07自動(dòng)化專業(yè)概論試題解答

1、日動(dòng)化專業(yè)概論試題參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)2007年12月一、試說明什么是開環(huán)控制？什么是閉環(huán)控制？為什么大多數(shù)自動(dòng)控制系統(tǒng)要采用閉環(huán)控制？答題要點(diǎn)：1、開環(huán)控制：控制系統(tǒng)中只有前向通道，沒有反饋通道，由控制給定信號(hào)加入系統(tǒng)后，直接經(jīng)過驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制被控對(duì)象。2、閉環(huán)控制：將被控制的輸出量經(jīng)過測量反饋到輸入端，與輸入信號(hào)進(jìn)行比較，得到偏差信號(hào)，用偏差信號(hào)通過一定的控制規(guī)律去控制被控對(duì)象，稱為閉環(huán)控制。3、采用閉環(huán)控制的原因：由于模型的誤差，執(zhí)行器的性能限制，不可預(yù)料的外部干擾等使得開環(huán)控制很難達(dá)到給定的性能指標(biāo)要求，必須采用閉環(huán)控制。三個(gè)要點(diǎn)各5分。根據(jù)回答情況的情給分。二、試敘述現(xiàn)代控制理論的形

2、成和發(fā)展，并列舉現(xiàn)代控制理論的主要分支。答題要點(diǎn)：1、形成和發(fā)展：10分1956年前蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家JI.龐特里亞金提出極大值原理。同年美國數(shù)學(xué)家R.貝爾曼創(chuàng)立動(dòng)態(tài)規(guī)劃。兩者為解決最優(yōu)控制問題提供了理論工具。1960年美國數(shù)學(xué)家R.卡爾曼提出能控性和能觀性兩個(gè)概念，揭示了系統(tǒng)的內(nèi)在屬性。卡爾曼還引入狀態(tài)空間法，提出具有二次型性能指標(biāo)的線性狀態(tài)反饋律，為線性白動(dòng)控制系統(tǒng)給出了最優(yōu)調(diào)節(jié)器的概念。以上這些新概念和新方法標(biāo)志著現(xiàn)代控制理論的誕生。20世紀(jì)60-70年代，英國學(xué)者H.羅森布羅克、D.梅恩和A.G麥克法蘭等將頻率法推廣到分析和設(shè)計(jì)多變量系統(tǒng)，稱為現(xiàn)代頻率法。2、分支5分(1) 線性系統(tǒng)理論和最優(yōu)

3、控制理論(2) 系統(tǒng)辯識(shí)、建模與仿真(3) 自適應(yīng)控制和日校正控制器(4) 遙測、遙控和遙感(5) 綜合自動(dòng)化(6) 大系統(tǒng)理論(7) 模式識(shí)別和人工智能(8) 智能控制(9) 非線性系統(tǒng)控制魯棒控制三、畫出一個(gè)典型自動(dòng)控制系統(tǒng)組成的原理框圖，簡要說明各個(gè)環(huán)節(jié)的功能答題要點(diǎn)：1、典型自動(dòng)控制系統(tǒng)組成的原理框圖5分見下圖典型自動(dòng)控制系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)原理框圖放大環(huán)執(zhí)行環(huán)節(jié)i節(jié)被控對(duì)出象節(jié)2、務(wù)環(huán)節(jié)功能10分產(chǎn)生給定的輸入信號(hào);給定環(huán)節(jié)反饋環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)(4)控制器(調(diào)節(jié)器)對(duì)系統(tǒng)輸出(被控制量)進(jìn)行測量，將它轉(zhuǎn)換成反饋信號(hào)；將給定的輸入信號(hào)和反饋信號(hào)加以比較，產(chǎn)生“誤差”信號(hào)；根據(jù)誤差信號(hào)，按一定規(guī)律，

4、產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)。控制器是自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制的核心部分；(5)執(zhí)行環(huán)節(jié)(執(zhí)行機(jī)構(gòu))將控制信號(hào)進(jìn)行功率放大，并能使被控對(duì)象的被控量變化；(6) 被控對(duì)象控制系統(tǒng)所要控制的設(shè)備或生產(chǎn)過程，它的輸出就是被控景；擾動(dòng)除輸入信號(hào)外能使被控量偏離輸入信號(hào)所要求的值或規(guī)律的控制系統(tǒng)內(nèi)、外的物理量。四、什么是控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差？在經(jīng)典控制中，為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，應(yīng)當(dāng)使控制器包含什么項(xiàng)？你能說明消除穩(wěn)態(tài)誤差的原理嗎？1、穩(wěn)態(tài)誤差5分如果白動(dòng)控制系統(tǒng)是穩(wěn)定的，我們要考察被控制量(系統(tǒng)輸出)在系統(tǒng)穩(wěn)定后能否較精確地跟蹤所要求的給定值。若是I叫答是否定的，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)2、消除穩(wěn)態(tài)誤差

5、的措施及原理10分在控制器中包含“積分項(xiàng)二原理：積分項(xiàng)對(duì)誤差取關(guān)于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，也會(huì)便隨著時(shí)間的增加而積分項(xiàng)加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零，簡稱無差系統(tǒng)。五、試說明什么是自適應(yīng)控制？什么是智能控制？你能說明它們的區(qū)別嗎?1、自適應(yīng)控制5分當(dāng)被控對(duì)象的參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，或系統(tǒng)受到不可測量的擾動(dòng)時(shí)，如果能設(shè)計(jì)合適的控制器，使得控制系統(tǒng)能適應(yīng)參數(shù)變化或?qū)_動(dòng)有抑制作用以保持系統(tǒng)良好的性能，這樣的控制系統(tǒng)就稱為自適應(yīng)控制系統(tǒng)。白適應(yīng)控制系統(tǒng)主要有兩大類型：模型參考自適應(yīng)控制和自校正控制。2、智能控制5分對(duì)復(fù)雜的控制對(duì)象，有時(shí)難于建立數(shù)學(xué)模型，無法用經(jīng)典的數(shù)學(xué)分析的方法設(shè)計(jì)控制器。而采用人工智能的方法，解決被控對(duì)象的建模、控制、優(yōu)化等問題，就稱為智能控制的方法。智能控制目前主要有：專家控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，模糊控制，學(xué)習(xí)控制等。3區(qū)別5分日適應(yīng)控制主要應(yīng)用于參數(shù)緩慢變化的系統(tǒng)，系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是已知的，雖然可以用于對(duì)象模型參數(shù)變化的系統(tǒng)，但1'1適應(yīng)控制律是按照一定的規(guī)律實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的，系統(tǒng)沒有學(xué)習(xí)功能。智能控制模擬了人的大腦的某些功能，有