考研851 自动控制原理
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(3) 等幅振荡过程;

(4) 衰减振荡过程;

(5) 非振荡衰减过程。

在上述五种过渡过程形式中,非振荡衰减过程和衰减振荡过程是稳定过程,能基本满足控制要求。但由于非振荡衰减过程中被控变量达到新的稳态值的进程过于缓慢,致使被控变量长时间偏离设定值,所以一般不采用。只有当生产工艺不允许被控变量振荡时才考虑采用这种形式的过渡过程。

10、试从物理上描述积分饱和现象。

解析:随着输入的不断增大,输出器由于积分作用也不断增大,当达到输出时权限后,输出不再随输入变化。

11、二阶欠阻尼系统的结构参数与动态性能指标是什么,试给出由结构参数确定的动态性能指标的计算公式。

解析:上升时间 \(t_r\):指响应从终值10%上升到终值90%所需的时间;对于有振荡的系统,尔可定义为响应从零第一次上升到终值所需的时间。上升时间是系统响应速度的一种度量。上升时间越短,响应速度越快。峰值时间 \(t_p\):指响应超过其终值到达第一个峰值所需的时间。调节时间 \(t_s\):响应到达并保持在终值 \(\pm5\%\) 内所需的最短时间。

超调量 \(\sigma\%\):指响应的最大偏离量 \(c(t_p)\) 与终值 \(c(\infty)\) 的差与终值 \(c(\infty)\) 比的百分数。通常,用 \(t_r\)\(t_p\) 评价系统的响应速度;用 \(\sigma\%\) 评价系统的阻尼程度;而 \(t_s\) 是同时反映响应速度和阻尼程度的综合性指标。

对于典型二阶系统已知阻尼比 \(\zeta\) 和自然频率 \(\omega_n\),上升时间 \(t_r=\dfrac{\pi-\arccos\zeta}{\omega_n\sqrt{1-\zeta^2}}\)、峰值时间 \(t_p=\dfrac{\pi}{\omega_n\sqrt{1-\zeta^2}}\)、超调量 \(\sigma\%=e^{\frac{-\pi\zeta}{\sqrt{1-\zeta^2}}}\times100\%\)、调节时间 \(t_s=\dfrac{3.5}{\zeta\omega_n}(\Delta=0.05)\)

12、如何区分正反馈和负反馈?为什么说负反馈是自动控制系统的一个重要特征?

解析:若反馈信号与输入信号极性相同或变化方向同相,则两种信号混合的结果将使放大器的净输入信号大于输出信号,这种反馈叫正反馈,正反馈主要用于信号产生电路。反之,反馈信号与输入信号极性相反或变化方向相反,则叠加的结果将使净输入信号减弱,这种反馈叫负反馈。

负反馈原理的基本思想是:系统的输出被送回到系统的输入端,期望输出进行比较,得到误差信号。然后,根据误差信号来调整系统的输入,使得误差减小,从而实现对系统的控制。反馈控制方式是按偏差进行控制的,其特点是不论什么原因使被控量偏离期望值而出现偏差时,必定会产生一个相应的控制作用去降低或消除这个偏差,便被控量与期望值趋于一致。可以说,按反馈控制方式组成的反馈控制系统,具有抑制任何内、外扰动对被控量产生影响的能力,有较高的控制精度。