Теория управления и радиоавтоматика
Радиоавтоматика
для специальностей 200700, 200701, 200702, 200703, 201400, 201500
Пелявин Д.Ю.
Томск-2005

Общие вопросы.

№ 1
Cистема РА называется линейной, если:
• система описывается линейным дифференциальным уравнением.

№ 2
Если передаточная функция системы РА не содержит нулей и полюсов в правой части комплексной плоскости корней, то систему называют:
• минимально-фазовой.

№ 3
Cистема радиоавтоматики, описываемая дифференциальным уравнением с постоянными коэффициентами, называется:
• стационарная.

№ 4
Принцип суперпозиции применяется для:
• анализа линейных систем.

№ 5
Kоличество интеграторов (интегрирующих звеньев) в системе определяет:
• порядок астатизма системы.

№ 6
Cтруктурная схема модели системы РА включает в себя:
• связи;
• типовые радиотехнические звенья;
• узлы;
• сумматоры.

№ 7
Oтклик системы на единичное воздействие (функцию Хевисайда) называется:
• переходной характеристикой системы;
• импульсной переходной характеристикой системы.

№ 8
Oтклик системы на дельта-импульс (функцию Дирака) -
• импульсная характеристика системы.

№ 9
Передаточная функция системы -
• отношение изображений по Лапласу выходного воздействия к входному при нулевых начальных условиях.

№ 10
Xарактеристическое уравнение системы -
• знаменатель передаточной функции системы РА.

№ 11
Диаграмма Боде -
• амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики системы.

№ 12
Порядком системы называют:
• максимальную степень оператора преобразования Лапласа (p) в передаточной функции системы.

Структурные схемы.

№ 13
Cтруктурная схема системы РА имеет вид:

Вид передаточной функции W_C = Y(t) / X(t) данной системы:
• W_C = W_OY / (1-W_OC*W_OY).

№ 14

• W_C = W_OY / (1+W_OC*W_OY).

№ 15

• W_C = W_OC+W_OY.

№ 16

• W_C = W_OY-W_OC.

№ 17

• W_C = W_OY*(1-W_OC);
• W_C = W_OY-W_OC*W_OY.

№ 18

• W_C = W_OY / (1+W_OC).

№ 19

• W_C = W_OY / (1-W_OC).

№ 20
Виды преобразования структурной схемы системы РА:
•

№ 21
•

№ 22
Правила структурных преобразований применяются для:
• преобразования структурных схем систем РА;
• упрощения структурных схем систем РА.

Типовые радиотехнические звенья.

№ 23
Передаточная функция пропорционального звена.
• W(p)=k.
• W(p)=10.

№ 24
- интегрирующего звена.
• W(p)=1/p.

№ 25
- дифференцирующего звена.
• W(p)=k.
• W(p)=k*p.

№ 26
- форсирующего звена.
• W(p)=k+k*p.
• W(p)=k(1+p).

№ 27
- апериодического звена.
• W(p)=k/(1+p).

№ 28
- колебательного звена.
• W(p) = k/(1+2*ξ*T*p+T²*p²).

№ 29
- консервативного звена.
• W(p) = k/(1+T²*p²).

№ 30
- звена задержки (запаздывания).
• W(p) = e^-τp.

№ 31
- типового звена, АЧХ которого изображена на рисунке.

• W(p) = 10 / (1+0.1*p).

№ 32

• W(p) = 10*(1+0.5*p) / (1+0.2*p)².

№ 33

• W(p) = p / ((1+0.1*p)*(1+0.05*p)).

№ 34

• W(p) = 10*p / ((1+p)*(1+0.5*p)).

№ 35

• W(p) = 10*(1+0.1*p)*(1+0.05*p) / p.

№ 36
ФЧХ типового звена РА имеет вид:

Передаточная функция, ФЧХ которой изображена на рисунке.
• W(p) = k*p / (1+0.01*p²).

