控制新版专业系统设计总结完整版.doc
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1、一. 频谱分析1. 频谱概念答:傅里叶级数系数表达了各次谐波幅值和相位,这些系数集合成为频谱。2. 线状谱,持续谱答:周期信号对其求傅里叶级数,可得到其频谱,周期信号频谱是离散;非周期信号普通可视为T周期信号,对其取傅氏变换得到频谱,普通来说,其频谱是持续。非周期信号可以进行周期延拓,这时它频谱就是相应周期信号频谱包络线,但幅值有也许不同。3. 典型频谱特性(阶跃谱,常值谱,脉冲谱,余弦谱) 答:脉冲信号频谱是一常值A且包括所有频率,频谱丰富。余弦谱若输入为,则其线谱为 函数(脉冲函数)构成,脉冲函数面积为,即幅值是。常值谱在所有频段上均为零,仅在零频率(直流)上有一种函数。阶跃谱有一种持续变
2、化某些和一种函数,函数代表直流分量,其她各次谐波构成以持续谱,持续谱随频率增长不久衰减。(P18)4. 离散,迅速傅里叶变换区别答:DFT为离散傅里叶变换,是用数值计算办法求信号频谱。其普通公式为:对一段给定信号,在一种周期内取N个采样点,求其离散傅里叶变换,再除以N就可得相应线谱。FFT为迅速傅里叶变换,它是为了提高DFT计算效率而提出。对FFT而言,普通规定期间点数为2整多次方,即。5. 如何变化谱密度 答:线谱之间距离,增大周期T,谱线距离减小,谱密度增大。6. 频谱参数有什么影响 答:二输入信号和跟踪误差1. 典型输入信号设计 答:系统设计时,输入信号是从工作信号中提取抽象,也就是典型
3、工作信号作为系统设计时输入信号,普通也作为系统鉴定期检测信号。典型信号拟定P36:依照系统预定执行任务来拟定拟定典型输入时要对实际状况做某些简化2. 计算误差办法 答:P41;令,当=0时为0型系统,K用表达,=1时为I型系统,K用表达,=2时为II型系统,K用表达,静态误差:系统类型低频某些静态误差系数位置速度加速度001/(1+)I1/s01/II2/s001/3. 动态误差频域解释(动态系数法频率) 答:当输入信号变化时,跟踪过程中误差信号可以看作是由输入信号中位置,速度,加速度等分量引起,各项误差与相应分量比例系数就成为动态误差(P42)(为什么动态误差系数法计算误差时只进行有限项计算
4、数就可以达到极高精度?)由于系统对输入响应一段时间后来会趋于稳定,因此误差经一定期间后也趋于很小范畴,也就是说误差重要体当前相应初始阶段,因此动态误差系数法计算误差时可以计算有限项即可。之后系统趋于稳定期,误差也不久趋于0,因此有限项运算也可以获得较高精度。4. 第一种转折频率物理意义(低频/高频区别)答:当输入信号频谱重要某些处在系统低频段且低于第一种转折频率时,系统特性就可以用低频模型来代替。附加1:在控制系统设计时,为什么不是以原则信号作为系统输入信号,而是以典型信号作为输入信号?答:由于系统工作输入是工作信号,典型信号是对工作信号一种近似。设计时,只有以典型信号作为输入信号,按照性能规
5、定设计系统构造和参数,才干保证系统在工作时能符合性能和稳定性规定。系统误差和输入信号形式和系统构造均关于。三噪声和它引起误差1. 噪声和干扰区别(噪声概念和意义)答:干扰与有用信号分开,普通是可测量或是能观测,噪声与有用信号混杂,无法分离出来。干扰可以抑制,但是噪声只能衰减。 干扰普通作用在系统中间环节,噪声普通是由于测量带来,普通作用在系统输出输入端。 干扰和噪声都是随机信号。噪声概念:混在有用信号上外加信号常称作“噪声”,噪声普通是由测量带来,作用于系统输入端或输出端。2. 时域(用什么函数)描述随机信号答:概率密度函数3. 信号之间有关关系 答:平稳随机过程(记录特性不随时间变化,均值为
6、常值,协方差函数仅与时间差有关),且均值为0时,有关函数就是均值为零协方差函数。有关函数表达了距离为先后两瞬间关联限度。P574. 白噪声有关函数,什么是白噪声(意义,对系统影响) 答:有些噪声信号,如电子设备热噪声,其频谱是常值,且从零频率始终延伸到大大超过系统带宽。这样噪声普通称白噪声。一阶系统在白噪声通过输出均方值与一种带宽为抱负滤波器相似,系统自身带宽为(1/T)而可以用于计算系统等效噪声带宽,设计系统时,力求获得最小等效噪声带宽。5. 均方误差(计算?) 答:均方误差定义:P71, 附加1:有关函数与谱密度是什么关系(不同)?答:关系:有关函数是谱密度傅氏积分,谱密度是有关函数傅氏变
7、换,两者是一对傅氏变换,相应着时域和复频域。不同:有关函数是零均值平稳随机过程均方差函数,谱密度是信号标本函数x(t),是其频谱,为功率谱密度,它代表信号功率(能量)在频谱上分布,两者是傅氏变换与反变换关系。附加2:带宽敞小对系统跟踪误差、干扰误差、噪声误差有什么影响?答:设计时,要保证系统带宽不不大于等于输入信号和干扰信号频谱,从而保证精度,抑制干扰。要保证系统带宽不大于噪声所规定性能界限,衰减噪声。贷款太窄,不能较好地复现输入,抑制干扰,跟踪误差,干扰误差大。带宽太宽,会进入系统不拟定某些,噪声误差大。普通带宽和系统增益互相影响,互相制约。当增益大时,跟踪误差、干扰误差减小,噪声误差增大。
8、四控制系统设计1. 不拟定性概念(噪声,干扰)答:不拟定性指是设计所用数学模型与实际物理系统之间差别。其表达办法有两种:加性不拟定性和乘性不拟定性。2. 控制系统设计准则(应优先保证什么条件)答:名义系统应当是稳定。名义系统是对实际系统建模描述,如实际系统,其名义系统为,对此系统控制时,微分控制规律为,则规定必要是稳定。低频段增益应高于跟踪误差和干扰抑制所规定性能界限。由于低频段重要体现跟踪误差,因此低频段增益必要保证足够大才干将系统跟踪误差等控制在规定范畴内。系统高频段应低于不拟定性所规定界限函数。不拟定性是指实际系统与名义系统之间差别,产生重要因素是参数不拟定性和未建模动态性引起,表达办法
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