控制系统--第四章 时间响应
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1、自动控制: 指在无人直接参与的情况下,通过控制器使被控制对象或过程自动地按照预定的要求运行。
2、人工控制:在人直接参与的情况下,利用控制装置使被控制对象和过程按预定规律变化的过程,(1)线性系统:用线性微分方程或线性差分方程描述的系统。
(2)非线性系统:用非线性微分方程或差分方程描述的系统。
(1)连续系统:当系统中各元件的输入量和输出量均是连续量或模拟量时,就称此类系统是连续系统(2)离散系统:当系统中某处或多处信号是脉冲序列或数字形式时,就称这类系统是离散系统。
(1)恒值控制系统:控制系统在运行中被控量的给定值保持不变(2)随动控制系统:控制系统被控量的值不是预先设定的,而是受外来的某些随机因素影响而变化,其变化规律是未知的时间函数(3)程序控制系统:控制系统被控量的给定值是预定的时间函数,并要求被控量随之变化。
(三)按控制方式分:开环控制、反馈控制、复合控制(四)按元件类型:机械系统、电气系统、机电系统、液压系统、气动系统、生物系统(五)按系统共用:温度控制、压力控制、位置控制1)输入量(激励)作用于一个元件、装置或系统输入端的量,可以是电量,也可以是非电量,一般是时间的函数(确定函数或随机函数),如给定电压。
2)输出量(响应)指确定被控对象运动状态的量,它是输出端出现的量,可以是电量或非电量,它是系统初始状态和输入量的函数。
3)被控制量制被控对象所要求自动控制的量。
它通常是决定被控对象工作状态的重要变量。
当被控对象只要求实现自动调节,即要求某些参数保持给定数值或按一定规律变化时,被控制量就是被调节量(被调量)。
4)控制量(控制作用)指控制器的输出量。
当把控制器看成调节器时,控制量即调节量(调节作用)。
5)反馈把系统的输出送回到输入,以增强或减弱输入信号的效应称为反馈。
使输入信号增强者为正反馈,使输入信号减弱者称为负反馈。
反馈信号与系统输出量成比例者称为硬反馈或刚性反馈(比例反馈),反馈信号为输出量的导数者称为软反馈或柔性反馈。
自动控制原理经典考试题目整理第三章-第四章第三章时域分析法一、自测题1.线性定常系统的响应曲线仅取决于输入信号的______________和系统的特性,与输入信号施加的时间无关。
2.一阶系统1/(TS+1)的单位阶跃响应为。
3.二阶系统两个重要参数是,系统的输出响应特性完全由这两个参数来描述。
4.二阶系统的主要指标有超调量MP%、调节时间ts和稳态输出C(∞),其中MP%和ts是系统的指标,C(∞)是系统的指标。
5.在单位斜坡输入信号的作用下,0型系统的稳态误差ess=__________。
6.时域动态指标主要有上升时间、峰值时间、最大超调量和__________。
7.线性系统稳定性是系统__________特性,与系统的__________无关。
8.时域性能指标中所定义的最大超调量Mp的数学表达式是__________。
9.系统输出响应的稳态值与___________之间的偏差称为稳态误差ess。
10.二阶系统的阻尼比ξ在______范围时,响应曲线为非周期过程。
11.在单位斜坡输入信号作用下,Ⅱ型系统的稳态误差ess=______。
12.响应曲线达到超调量的________所需的时间,称为峰值时间tp。
13.在单位斜坡输入信号作用下,I型系统的稳态误差ess=__________。
14.二阶闭环控制系统稳定的充分必要条件是该系统的特征多项式的系数_____________。
15.引入附加零点,可以改善系统的_____________性能。
16.如果增加系统开环传递函数中积分环节的个数,则闭环系统的稳态精度将提高,相对稳定性将________________。
17.为了便于求解和研究控制系统的输出响应,输入信号一般采用__________输入信号。
18.当系统的输入具有突变性质时,可选择阶跃函数为典型输入信号。
()19.暂态响应是指当时间t趋于无穷大时,系统的输出状态。
()20.在欠阻尼0<ζ<1情况下工作时,若ζ过小,则超调量大。
控制工程基础董景新第四版简介《控制工程基础董景新第四版》是董景新教授所著的一本控制工程入门教材,通过全面介绍控制工程的基本概念、基本理论和基本方法,帮助读者建立起对控制工程的基础知识和基本技能的理解和掌握。
内容第一章:引言本章主要介绍控制工程的基本概念和发展历程,为后续章节的学习奠定基础。
首先对控制系统和控制工程的定义进行了阐述,并介绍了控制工程的主要任务和发展方向。
其次,对控制系统的分类进行了介绍,包括开环控制系统和闭环控制系统。
最后,介绍了控制系统的相关术语和符号,为后续章节的学习做好铺垫。
第二章:数学基础本章主要介绍控制工程所需要的数学基础知识。
