解析:绝大多数系统都存在不同程度的非线性,当非线性程度不严重的时候,可以忽略非线性特性的影响,从而将非线性环节视为线性环节;当系统方程解析且工作在某一数值附近的小范围内时,可运用小偏差法将非线性模型线性化。
13、线性系统数学模型有哪些?
解析:传递函数、方框图、微分方程、信号流图
14、线性时域响应组成有哪两大部分组成?
解析:零状态响应,零输入响应。
15、经典控制理论和现代控制理论中校正方法和研究方法的特点。
解析:经典控制理论是以传递函数为基础的一种控制理论。其研究对象是单入单出的自动控制系统,它是一种频域方法,以系统的输入输出作为研究的依据。控制校正的方法有串联校正,反馈校正、前馈校正、复合校正。常见的控制策略有 PID 控制。
现代控制理论是建立状态空间上的分析方法,其数学模型主要是状态方程。研究对象既可以是单入单出的系统,也可以是多入多出的系统。主要校正的控制策略有极点配置、状态反馈、输出反馈等。
16、微分方程模型转化成传递函数模型是否有条件限制?如果是,什么条件?传递函数零初始状态两方面的含义?
解析:是,零初始条件。控制系统的零初始条件有两方面的含义:一是指输入量是在 \(t \geq 0\) 时才作用于系统,因此,在 \(t = 0^-\)时,输入量及其各阶导数均为零;二是指输入量加于系统之前,系统处于稳定的工作状态,即输出量及其各阶导数在 \(t = 0^-\)时的值也为零,现实的工程控制系统多属此类情况。
17、简述控制系统性能的三个基本要求及定义。
(1)稳定性:稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件。一个稳定的控制系统,其被控量偏离期望值的初始偏差应随时间的增长逐渐减小并趋于零。具体来说,对于稳定的恒值控制系统,被控量因扰动而偏离期望值后,经过一个过渡过程时间,被控量应恢复到原来的期望值状态;对于稳定的随动系统,被控量应能始终跟踪输入量的变化。反之,不稳定的控制系统,其被控量偏离期望值的初始偏差将随时间的增长而发散,因此,不稳定的控制系统无法完成预定的控制任务。
(2)准确性:理想情况下,当过渡过程结束后,被控量达到的稳态值(即平衡 状态)应与期望值一致。但实际上,由于系统结构,外作用形式以及摩擦、间隙等非线性因素的影响,被控量的稳态值与期望值之间会有误差存在,称为稳态误差。稳态误差是衡量控制系统控制