Jan 11, 2018

101 Control system Question with Answer

Control system Question with Answer


1.Whais frequency respons



A frequency response is the steady state response of a system when th input to the system is a sinusoidal signal.


 2.Lisouthe differenfrequency domain specification.


The frequency domain specification are i)Resonant peak. ii)Resonant frequency.

3.Define resonantPeak (r)?

The maximuvalue of the magnitude of closed loop transfer function is Called 
resonant peak

4.Define Resonanfrequency(f)?

   The frequency at which resonant peak occurs is called resonant freqency


5.Whais bandwidth?


The bandwidth is the range of frequenciefor which the system gain Is more than 3 dbB.Thbandwidth is a measurof thability of feedback system to reproduce the input signal ,noise rejection characteristics and rise time.

6.Define Cut-ofrate?

The slope of the log-magnitude curve near the cut-off is called cut-off rate. The cut-off ratindicates the ability to distinguish the signal from noise.

7.Define Gain Margin?

The gain margin,kg is defined as the reciprocal of the magnitude of the open loop transfefunction at phase cross over frequency.

 Gain margin kg = 1 /  G(jω pc) |

 8.Define Phase cross over?

The frequency at which, the phase of open loop transfer functions is called phase cross ovefrequency ω pc.

9.Whais phase margin?

The phase margin ,γ is the amount of phase lag at the gain cross over Frequency required tbring system to the verge of instability.

 10What is a compensator?


A device inserted into the system for the purpose of satisfying the specifications is called as a compensator.



11.Define Gain cross over?

The gain cross over frequency ω g is the frequency at which the magnitude of the open lootransfer function is unity.

12.Whais Bode plot?

 The Bode plot is the frequency response plot of the transfer function of a system. A Bode plotconsists of two graphs. One is the plot of magnitude of sinusoidal transfer function versus logω.The otheis a plot of the phase angle of a sinusoidal function versus log ω.

13.Whaare the main advantages oBode plot?

The main advantages are:

iMultiplication of magnitude can be in to addition.

ii) A simple method fosketching an approximate log curve is available.

iii) It is based on asymptotic approximation. Such approximation is sufficient if rough informatioon the frequency response characteristic is needed.

 iv) The phase angle curves can be easily drawn if a template for the phase angle curve of 1+jω is available.

14.Define Corner frequency?

The frequency at which the two asymptotic meet in a magnitude plot is Called
 corner frequency.


15.Define Phase lag and phase lead?

     A negative phase angle is called phase lag. A positive phase angle is called phase lead.

16.Whaare M circles?

The magnitude of closed loop transfer function with unit feed back can be shown to be in the foevery value if M.These circles are called M circles.

17.Whais Nichols chart?

The chart consisting if M & N loci in the log magnitude versus phase diagram is called Nichols chart.

18.Whaare two contours oNichols chart?

Nichols chart of and N contours, superimposed on ordinary graph. The M contours are thmagnitude of closed loop system in decibeland the N contourare the phase angle locuof closed loop system.

19.How is the Resonant Peak(Mr), resonant frequency(Wr ) , and band Width determinefrom Nichols chart?

iThe resonant peak is given by the value of .contouwhich is tangent to G(jω locus. 
iiThe resonant frequency is given by the frequency of G(jω at the tangecy point.
iii) The bandwidth is given by frequency corresponding to the intersection point of G(jω ) and 3dB M-contour.

 20.Whaare the advantages oNichols chart?

The advantages are:
iIt is used to find the closed loop frequency response from open loop frequency
 response.
 iiFrequency domain specifications can be determined froNichols chart.
iiiThe gain of the systecan be adjusted to satisfy the given specification.

 21.Whaare the two types ocompensation?

 i. Cascade oseries compensation

 ii. Feedback compensation oparallecompensation

 22.Whaare the three types ocompensators?

i. Lag compensator

ii. Lead compensator

iii. Lag-Lead compensator

 23.Whaare the uses olead compensator?

 speed u th transien response  ,increase th margi o stabilit o  systemincreases the systeerroconstant to a limited extent.

 24.Whais the use olag compensator?

Improve the steady state behavior of a system, while nearly preserving its transient responsee.

 25.When is lag lead compensator is required?

The lag lead compensator is required when both the transient and steady State response of a system has to be improved

26.Whais nyquiscontour?

 The contouthat encloses entire right half of S plane is called nyquist contour.

 27.State Nyquisstability criterion.

If the Nyquist plot of the open loop transfer function G(s) corresponding to The nyquist controithe S-plane encircles the critical point –1+j0 in the Counter clockwise direction as many timeas the number of right half S-plane poles of G(s),the closed loop systeis stable.

