自动控制MOOC作业题1
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1（7分）请说明自动控制系统的基本组成部分。
- 被控对象
- 控制装置(由具有一定职能的各种基本元件组成 )
- 测量元件：其职能是测量被控制的物理量;
- 给定元件：其职能是给出与期望被控量相对应的系统输入量（即参据量）。
- 比较元件：把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的参据量进行比较，求出它们之间的偏差。
- 放大元件：将比较元件给出的偏差进行放大，用来推动执行元件去控制被控对象。
- 执行元件：直接推动被控对象，使其被控量发生变化。
- 校正元件：亦称补偿元件，它是结构或参数便于调整的元件，用串联或反馈的方式连接在系统中，以改善系统性能。
答案
测量元件,其职能是检测被控制的物理量,如果这个物理量是非电量,一般要再转换为电量。例如- 测速发电机用于检测电动机轴的速度并转换为电压;
- 电位器、旋转变压器或自整角机用于检测角度并转换为电压;
- 热电偶用于检测温度并转换为电压等。
给定元件,其职能是给出与期望的被控量相对应的系统输入量。例如图1-2中给出电压o的电位器。比较元件,其职能是把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的输入量进行比较,求出它们之间的偏差。- 常用的比较元件有差动放大器、机械差动装置、电桥电路等。
- 图1-2中,由于给定电压和反馈电压都是直流电压,故只需将它们反向串联便可得到偏差电压
放大元件,其职能是将比较元件给出的偏差信号进行放大,用来推动执行元件去控制被控对象。电压偏差信号可用集成电路、晶闸管等组成的电压放大级和功率放大级加以放大。执行元件,其职能是直接推动被控对象使其被控量发生变化。用来作为执行元件的有阀、电动机、液压马达等。校正元件,也叫补偿元件,它是结构或参数便于调整的元部件用串联或反馈的方式连接在系统中,以改善系统的性能。最简单的校正元件是由电阻、电容组成的无源或有源网络,复杂的则用计算机。
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2（3分）请说出什么是反馈控制系统。
3.反馈控制原理
为了实现各种复杂的控制任务,首先要将被控对象和控制装置按照一定的方式连接起来,组成一个有机总体,这就是自动控制系统。
在自动控制系统中,被控对象的输出量(被控量)是要求严格加以控制的物理量,
它可以要求保持为某一恒定值,如温度、压力、液位等,
也可以要求按照某个给定规律运行,如飞行航迹、记录曲线等;
而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体,它可以釆用不同的原理和方式对被控对象进行控制,但最基本的一种是基于反馈控制原理组成的反馈控制系统。
在反馈控制系统中,控制装置对被控对象施加的控制作用,是取自被控量的反馈信息,用来不断修正被控量与输人量之间的偏差,从而实现对被控对象进行控制的任务,这就是反馈控制的原理
显然,反馈控制实质上是一个按偏差进行控制的过程,因此,它也称为按偏差的控制,反馈控制原理就是按偏差控制的原理
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题目
4（3分）线性定常连续系统按其输入量的变化规律不同可分为哪三种系统？
答案
线性定常连续系统按其输入量的变化规律不同又可分为恒值控制系统、随动系统和程序控制系统。
知识点
反馈控制系统
反馈控制系统是基于反馈控制原理组成的控制系统
反馈控制
反馈控制实质上是一个按偏差进行控制的过程,因此,它也称为按偏差的控制。
反馈控制原理
反馈控制原理就是按偏差控制的原理
反馈
反馈:把取出输出量送回到输入端,并与输入信号相比较产生偏差信号的过程。
负反馈
若反馈的信号与输入信号相减,使产生的偏差越来越小,则称为负反馈;反之,则称为正反馈。
反馈控制
反馈控制就是采用负反馈并利用偏差进行控制的过程
闭环控制
由于引入了被控量的反馈信息,整个控制过程成为闭合过程,因此反馈控制也称闭环控制。
自动控制系统的分类
非线性
3.非线性控制
系统系统中只要有一个元部件的输入-输出特性是非线性的,这类系统就称为非线性控制系统这时,要用非线性微分(或差分)方程描述其特性。
非线性方程的特点
非线性方程的特点是,系数与变量有关,或者方程中含有变量及其导数的高次幂或乘积项,例如
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