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1、习题解答1-1 什么是自动控制？什么是人工控制？两者有 何异同点？答：人工控制是指在人直接参与的情况下，使被 调参数达到给定值或按照预先给定的规律变化的 过程。自动控制是指在无人直接参与的情况下，使 被调参数达到给定值或按照预先给定的规律变化 的过程。区别在于自动控制用控制器代替人来完成控 制。习题解答1-2 一个简单自动控制系统有几个环节组成？各 环节的输入和输出参数分别是什么？系统的输入 和输出参数又是什么？答：自动控制系统是由控制器，执行器，控制对 象，传感器四部分组成。控制器的输入参数为被控参数与给定值的偏差e ；其输出参数为控制信号（p）。执行器的输入参数为控制量（p）；输出信号为
2、驱动调节机构的输出量。习题解答控制对象的输入参数为驱动调节机构的输出量（ q）；其输出参数为被控量（y）。传感器的输入参数为被控量（y）；输出信号为 负反馈量（z）。系统的输入参数为给定量（r），输出参数为被 控量（y）习题解答1-3什么叫开环系统与闭环系统？各有什么特点 ？答：开环系统：系统的输出量对控制作用没有影 响的系统称为开环控制系统。 （1）开环控制系统中信号只有从输入到输出一条 前向通道，输出与输入之间不存在反馈通道。如 洗衣机就是一个开环控制系统。 （2）系统的精度取决于组成系统的元、器件的精 度和特性调整的精确度。 优点：构造简单，维护容易，成本低，一般不存 在稳定性问题。 缺
3、点：不能克服扰动对输出量的影响。习题解答闭环系统：系统的输出量经变换后反馈到输入端与输入量 进行比较，根据偏差进行控制，形成闭合回路，这样的系 统称为闭环控制系统，也称为反馈控制系统或偏差控制系 统。 （1）闭环控制系统中除了有前向通道外，还存在从输出端 到输入端的反馈通道。 （2）闭环系统的控制精度在很大程度上由形成反馈的测量 元、器件的精度决定。 优点：能削弱或消除外部扰动或闭环内主通道上各环节参 数变化对输出量的影响。 缺点：结构复杂，成本高，存在稳定性问题。习题解答1-4 什么叫正反馈？什么叫负反馈？要保证系统稳定，应采用负反馈？答：正反馈是指使系统原理的输入信号增强的反馈信号；负馈是
4、指使系统原理的输入信号减弱的反馈信号。 要保证系统稳定应采用负反馈。习题解答1-5 自动控制系统按结构可分为几类？各有什么特点？答：可以分为闭环控制系统，开环控制系统和复合控制 系统三种。闭环和开环的特点见1-3复合控制系统是将开环和闭环控制结合起来的控制系统 。特点是控制精度高。习题解答1-6 自动控制按给定值的形式不同，可分为哪几类，各有什么特点？答：p111-12 比例，积分，微分控制器的特性分别是什么？放大系数，积分 时间，微分时间对调节过程的影响如何？答：n比例控制特性：反应快，控制及时，但是存在余差。n积分控制特性：积分控制作用输出信号的大小不仅取决于偏差信号 的大小，而且主要取决
5、于偏差存在的时间长短；积分控制器输出的 变化速度与偏差成正比；积分控制作用在最后达到稳定时，偏差等 于零。n微分控制特性： 微分控制器的输出信号与偏差的大小无关，只与偏 差的变化速度有关，只要被调参数的导数等于零，控制作用消失。习题解答放大系数（比例系数）对调节过程的影响：在相同的输 入信号e下，放大系数Kp值越大，输出信号p就越大，控 制器的调节作用越强；Kp值越小，控制调节作用越弱。积分时间对调节过程的影响：积分时间T1越大，积分响 应速度越慢，积分作用越弱，反之，积分时间T1越小，积分响应速度越快，积分作用越强。微分时间对调节过程的影响：微分时间Td过大，微分作 用越强，会引起被控参数大
6、幅度波动；Td过小，微分作用越弱，超前调节作用不够显著，对改善调节质量的作 用不大。习题解答1-13，为什么单纯的比例控制不能消除静态偏差？为什么积分作用可以消除偏差？答：1，根据比例控制系统的控制规律， ，可以看出只要有偏差，其输出立即按比例变化。如果被控参数 受干扰作用而偏离给定值后，被控参数不可能再恢复到 给定值，因此不能消除静态偏差；2，由于积分控制的控制规律为 ，只要偏差e存在，积分控制器的输出就会随着时间不断变化，直到静 态偏差消除，控制器的输出才稳定不变。习题解答1-14, 什么是对象的自平衡？具有自平衡性质的对象对控制有何好处？ 答：当控制系统受到干扰，平衡遭破坏时，控制 对象
7、能够不借助控制装置的作用而只依靠本身的 变化，使系统重新达到平衡，被调参数趋向一个 新的稳定值。控制对象的这种性能叫控制对象的 自平衡。具有自平衡能力的控制对象，在幅值不大的干扰 或控制作用下，其输出能够重新稳定，而无自平 衡能力的控制对象则无法稳定下来。习题解答1-15什么是控制对象的特性？描述对象的参数有哪些？分别有何意义？答：是指对象收到干扰作用或调节作用后，被控参数是如何 变化的，变化的快慢及最终变化的数值。特性通常采用响应 曲线来描述，包括三个参数，放大系数K1，时间常数T1和延迟 时间t11 放大系数K1，放大系数K1越大，自平衡能力越弱，抗干扰能力越差。2. 时间常数T1，表示对
8、象收到干扰后从一个稳态到另一个稳态 过渡过程的快慢。T1大，被控参数变化慢，系统平稳，对象时 间T1小，则被控参数变化快，但容易引起震荡。习题解答3. 延迟时间t1，延迟时间的存在将使超调量增大，稳定性下降，控制时间加长，控制质量变化。习题解答1-16. 如习题图1-16为温度自动控制系统在单位阶跃干扰下的过度过程曲线，试求出控制过程的性能指标？答：控制过程的性能指标即质量指标，包括衰减比n与衰 减率，最大超调量B，静态偏差C，最大偏差A，振荡周 期Tp和控制过程时间ts。图中可以看出给定值y（0）=0，稳态值y（）=0.24，第 一个波峰值为B=0.59-0.24=0.35，第二个波峰B=0.28- 0.24=0.04，所以最大超调量B=0.59-0.24=0.35；衰减比n=B/B=0.35/0.04=8.75;衰减率=B-B/B=0.35-0.04/0.36=0.24;静态偏差C=0.24 ；最大偏差A=0.59 ；振荡周期Tp=8-1.6=6.4s；控制过程时间为ts=9.5s.习题解答1-17，仪表的质量指标有哪些？答：在工程式上仪表性能指标通常用精确度（又称精度 ）、变差、灵敏度来描述。1-18，串级控制系统主要用于什么场合？答：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、 负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。
