现代控制原理第二章课后答案

上传人:oq****t 文档编号:1647245 上传时间:2017-07-01 格式:DOC 页数:16 大小:453KB
返回 下载 相关 举报
现代控制原理第二章课后答案_第1页
第1页 / 共16页
现代控制原理第二章课后答案_第2页
第2页 / 共16页
现代控制原理第二章课后答案_第3页
第3页 / 共16页
现代控制原理第二章课后答案_第4页
第4页 / 共16页
现代控制原理第二章课后答案_第5页
第5页 / 共16页
点击查看更多>>
资源描述

《现代控制原理第二章课后答案》由会员分享,可在线阅读,更多相关《现代控制原理第二章课后答案(16页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。

1、第二章 被控对象的数学模型第 一 章 自 动 控 制 系 统 基 本 概 念1.简 述 被 控 对 象 、 被 控 变 量 、 操 纵 变 量 、 扰 动 (干 扰 )量 、 设 定 (给定 )值 和 偏 差 的 含 义 ?答:自动控制系统中常用的几个术语其含义是:被控对象 自动控制系统中,工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。被控变量 被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。操纵变量 受控制器操纵的,用以克服干扰的影响,使被控变量保持设定值的物料量或能量。扰动量:除操纵变量外,作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。设定值:被控变量的预定值。偏 差:被控变量的设定值与实际值之差。2.自 动

2、 控 制 系 统 按 其 基 本 结 构 形 式 可 分 为 几 类 ?其 中 闭 环 控 制 系 统 中按 设 定 值 的 不 同 形 式 又 可 分 为 几 种 ?简 述 每 种 形 式 的 基 本 含 义 。答 :自动控制系统按其基本结构形式可分为闭环自动控制系统和开环自动控制系统。闭环自动控制是指控制器与被控对象之间既有倾向控制又有反向联系的自动控制。如图11(a)即是一个闭环自动控制。图中控制器接受检测元件及变送器送来的测量信号,并与设定值相比较得到偏差信号,再根据偏差的大小和方向,调整蒸汽阀门的开度,改变蒸汽流量,使热物科出口温度回到设定值上。从图 l1(b)所示的控制系统方块图可

3、以清楚看出,操纵变量( 蒸汽流量)通过被控对象去影响被控变量,而被控变量又通过自动控制装置去影响操纵变量。从信号传递关系上看,构成了一个闭合回路。在闭环控制系统中,按照没定值的不同形式又可分为:( 1)定 值 控 制 系 统定 值 控 制 系 统 是 指 设 定 值 恒 定 不 变 的 控 制 系 统 。 定 值 控 制 系 统 的 作 用 是 克 服 扰动 对 被 控 变 量 的 影 响 , 使 被 控 变 量 最 终 回 到 设 定 值 或 其 附 近 。 以 后 无 特 殊 说 明控 制 系 统 均 指 定 值 控 制 系 统 而 言 。 (2)随 动 控 制 系 统 随 动 控 制 系

4、 统 的 设定 值 是 不 断 变 化 的 。 随 动 控 制 系 统 的 作 用 是 使 被 控 变 量 能 够 尽 快 地 、 准 确 无 误地 跟 踪 设 定 值 的 变 化 而 变 化 。 J (a) (b) 图 1-1闭 环 自 动 控 制 基 本 结 构(3)程 序 控 制 系 统 程 序 控 制 系 统 的 设 定 值 也 是 变 化 的 , 但 它 是 一 个 已 知 的时 间 函 数 ,即 设 定 值 按 一 定 的 时 间 程 序 变 化 。开 环 控 制 系 统 是 指 控 制 器 与 被 控 对 象 之 间 只 有 顺 向 控 制 而 没 有 反 向 联 系 的自 动

5、控 制 系 统 。 即 操 纵 变 量 通 过 被 控 对 象 去 影 响 被 控 变 量 , 但 被 控 变 量 并 不 通过 自 动 控 制 装 置 去 影 响 操 纵 变 量 。 从 信 号 传 递 关 系 上 看 , 未 构 成 闭 合 回 路 。开 环 控 制 系 统 分 为 两 种 , 一 种 按 设 定 值 进 行 控 制 , 如 图 1-2(a)所 示 。这 种 控 制 方 式 的 操 纵 变 量 (蒸 汽 流 星 )与 设 定 值 保 持 一 定 的 函 数 关 系 , 当 设定 值 变 化 时 、 操 纵 变 量 随 其 变 化 进 而 改 变 被 控 变 量 。 另 一