№ 37

• W(p) = k / (1+2*1ξ*0.1*p+0.01*p²).

№ 38

• W(p) = k*p / (1+2*1ξ*0.1*p+0.01*p²).

№ 39
Kоррекция системы управления проведена ПИД-звеном:

сплошная линия - исходная система; пунктирная линия - скорректированная система.
Передаточная функция корректирующего ПИД-звена.
• W(p) = ((1+0.2*p)*(1+0.02*p)) / ((1+0.05*p)*(1+0.1*p)).

№ 40
АЧХ.

Передаточная функция типового звена
• W(p) = 10 / (1+2*ξ*0.1*p+0.01*p²).

№ 41

• W(p) = 0.1*(1+0.1*p).
• W(p) = 0.1+0.01*p.

№ 42

• W(p) = 0.1*(1+0.1*p)².
• W(p) = 0.1+0.02*p+0.001*p².

№ 43

• W(p) = (p*(1+0.1*p))².
• W(p) = (1+0.1*p)² / p².

№ 44
Звено, предназначенное для измерения сигнала рассогласования, называется:
• дискриминатор.

№ 45
Устройство, предназначенное для преобразования разности фаз двух сигналов в напряжение:
• фазовый детектор.

№ 46
- для измерения сигнала рассогласования и преобразования его в напряжение:
• дискриминатор.

№ 47
- для измерения отклонения частоты сигнала от заданной и преобразования его в напряжение:
• частотный дискриминатор.

№ 48
- для измерения отклонения оси антенны от направления на объект и преобразования его в напряжение:
• угловой дискриминатор;
• пеленгатор.

№ 49
- для измерения временного рассогласования между импульсами и преобразования его в напряжение:
• временной дискриминатор.

Типовые системы радиоавтоматики.

№ 50-53
На рисунке показаны амплитудные характеристики систем АРУ:

• Kривая 1 показывает амплитудную характеристику усилителя.
• 2 - с АРУ, с отрицательной обратной связью, без задержки.
• 3 - с АРУ с задержкой.
• 4 - с усиленной АРУ с задержкой.
Параметры для АРУ с задержкой без УПТ (не усиленной): напряжение питания - U_п=5 B, напряжение задержки - U_з=2 B, максимальное значение входного напряжения - U_{вх max}=50 мB.

№ 54
Дискриминационная характеристика фазового дискриминатора:
•

№ 55
- частотного дискриминатора:
•

№ 56
- временного дискриминатора:
•

№ 58
Система, осуществляющая регулирование (подстройку) напряжения называется:
• система стабилизации напряжения.

№ 59
- амплитуды сигнала:
• система АРУ.

№ 60
- частоты сигнала:
• система АПЧ;
• система ЧАП;
• система ФАПЧ.

№ 61
- фазы сигнала:
• система ФАП.

№ 62
B состав РЛС осуществляющей определение координат объекта обязательно входят системы:
• система временной автоматической подстройки;
• система угловой автоматической подстройки.

№ 63
Импульсная система:
• система временной автоматической подстройки.

№ 64
Cтруктурная схема системы АРУ (автоматической регулировки уровня сигнала) включает в себя:
• амплитудный дискриминатор;
• фильтр нижних частот;
• регулируемый напряжением усилитель.

№ 65
- системы АПЧ (автоматической подстройки частоты гетеродина):
• фильтр нижних частот;
• управитель гетеродина;
• частотный дискриминатор.

№ 66
- системы ФАПЧ (фазовой автоматической подстройки частоты гетеродина):
• фильтр нижних частот;
• фазовый дискриминатор;
• управитель гетеродина;
• интегратор.

№ 67
- системы ФАП (автоматической подстройки фазы):
• фильтр нижних частот;
• фазовый дискриминатор;
• управитель гетеродина.

№ 68
Oбобщенная структурная схема системы РА:
• дискриминатор;
• функциональное устройство;
• объект управления.

Устойчивость систем радиоавтоматики.

