控制考试的答案a概要.doc

控制技术与应用考试A卷答案 一、选择题（20分，每题2分） 1、c 2、a 3 、c 4、b 5、a 6、b 7、b 8、c 9、b 10、c 二、判断题（10分，每题1分） 对 2、错3、错 4、对 5、对 6、错 7、对 8错 9、对10、错 三、问答题（30分，每题10分） 1、画出晶闸管内部结构和等效电路？晶闸管的工作原理和通断条件 ？（10分） 答；晶闸管内部结构和等效电路如下图： 其工作原理为： 晶闸管等效为两个互补连接的三极管工作分析 IG→IB2↑→IC2（IB1) ↑ →IB2↑ ↑ ↓ 晶闸管的导通条件：在晶闸管的阳极和阴极两端加正向电压，同时在它的门极和阴极两端也加正向电压，两者缺一不可。晶闸管的关断条件：使流过晶闸管的阳极电流小于维持电流IH。 2、步进电动机为什么必须“自动错位”,自动错位的条件是什么？（10分） 答：步进电动机在设计时必须注意到在不同相的极下，定、转子齿的相对位置应依次错开去齿距(m为相数)，这样才能在连续改变通电的状态下，获得连续不断的步进运动。显然，如果定子所有的磁极沿圆周分布是均匀的，转子齿数不能是2mp的倍数，即式中 K＝1，2，3…。否则，当任一相通电时，转子齿都将处于磁路的磁导为最大值的位置上，各相轮流通电时，转子将一直处于静止状态，电动机就不能运行，无工作能力。当转子齿数适合下列关系： 式中 K＝0，1，2，3 ………，则能满足自动“错位”的要求，且相邻的极就是相邻的相。 3、试叙述串级控制系统的共振是怎样产生及其消除，并说明消除共振的原因？ （10分） 答、串级控制系统的共振是指在控制系统振荡频率和控制系统本身的固有振荡频率相算或相近时，控制系统将产生大振幅的振荡观象。 对于一个串级控制系统，假如通过主、副控制器参数的整定，取得在阶跃作用下，主、副变量都有一定衰减比(例如4：1)的过渡过程，那么主、副回路都可以近似地看成是一个二阶振动系统： 一个系统产生共振，必须是＜0．707，同时外加信号(即外力)的频率等于或很接近系统的谐振频率。为分析问题方便，假设主、副环路工作频率与共振频率分别为、、、。由上图可知，如果满足下列条件： ， 上式说明主环工作频率与副环共振频率之比落于副环的增幅区域之内，而副环工作频率与主环共振频率之比落于主环的增幅区域之内。这时，主环的信号进入副环会引起增幅，副环的信号进入主环也会引起增幅，相当于周期性给给荡秋千的人施加一个力，而施加的力的频率又正好与荡秋千的固有频率相同，于是秋千会越荡越高。串级系统在这种情况下，主变量的变化经过副变化时，副变量变化会增大，这个增大了的副变量经过主环时，主变量的变化会更大，结果会使主、副变量的变化越来越大，这就是所说的“共振”现象。 从串级控制系统的设计与运行角度看，为了避免共振现象，应该找出对象时间常数匹配要求和消除共振的方法，应该满足以下条件： 、 当系统整定成4:1衰减（即）时，系统的工作频率与其共振频率非常接近。因为： 所以避免共振现象条件应该改为以下关系： 、 由上述可知，耍消除系统的共振，应使主、副对象的时间常数尽量错开，即副对象的时间常数、纯滞后时间都小于主对象的时间常数和纯滞后时间；在系统整定时，使副回路单独工作时的工作频率远比主回路工作频率小，使副回路不满足共振的条件。即满足以下关系： 、 上式分别从副环和主环的角度考虑，从主环来考虑问题时，他只能保证副环来的干扰在主环中不引增幅，但并不能保证主环来的干扰在副环不会引起增幅。因此为了保证串级不至产生“共振”，必须满足的条件是： 可以证明，系统的工作频率与时间常数成反比关系，因此当，式中、分别为主、副对象的时间常数。由此可得当时，可消除共振现象。 四、计算题(共40分，每题10分) 如下图a所示，为一单回路控制系统，、、， a 图a所示的控制系统，在阶跃信号作用下，分析控制系统的静态特性。 （被控量Ys)与扰动F(s)之间的闭环传递函数: 由于系统是稳定的，在阶跃扰动作用下，系统余差(稳态值)可应用终值定理求得： 由上式可见对象静态特性对控制质量右很大影响，是选择控制参数的一个重要依据。扰动通道放大系数Kf愈大，则系统的余差也愈大，表示在相同阶跃扰动作用下，将使被控参数偏离结定值愈大。控制通道的静态放大系数Ko愈大，表示控制作用愈灵敏，执克服扰动的能力愈强，效果愈显著。因此，在确定控制参数时，要使控制通道放大系数Ko大于扰动通道放大系数Kf。在工程Ko放大系数可以通过调整调节器的放大系数Kc()来补偿。 （2）在阶跃信号作用下，若干扰通道的特性为分析控制系统的动态特性，并画出在阶跃信号和正弦信号作用下，输出的响应曲