第六章 线性系统的矫正方法
简答题
1、简述串级控制系统的特点。
解析：(1) 改善了被控过程的动态特性，提高了系统的工作频率。
(2) 对二次干扰有很强的克服能力。
(3) 提高了对一次扰动的克服能力和对回路常数变化的自适应能力。
扩展：为什么说串级控制系统能迅速克服副回路的扰动?
(1) 串级控制系统的结构特点：有两个或两个以上的控制器串联连接，一个控制器的输出是另一个控制器的设定。
(2) 当扰动进入副回路后，首先副被控变量检测到扰动的影响，并通过副回路的定值控制作用，及时调节操纵变量，使副被控变量回到副设定值，从而使扰动对主控变量的影响减少。
(3) 因此，副回路对扰动进行粗调，主环回路对扰动进行细调，故串级控制系统能迅速克服进入副回路扰动的影响。
2、PD 属于什么性质的校正？它具有什么特点？
超前校正。可以提高系统的快速性，改善系统稳定性。
3、什么是 PID 控制器？写出其传递函数表达式。
解析：PID 控制器是一种线性控制器，它根据给定值 \(r(t)\) 与实际输出值 \(y(t)\) 构成偏差：
\(e(t) = r(t) - y(t)\)。
将偏差的比例 \((P)\)、积分 \((I)\) 和微分 \((D)\) 通过线性组合构成控制量，对受控对象进行控制。其控制规律为：
\[u(t) = K_p\left[e(t) + \frac{1}{T_i}\int_0^t e(t)dt + T_d\frac{de(t)}{dt}\right] = K_p e(t) + K_i \int_0^t e(t)dt + K_d \frac{de(t)}{dt}\]
传递函数为：
\[G(s) = \frac{U(s)}{E(s)} = K_p\left(1 + \frac{1}{T_i s} + T_d s\right) = K_p + K_i \frac{1}{s} + K_d s\]
式中，Kp 为比例系数，Ti 为积分时间常数，Td 为微分时间常数；Ki = Kp/Ti，为积分系数；Kd = Kp *Td，为微分系数。
4、前馈控制和反馈控制各有什么特点？为什么采用前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质？
解析：(1)前馈控制特点：前馈控制属于开环控制，前馈控制是按照干扰作用来调节，将干扰测量出来并直接引入调节装置，对于干扰控制效果较好，但精度不高，实施困难，只能改善某一干扰。