华电自动控制原理15真题解析解析.docx

一：关于液位控制的，有浮子，阀门，电动机，减速器，让画出结构图，再分析是什么类型的系统。。。。貌似经常见得题目。知识点：系统建模，自动控制系统的概念及其基本要求，负反馈原理，系统分类 1. 对自控系统的要求对自控系统的要求用语言叙述就是两句话：要求输出等于给定输入所要求的期望输出值；要求输出尽量不受扰动的影响。恒量一个系统是否完成上述任务，把要求转化成三大性能指标来评价： 稳定——系统的工作基础；快速、平稳——动态过程时间要短，振荡要轻。 准确——稳定精度要高，误差要小。2、自动控制系统的概念及其基本要求自动控制 在没有人直接参与的情况下，利用控制器使被控对象的被控量自动地按预先给定的规律去运行。自动控制系统 指被控对象和控制装置的总体。这里控制装置是一个广义的名词，主要是指以控制器为核心的一系列附加装置的总和。共同构成控制系统，对被控对象的状态实行自动控制，有时又泛称为控制器或调节器。自动控制系统3、负反馈原理 把被控量反送到系统的输入端与给定量进行比较，利用偏差引起控制器产生控制量，以减小或消除偏差。实现自动控制的基本途径有二：开环和闭环。实现自动控制的主要原则有三： 主反馈原则——按被控量偏差实行控制。 补偿原则——按给定或扰动实行硬调或补偿控制。 复合控制原则——闭环为主开环为辅的组合控制。4、重点掌握线性与非线性系统的分类，特别对线性系统的定义、性质、判别方法要准确理解。线性系统非线性系统仿真题：图为液位控制系统的示意图，试说明其工作原理并绘制系统的方框图。说明 液位控制系统是一典型的过程控制系统。控制的任务是：在各种扰动的作用下尽可能保持液面高度在期望的位置上。故它属于恒值调节系统。现以水位控制系统为例分析如下。解 分析图可以看到：被控量为水位高度h（而不是水流量Q2或进水流量Q1）；受控对象为水箱；使水位发生变化的主要原因是用水流量Q2，故它为系统的负载扰动；而进水流量Q1是用以补偿用水流量的改变，使水箱的水位保持在期望的位置上的控制作用；控制进水流量的使由电动机驱动的阀门V1，故电动机-减速器-阀门V1一起构成系统的执行机构；而电动机的供电电压ud取决于电位器动触点与接零点之间的电位差，若记接零点与电位参考点之间的电压为ug，则它便是系统的给定信号，记动触点与电位参考点之间的电压为uf，而ud=ug-uf，故uf为负反馈信号。于是可绘制系统方框图，如图所示。系统的调节过程如下：调整系统和进水阀V1的开度使系统处于平衡状态，这时进水流量Q1和额定的用水流量Q2保持动态平衡，液面的高度恰好在期望的位置上，而与浮子杠杆相联接的电位器动触头正好在电位器中点（即接零点）上，从而ud＝0电动机停止不动；当用水流量发生变化时，比如用水流量增大使得液面下降，于是浮子也跟着下降，通过杠杆作用带动电位器的动触点往上移，从而给电动机电枢提供一定的电压，设其极性为正的(即ud0),于是电动机正转，通过减速器驱动阀门V1增大其开度。二、给定一个传递函数，大概是G（s）=N（s）/(s+p1)(s+p2).......(s+pn).求在r(t)=Rmsin(wt)时的稳态输出。知识点：频域响应的定义，频率特性与传递函数的关系，幅频特性和相频特性。1 频率特性的定义 对于一个稳定的线性定常系统，当输入信号为时，其输出的稳态分量是同频率的正弦信号，，与输入信号相比，仅是幅值和相位的变化。 定义：为系统的频率特性。2 频率特性与传递函数的关系设系统的传递函数为G(s)，则其频率特性为：是个复变函数，它的模表示的模。 它的角表示输出与输入的相位差3 幅频特性和相频特性系统频率特性是一个复数，通常记为：其中，——幅频特性，表示输出稳态分量与输入正弦信号的振幅比。——相频特性，表示输出稳态分量与输入正弦信号的相位差。仿真题：控制系统的频率特性反映为：正弦信号作用下系统响应性能已知一控制系统结构图如图5-61所示，当输入r(t) = 2sint时，测得输出c(t)=4sin(t45)，试确定系统的参数，n。解 系统闭环传递函数为系统幅频特性为相频特性为由题设条件知c(t)= 4sin( t45)=2 A(1) sin(t + (1))即整理得解得n = 1.244= 0.22例1：伯德图的绘制，注意转折频率处修正值的概念，频率响应概念的应用已知最小相位系统的开环对数幅频渐进特性曲线如图所示，其中，虚线是转折频率附近的精确曲线。（1）求开环传递函数，画出开环对数相频特性曲线；（2）利用对数频率稳定判据判断闭环系统的稳定性，并计算模稳定裕度；（3）当输入为时，求输出的稳态分量。解：（1）由图可知，低频段渐近线斜率为，说明系统中有一个积分环节。由（1.0, 0）点可得：