№ 69
Годограф Найквиста -
• амплитудно-фазовая характеристика разомкнутой системы управления.

№ 70
Kритерий Гурвица предполагает:
• построение матрицы Гурвица.

№ 71
Kритерий Найквиста предполагает:
• построение годографа Найквиста;
• построения амплитудно-фазовой характеристики разомкнутой системы;
• диаграммы Боде разомкнутой системы т.н. “логарифмическая форма”.

№ 72
Kритерий Михайлова предполагает:
• построение годографа Михайлова;
• построения амплитудно-фазовой характеристики характеристического уравнения системы.

№ 73
Kритерий Найквиста гласит: система РА будет устойчива, если
• годограф Найквиста не охватывает точку с координатами [-1,j0];
• критическая частота в системе управления будет выше частоты единичного усиления системы;
• частота среза в системе управления будет ниже критической частоты системы.

№ 74
Kритерий Михайлова:
• система управления устойчива, если годограф Михайлова последовательно обходит против часовой стрелки n - квадрантов, где n - порядок системы;
• годограф Михайлова устойчивой системы РА, не проходит через начало координат.

№ 75
Kритерий Гурвица:
• система РА будет устойчива, если все диагональные определители матрицы Гурвица были положительны.

№ 76
Запас устойчивости по параметру в системе -
• диапазон значений параметра, от номинального до граничного.

№ 77
Oбластью устойчивости по параметру называют:
• множество матриц A, для которых выполняется общее условие устойчивости: Re a_i (A) < 0.

№ 78
Mетод D-разбиения позволяет:
• оценить запасы устойчивости по любому параметру;
• оценить запасы устойчивости по двум и более параметрам;
• определить запас устойчивости по коэффициенту передачи.

№ 79-88

• 1 - вид годографа Михайлова устойчивой системы третьего порядка.
• 2,4 - годограф Михайлова устойчивой системы четвертого порядка.
• 5 - годограф Михайлова системы, находящейся на границе устойчивости.
• 2,3,4,9 - годограф Михайлова неустойчивой системы третьего порядка.
• 8 - годограф Найквиста системы, находящейся на границе устойчивости.
• 6 - годограф Найквиста устойчивой системы.
• 1,2,3,4,6 - годограф устойчивой системы.
• 6,7,8 - годограф Найквиста.
• 5,8 - годограф системы, находящейся на границе устойчивости.
• 7,9 - годограф явно неустойчивой системы.

№ 89,90
Вид матрицы Гурвица системы третьего порядка.
•
• .

№ 91
Включение звена запаздывания (задержки) ухудшает устойчивость системы управления.

№ 92
Критерий Найквиста предполагает (имеет) логарифмическую форму.

№ 93
Запас устойчивости по фазе может быть определен с помощью:
• логарифмической формы критерия Найквиста;
• годографа Найквиста.

№ 94-98

• запас устойчивости по фазе Δθ=50°.
• частота среза ω_с=30 рад/с.
• критическая частота ω_кр=60 рад/с.
• запас устойчивости по амплитуде ΔL=10 дБ.

Качественные показатели систем РА.

№ 99
Переходной процесс в системе РА имеет вид:

Набор показателей качества работы данной системы.
• Колебательность - 66%, перерегулирование - 100%, частота собственных колебаний - 10 Гц.
• Перерегулирование - 100%, частота собственных колебаний - 10 Гц, длительность переходного процесса - 0,5 сек.

№ 100
Переходной процесс в типовом звене РА:

• Колебательное звено.

№ 101

• Консервативное звено.

№ 102

• Звено запаздывания (задержки).

№ 103

• Апериодическое звено.

№ 104

• Идеальное интегрирующее звено.

№ 105

• Идеальное дифференцирующее звено.

№ 106

• Реальное дифференцирующее звено.

№ 107
Для исследования переходного процесса и статической ошибки системы РА используется тестовый сигнал:
• Функция Хевисайда.
• Единичный импульс.