6、种 是 按 扰 动 进 行 控 制 ,即 所 谓 前 馈 控 制 系 统 , 如 图 1-2(b)所 示 。 这 种 控 制 方 式 是 通 过 对 扰 动 情 号 的测 量 , 根 据 其 变 化 情 况 产 生 相 应 控 制 作 用 。 进 而 改 变 被 控 变 量 。开 环 控 制 系 统 不 能 自 动 地 觉 察 被 控 变 量 的 变 化 情 况 , 也 不 能 判 断 操 纵 变 量的 校 正 作 用 是 否 适 合 实 际 需 要 。(a)按 设 定 值 进 行 控 制 的 开 环 控 制 系 统 (b)按 扰 动 进行 控 制 的 开 环 控 制 系 统图 1-2 开 环

7、 控 制 系 统 基 本 结 构3.自 动 控 制 系 统 主 要 由 哪 些 环 节 组 成 ?各 部 分 的 作 用 是 什 么 ?答 :自 动 控 制 系 统 主 要 由 两 大 部 分 组 成 。 一 部 分 是 起 控 制 作 用 的 全 套 自 动化 装 置 , 对 于 常 规 仪 表 来 说 , 它 包 括 检 测 元 件 及 变 送 器 、 控 制 器 、 执 行 器 等 ;另 一 部 分 是 受 自 动 化 装 置 控 制 的 被 控 对 象 。在 自 动 控 制 系 统 中 , 检 测 元 件 及 变 送 器 用 来 感 受 被 控 变 量 的 变 化 并 将 它 转换 成

8、 一 种 特 定 的 信 号 (如 气 压 信 号 或 电 压 、 电 流 信 号 等 )。 控 制 器 将 检 测元 件 及 变 送 器 送 来 的 测 量 信 号 与 工 艺 上 需 要 保 持 的 设 定 值 信 号 进 行 比 较 得 出 偏差 , 根 据 偏 差 的 大 小 及 变 化 趋 势 。 按 预 先 设 计 好 的 控 制 规 律 进 行 运 算 后 , 将 运算 结 果 用 特 定 的 信 号 (如 气 压 信 号 或 电 流 信 号 )发 送 给 执 行 器 。执 行 器 能 自 动 地 根 据 控 制 器 送 来 的 信 号 值 相 应 地 改 变 流 入 (或 流

9、出 )被控 变 量 的 物 料 量 或 能 量 , 克 服 扰 动 的 影 响 , 最 终 实 现 控 制 要 求 。6.什 么 是 自 动 控 制 系 统 的 方 块 图 ?它 与 工 艺 管 道 及 控 制 流 程 图 有 什 么区 别 ?答 :自 动 控 制 系 统 的 方 块 图 是 由 传 递 方 块 、 信 号 线 (带 有 箭 头 的 线 段 )、综 合 点 、 分 支 点 构 成 的 表 示 控 制 系 统 组 成 和 作 用 的 图 形 。 其 中 每 一 个 方 块 代 表系 统 中 的 一 个 组 成 部 分 , 方 块 内 填 入 表 示 其 自 身 特 性 的 数 学

10、 表 达 式 , 方 块 间 用带 有 箭 头 的 线 段 表 示 相 互 间 的 关 系 及 信 号 的 流 向 。 采 用 方 块 图 可 直 观 地 显 示 出J系 统 中 各 组 成 部 分 以 及 它 们 之 间 的 相 互 影 响 和 信 号 的 联 系 , 以 便 对 系 统 待 性 进行 分 析 和 研 究 。而 工 艺 管 道 及 控 制 流 程 图 则 是 在 控 制 方 案 确 定 以 后 , 根 据 工 艺 设 计 给 出 的流 程 图 , 按 其 流 程 顺 序 标 注 有 相 应 的 测 量 点 、 控 制 点 、 控 制 系 统 及 自 动 信 号 、连 锁 保

11、护 系 统 的 图 。 在 工 艺 管 道 及 控 制 流 程 图 上 设 备 间 的 连 线 是 工 艺 管 线 , 表示 物 料 流 动 的 方 向 , 与 方 块 图 中 线 段 的 含 义 截 然 不 同 。7.什 么 是 控 制 系 统 的 静 态 与 动 态 ?为 什 么 说 研 究 控 制 系 统 的 动 态 比 其静 态 更 有 意 义 ?答 :在 自 动 化 领 域 内 , 把 被 控 变 量 不 随 时 间 而 变 化 的 平 衡 状 态 称 为 控 制 系统 的 静 态 。 在 这 种 状 态 下 , 自 动 控 制 系 统 的 输 入 (设 定 值 和 干 扰 )及 输

