系统建模控制与仿真习题及解答

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1、1、工业控制系统可分为几种大类型，各有什么特点?适合的应用领域。答：工业控制系统可分为分布式控制系统（DCS）和可编程逻辑控制器（PLC）两大类型。分布式控制系统（DCS））是以微处理机为基础，以危险分散控制，操作和管理集中为特性的新型控制系统，它具有高可靠性、开放性、灵活性、协调性、易于维护、控制功能齐全等特点，属于过程控制系统，主要控制手段是PID,适用于流程工业；可编程逻辑控制器（PLC）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电了装置，它的特点冇可靠性高、抗干扰能力强、破件配套齐全、功能完善、适用性强、易学易卅、容易改造、体积小、重量轻、能耗低等，

2、属于离散控制系统，主要控制手段是顺序与逻辑控制，适用于制造业，目前，已广泛应用于钢铁、石汕、化匸、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。2.根据自己的理解简述现代控制理论的发展历史，分析为什么现代控制理论在过程控制系统中难以应用？答：现代控制理论是为了分析多输入多输出系统、非线性系统和吋变系统而出现的，先是贝尔曼等人捉出状态分析法，接着卡尔曼等人捉出状态空间法，后來，罗森布洛克等人将经典控制理论传递两数的概念推广到多变量系统，并探讨了传递函数矩阵与状态方程之间的等价转换关系，与此同时，系统辨识、最优控制、离散吋间系统和自适应控制的发展

3、大大丰富了现代控制理论的内容。现代控制理论之所以难以在过程控制系统中应用，有以下几个主要原因：1）现代控制理论获得较好效果的前提是系统内部结构参数完全已知，并且很精确，而过程控制系统屮系统参数一般都是经帘变化的，在每次重新开机之后系统参数都会发牛变化2）现代控制理论对系统状态变量采用的是微分运算，对各种干扰非常敏感，而过程控制系统中的干扰非常多，因此在过程控制系统中运用现代控制理论经常得不到好的结果，甚至出现错误的结果，现代控制理论适用于航天、实验室等干扰很少的场合■3）x=Ax^-Bu.y=Cx中，输出并不在闭环内部，因此现代控制理论不能保证输出具有稳定性4）现代

4、控制理论在解决现实问题小为了保证系统的稳定性，一般会采用模糊化，这样做的代价是大大降低系统的精确性、快速性5）在过程控制系统中应用现代控制理论后得到的结果往往不如直接运川PTD后得到的结果好3、什么是串级控制系统？其两个回路各有什么特点？答：串级控制系统是两只调节器串联起來工作，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。整个系统包括两个控制I叫路，主回路和副冋路。副冋路中包含变化剧烈、频繁、幅度大的主要扰动，响应速度快，主回路和副回路中包含的扰动个数比一般为3：10左右；主调节器是定值控制，副调节器是随动控制；主冋路一般无差，副回路有良好的快速性，可以冇余

5、差；副调节器具冇“粗调”的作用，主调节器具有“细调”的作用。4、什么是串级均匀控制系统？与普通串级控制系统有何不同？答：串级均匀控制系统是为了解决而后工序的供求才盾，使两个变量之间能够互相兼顾和协调操作的串级控制系统。它与普通的串级均匀控制系统的区别在于，它不是为了使被控变量保持不变，而是使两个互相联系的变蜃都在允许的范围内缓慢的变化。5、什么是反馈、什么是前馈？为何工业控制系统不单独采用前馈控制系统？答:反馈是将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入，进而影响系统功能的过程,；前馈是控制部分发出指令，直接以补偿的方式改变输入，进而解小系统残差的一种方法。单独的

6、前馈控制系统是开坏系统，不能消除系统的残差，且不能保证系统的稳定性，所以工业控制系统不单独采用前馈控制系统。6、分析模糊控制算法与PI算法，试说明采用模糊控制的理由。答：模糊控制算法是对难以用已有规律描述的复杂系统，采用白然语言（如人、中、小）加以叙述，借助定性的、不精确的及模糊的条件语句来表达的一种控制方法，模糊控制是一种基于语言的一种智能控制。PI算法属于经典控制理论，它适用于解决线性时变系统，盂要建立系统的数学模型，但是在实际屮，很多系统的影响因素很多，很难找出精确的数学模型，此时运用PI算法往往得不到很理想的结果，而模糊控制算法不用建立数学模型，不需要预先知

7、道过程精确的数学模型，因此，对这种复杂系统，模糊控制算法有很强的适应性。7、什么是负反馈？什么是正反馈？举例说明运用正反馈的现象。答：反馈是将系统的输岀返回到输入端并以某种方式改变输入，进而影响系统功能的过程,主要是通过输入、输出Z间的差值作用于控制系统的其他部分。负反馈器的控制策略是不停减小这个差值，以使差值变小；正反馈在自动控制系统屮主要是用来对小的变化进行放人,从而可以使系统在-个稳定的状态下工作。在口然界正反馈的例子还是比较多的，比如澳大利亚刚引入牛吋牛的数量就是个正反馈，牛越多，数冃增长越快；再比如人癌细胞的自由发展。在生活中正反馈的例了也不少，比如在