首先介绍了常见的数学函数和符号,包括常用数学函数、求和符号、积分符号等。
其次,介绍了常用的数学运算法则,包括加法、乘法、指数运算等。
最后,介绍了常见的数学方程和常用的数学方法,包括线性方程组、矩阵运算、微积分等。
第三章:信号与系统本章主要介绍信号与系统的基本概念和分析方法。
首先介绍了信号的定义和分类,包括连续信号和离散信号、周期信号和非周期信号。
其次,介绍了信号的表示与分解方法,包括傅里叶级数和傅里叶变换。
最后,介绍了系统的定义和分类,包括线性系统和非线性系统、因果系统和非因果系统。
同时,介绍了系统的时域分析方法和频域分析方法。
第四章:传递函数与系统响应本章主要介绍传递函数和系统的响应特性。
首先介绍了传递函数的定义和性质,包括零极点分布和传递函数的单一性。
其次,介绍了系统的稳定性和系统的稳定判据,包括极点位置的判断和Nyquist判据。
最后,介绍了系统的时域响应和频域响应,包括单位冲击响应、单位阶跃响应、频率响应等。
第五章:控制系统的稳定性分析本章主要介绍控制系统的稳定性分析方法。
首先介绍了控制系统的稳定性的概念和判据,包括极点位置的判断和Nyquist稳定性判据。
其次,介绍了控制系统的根轨迹法和频率响应法,用于稳定性分析和设计。
最后,介绍了控制系统的相角裕度和增益裕度的概念和计算方法。
题目:线性定常系统对正弦信号(谐波输入)的__________________ 称为频率响应。
答案:稳态响应题目:频率响应是系统对_________________ 的稳态响应;频率特性G(j 3 )与传递函数G(s)的关系为_______________ 。
答案:正弦输入、s= j题目:以下关于频率特性、传递函数和单位脉冲响应函数的说法错误的是【】A•G(j ) G(s) s j B•G(s) F (t)C. G(s) L (t)D. G(j ) F (t)分析与提示:令传递函数中s j即得频率特性;单位脉冲响应函数的拉氏变换即得传递函数;单位脉冲响应函数的傅立叶变换即为频率特性。
答案:B题目:以下说法正确的有【】A .时间响应只能分析系统瞬态特性B. 系统的频率特性包括幅频特性和相频特性,它们都是频率3的函数C. 时间响应和频率特性都能揭示系统动态特性D •频率特性没有量纲E.频率特性反映系统或环节对不同频率正弦输入信号的放大倍数和相移分析与提示:时间响应可分析系统瞬态特性和稳态性能;频率特性有量纲也可以没有量纲,其量纲为输出信号和输入信号量纲之比。
答案:B、C、E题目:通常将_______________ 和 ____________ 统称为频率特性。
答案:幅频特性、相频特性题目:系统的频率特性是系统_______________ 响应函数的____________ 变换。
答案:脉冲、傅氏题目:频率响应是系统对_________________ 的稳态响应;频率特性G(j 3 )与传递函数G(s)的关系为_______________ 。
答案:正弦输入、s= j题目:已知系统的单位阶跃响应为x o t 1 1.8e 4t 0.8e 9t, t 0,试求系统的幅频特性和相频特性。
分析与提示:首先由系统的输入输出得到系统传递函数;令s= j即可得到频率特性,进而得到幅频特性和相频特性。
答案:由已知条件有1s ,s 1 1 1 -1.8 0.8 — s s 4 s 9X i X o s传递函数为G s X o s36 X i s s 4 s 9则系统的频率特性为G j36j 4 j 9其中,幅频特性为 ______ 36 16 2 .81相频特性为 题目:系统的传递函数为 arctg 才 arctg § arctg arctg — 3 ,则其频率特性是【0.2 (s) A • G(j 3 s 0.2 G(j 3 0.2 C . G(j _3 ____ 20.04G(j 3— (0.2 j0.04 2 答案:D G(s),在输入 X j (t) 4cos(t30 )作用下的稳态输出是【 】A . X °(t) 4 cos(t 15 )B . X o (t)C . X o (t) 2 2 cos(t 15 )D .Xo(t) 分析与提示: 系统的传递函数为 G(j)- 为A 1.1 2 , j输入信号频率为 题目:一阶系统的传递函数为 1的单频信号, 2 2 cos(t 15 )4 cos(t 15 ) ,幅频特性,相频特性分别1arctg 其稳态输出为同频率的单频信号,输出信号幅值 A 1 1 1 30o arctg 1 15o 答案 题目 答案 题目 答案 题目 答案题目B 频率特性表示了系统对不同频率的正弦信号的 复现能力 频率特性实质上是系统的___________________ 单位脉冲响应函数 频率特性随频率而变化,是因为系统含有 储能元件时间响应分析主要用于分析线性系统过渡过程, 以获得系统的动态特性, 而频率 ,以获得系统的动态特性。