12、 出(被 控 变 量 )都 保 持 不 变 , 系 统 内 各 组 成 环 节 都 不 改 变 其 原 来 的 状 态 , 它 们 输 入 、输 出 信 号 的 变 化 率 为 零 。 而 此 时 生 产 仍 在 进 行 , 物 料 和 能 量 仍 然 有 进 有 出 。 因此 , 静 态 反 映 的 是 相 对 平 衡 状 态 。系 统 的 动 态 是 被 控 变 量 随 时 间 而 变 化 的 不 平 衡 状 态 。 当 一 个 原 来 处 于 相 对平 衡 状 态 的 系 统 , 受 到 扰 动 作 用 的 影 响 , 其 平 衡 状 态 受 到 破 坏 , 被 控 变 量 偏 离设 定

13、 值 , 此 时 , 控 制 器 就 会 改 变 原 来 的 状 态 , 产 生 相 应 的 控 制 作 用 , 改 变 操 纵变 量 克 服 扰 动 的 影 响 , 力 图 恢 复 平 衡 状 态 。从 扰 动 发 生 , 经 过 控 制 , 直 到 系 统 重 新 建 立 平 衡 , 在 这 段 时 间 中 整 个 系 统都 处 于 变 动 状 态 中 。在 自 动 化 工 作 中 , 了 解 、 研 究 控 制 系 统 动 态 比 其 静 态 更 为 重 要 。 因 为 在 生产 过 程 中 , 干 扰 是 客 观 存 在 的 , 是 不 可 避 免 的 。 在 扰 动 引 起 系 统

14、变 动 后 、 就 需要 通 过 控 制 装 置 不 断 地 施 加 控 制 作 用 去 消 除 干 扰 作 用 的 影 响 , 使 被 控 变 量 保 持在 工 艺 生 产 所 规 定 的 技 术 指 标 上 , 以 满 足 过 程 控 制 的 要 求 。 一 个 正 常 工 作 的 自动 控 制 系 统 , 时 时 刻 刻 都 受 到 扰 动 的 频 繁 作 用 , 总 是 处 在 一 种 频 繁 的 、 不 间 断的 动 态 过 程 中 。 因 此 说 研 究 控 制 系 统 的 动 态 比 其 静 态 更 有 意 义 。8. 在 进 行 控 制 系 统 研 究 中 , 典 型 的 输

15、入 信 号 形 式 有 哪 些 ?为 什 么常 采 用 阶 跃 信 号 作 为 系 统 的 输 入 信 号 ?答 :在 进 行 控 制 系 统 研 究 中 , 为 了 便 于 分 析 和 比 较 不 同 系 统 的 性 能 , 通 常以 阶 跃 函 数 、 树 坡 (速 度 )函 数 、 抛 物 线 (加 速 度 )函 数 、 脉 冲 因 数 等 时 间 函数 信 号 作 为 典 型 的 输 入 信 号 。在 分 析 、 研 究 自 动 控 制 系 统 时 , 常 采 用 阶 跃 信 号 作 为 系 统 的 输 入 信 号 。 因为 , 阶 跃 信 号 具 有 突 发 性 , 且 持 续 时

16、间 较 长 , 对 被 控 变 量 的 影 响 较 大 。 另外 阶 跃 信 号 的 数 学 表 示 形 式 简 单 , 容 易 实 现 , 便 于 分 析 、 实 验 和 计 算 。 如 果一 个 控 制 系 统 能 够 有 效 地 克 服 这 种 扰 动 的 影 响 , 那 么 对 于 其 他 比 较 缓 和 的 扰 动也 一 定 能 取 得 很 好 的 校 正 效 果 。9.什 么 是 反 馈 ?什 么 是 正 反 馈 和 负 反 馈 ? 负 反 馈 在 自 动 控 制 中 有 什 么 重要 意 义 ?答 :把 系 统 (或 环 节 )的 输 出 信 号 直 接 或 经 过 一 些 环 节 重 新 引 回 到 输 入 端 的作 法 叫 做 反 馈 。反 馈 信 号 的 作 用 方 向 与 设 定 信 号 相 反 、 即 偏 差 信 号 为 两 者 之 差 , 这 种 反 馈叫 做 负 反 馈 ; 反 之 为 正 反 馈 。在 控

展开阅读全文
相关资源
相关搜索

当前位置:首页 > 办公文档 > 其它办公文档

电脑版 |金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号