控制工程基础复习资料

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1、1,什么是开环控制系统？什么是闭环控制系统？它们各有什么优缺点？答：开环控制系统由控制器和被控对象组成，由输入端通过输入信号控制被控刈•象得输出物理量得变化。开环控制系统是最简单的一种控制系统。闭环控制系统是负反馈控制系统，闭环控制系统具有输入信号控制被控量的通道，同时具有由输出量信号反馈到输入端的反馈通道。负反馈控制系统是按输入信号与输出信号的偏差进行控制的。开坏控制系统简单，但不能抑制系统外部或内部扰动的影响。闭坏控制系统不但能抑制扰动的影响，对系统的动态和稳态性能都可能大大提高。2,闭环控

2、制系统由那些基木环节组成？它们各起什么作用？答：闭环控制系统由控制器、被控对象和测量元件等几个基本环节组成。被控对象是设备（或系统）的主体。控制器是将控制信号变成控制作用的部件，实现对设备（或系统）控制的主要部件。测量元件是将被控物理量转换成电信号元件，以实现反馈控制和监测被控物理量的作用。3,图T1」是一个简单的水位控制系统。⑴试说明它的工作原理。⑵指出系统的被控对象、被控量、给定量（输入信号）。⑶画出系统工作原理的方框图。进水出水图T1.1答：这个简单的水位控制系统是通过浮球和杠杆来实现的。

3、浮球可以检测水位的高低，这个信息通过杠杆來调节进水阀门來实现对水位的调节，控制。这个调节作用也是一个负反馈过程，当水位升高时，浮球位置上移，从而使阀门下移,减小进水量，使水位不再上升。当水位下降吋，浮球位置下移，从而使阀门上移，增加进水量，使水位不再下降。图屮输入信号是浮球的理想位置，被控对象是进水阀门、被控暈是水池的水位。可以看出，浮球的实际位置是水位的检测信号。浮球理想位置+1,图T1.2是一个直流发电机的励磁调节电压控制系统。⑴试说明它的工作原理⑵画岀系统工作原理的方框图。⑶说明如何调节输

4、出电压。⑷分析引起输出电压不稳定的主要干扰源。百流发电机输出电压叫图T1.2答：这是一个通过调节励磁，控制输出电压的直流发电机系统。控制作用的实现是由输入信号电压控制励磁电源的电压输岀，再由励磁电源的输出电压来控制直流发电机的输出电压。反馈信号从输出电压通过分压器得到，然后直接送入励磁电源输入端，形成复反馈控制。调节输出电压可以通过调节输入信号的大小來实现，当需要输出电压升高，可以调节输入信号电压增大；需要输出电压减小，同样，可以使输入信号电压减小。引起输出电压波动的主要干扰一般是负载电流的大小

5、，负载增加时，可能引起输出电压下降。环境温度，发电机和励磁电源的参数变化，也可能引起输出电压变化。电压控制信号1,图T1.3是一个晶体管直流稳压电源。⑴试说明它的工作原理。⑵画出系统工作原理的方框图。⑶试说明电路中起测量作用的元件、起执行作用的元件和起给定信号作用的元件。输出电压图T1.3答：晶体管直流稳压电源通过电压调节功能可以在输入电压一定的波动范围内保持输出电压的基本稳定，这个系统也是建立在负反馈控制的原理上的。调节输出电压是通过晶体管的输入电流来实现的，当输入电流较大时，晶体管的射极输出

6、电流大：当输入电流较小时，晶体管的射极输出电流小，从而调节输出的电压大小。当晶体管全导通吋，晶体管进入饱和状态，则输出电压达到最高，并失去调节作用。输出电压信号的检测是通过分压器实现的，在运算放大器的输入端，输出信号与基准电压信号进行比较，市此得到的偏差信号控制运算放大器输出电流大小，从而控制晶体管的输入电流和输出电压。在电路图中，测量元件是分压器，执行元件是晶体管，给定信号是稳压二极管的基准电压。欲调节稳压电源的输出电压，可以通过调节稳压管的基准电压，或分压器的分压比例来实现，但输出电压不能高

7、于输入电压加饱和时的管压降(约0.7伏)。基准电压基极输入1,线性定常系统的微分方程式如下，其中弘⑴是输入量，)心)是输出量，分别求系统的传递函数G(Q=Y(s)/U(s).(1)丁⑶(0+3X0+4X0+y(i)=2u(t)+U(t)解：对方程进行Laplace变换，设初始条件为零，得s3Y(s)+3?y(5)+4sYG)+Y(s)=2sU(s)+U(s)传递函数为G(Qr(5)u(s)2$+l53+3$2+4s+1(1)y⑷(r)+6旳)+10%)+3X0=7况⑴解：对方程进行Laplace

8、变换，设初始条件为零，得s4Y(s)+6s2Y(s)+1(kg)+3Y($)=7(/(5)传递函数为7s4+6s2+1Qv+3(2)y⑶⑴+2》(r)+8W)+y(r)+5』y(r)dr=3〃(f)+u(t)解：对方程进行Laplace变换，设初始条件为零，得53y(5)+2?r(5)+8^7(5)4-r(s)+5-y(j)=3血(巧+u(s)54y(5)+2s3Y(s)+Ss2Y(s)+sY(s)+5Y(s)=3s2U(s)+传递函数为G(s)=型=-—芒肯U(s)54+2?+8?+5+52,