到系統(tǒng)重新建立平衡，在這段時間中整個系統(tǒng)都處于變動狀態(tài)中。在自動化工作中，了解、研究控制系統(tǒng)動態(tài)比其

7、靜態(tài)更為重要。因為在生產過程中，干擾是客觀存在的，是不可避免的。在擾動引起系統(tǒng)變動后、就需要通過控制裝置不斷地施加控制作用去消除干擾作用的影響，使被控變量保持在工藝生產所規(guī)定的技術指標上，以滿足過程控制的要求。一個正常工作的自動控制系統(tǒng)，時時刻刻都受到擾動的頻繁作用，總是處在一種頻繁的、不間斷的動態(tài)過程中。因此說研究控制系統(tǒng)的動態(tài)比其靜態(tài)更有意義。8.在進行控制系統(tǒng)研究中，典型的輸入信號形式有哪些為什么常采用階躍信號作為系統(tǒng)的輸入信號？

8、答:在進行控制系統(tǒng)研究中，為了便于分析和比較不同系統(tǒng)的性能，通常以階躍函數(shù)、樹坡(速度)函數(shù)、拋物線(加速度)函數(shù)、脈沖因數(shù)等時間函數(shù)信號作為典型的輸入信號。在分析、研究自動控制系統(tǒng)時，常采用階躍信號作為系統(tǒng)的輸入信號。因為，階躍信號具有突發(fā)性，且持續(xù)時間較長，對被控變量的影響較大。另外階躍信號的數(shù)學表示形式簡單，容易實現(xiàn)，便于分析、實驗和計算。如果一個控制系統(tǒng)能夠有效地克服這種擾動的影響，那么對于其他比較緩和的擾動也一定能取得很好的校

9、正效果。9.什么是反饋什么是正反饋和負反饋？負反饋在自動控制中有什么重要意義？答:把系統(tǒng)(或環(huán)節(jié))的輸出信號直接或經過一些環(huán)節(jié)重新引回到輸入端的作法叫做反饋。反饋信號的作用方向與設定信號相反、即偏差信號為兩者之差，這種反饋叫做負反饋；反之為正反饋。在控制系統(tǒng)中采用負反饋，是因為當被控變量受到擾動作用后。若使其升高，則反饋信號升高，經過比較，偏差信號將降低，此時控制器將發(fā)出信號而使執(zhí)行器動作，施加控制作用，其作用方向與擾動作用方向相反，致