28.Define Relative stability

Relative stability is the degree of closeness of the system,it an indication of strength or degreof stability.

 29.Whaare the two segments of Nyquiscontour?

i. An finite line segment C1 along the imaginary axis. ii. An arc C2 of infinite radius.
30.Whaare rooloci?

The path taken by the roots of the open loop transfefunction when the loop gain is varied fro0 to _ are called root loci.

 31.Whais a dominanpole?

The dominant pole is a air of complex conjugate pair which decides the Transient response othe system.

32.Whaare the main significances oroolocus?

i. The main root locus technique is used for stability analysis.

ii. Using root locus technique the range of values of K, foas table system can be determined.

33.Whaare the effecoadding a zero to a system?

Adding a zero to a systeincreases peak overshoot appreciably.

34.Whaare N circles?

If the phase of closed loop transfefunction with unity feedback is _, then tan will be in the forof circles for every value of _. These circles are called N circles.


 35.Whais control system?

A system consists of a number of components connected togetheto perform a specififunction . In a system when the output quantity is controlled by varying the input quantity thethe systeis called control system.

 36.Whaare the two major types ocontrol system?

The two major types of control systeare open loop and closed loop

 37.Define open loop control system.

The control system in which the output quantity has no effect upon the input quantity are calleopen loop control system. This means that the output is not feedback to the input for correction.

 38.Define closed loop control system.

The control system in which the output has an effect upon the input quantity so as to maintaithe desired output value are called closed loop control system.

 39.Whaare the components ofeedback control system?

The components of feedback control system are plant , feedback path elements, errodetectoand controller.

40.Define transfer function.

The  T.F of a system is defined as the ratio of the  laplace transform of output to laplace transforof input with zero initial conditions.

 41.Whaare the basic elements used for modeling mechanical translational system.

Mass, spring and dashpot

 42.Whaare the basic elements used for modeling mechanical rotational system?
Moment of inertia J,fdashpo with rotationafrictional coefficient B and torsional spring w     ith stiffness K

 43.Name two types oelectrical analogous for mechanical system.

The two types of analogies for the mechanica system are Force voltage and force curre
  nanalogy

44.Whais block diagram?

 A block diagram of a system is a pictorial representation of the functionperformed by eachcomponent of the system and shows the flow of signals. The basic elements of block diagraare blocks, branch point and summing point.



45.Whais the basis for framing the rules oblock diagram reduction technique?

The rules foblock diagram reduction technique are framed such that any modification made othe diagram does not altethe input output relation.

46.Whais a signal flow graph?

A signaflograph is a diagram that represents a set of simultaneousalgebraic equations .Btaking L.T the time domain differential equations governing a control system can be transferreto a set of algebraic equations in s-domain.

47. Whais transmittance?

The transmittance is the gain acquired by the signal when it travels from one node to anothenode in signal flow graph.

48.Whais sink and source?

Source is the input node in the signal flow graph and it has only outgoing branches. Sink is a output node in the signal flograph and it has only incoming branches.
49.Define non touching loop.

The loops are said to be non touching if they do not have common nodes.

50.Write Masons Gain formula.

Masons Gain formula states that the overalgain of the systeis

T = 1/  Pk k

k-no.of forward paths in the signal flow graphPk- Forward path gain of kth forward path
 = 1-[suof individualoop gains ] +[sum of gain products of all possible

combinations of two non touching loops]-[sum of gain products of alpossible combinations of three non touching loops]+
k = fothat part of the graph which is not touching kth forward path.

51.Write the analogous electrical elements in force voltage analogy for the elementomechanical translational system.
Force-voltage Velocity v current Displacement x-charge Frictionacoeff BResistance Mass MInductance L
Stiffness K-Inverse of capacitance 1/C

52.Write the analogous electrical elements in force currenanalogy for the elementomechanical translational system.

Force current 
Velocity-voltage v
 Displacement 
xflux_Frictiona
coeff B conductance 1/Mass M
capacitance C
 Stiffness K
Inverse of inductance 1/L

53.Write the force balance equation oan ideal mass element .

F = M d2/dt2

54. Write the force balance equation oideal dashpoelement .

F = B dx /dt

55. Write the force balance equation oideal spring element .

F = Kx

56.Distinguish between open loop and closed loop system

    Open loop system
    Closed loop system
 1.Innaccurate
 Accurate
 2.Simple and economical
 Complex and costlier
3.The   changes   in  outpudue  to external disturbance are not corrected
Th change i outpu due texterna
disturbances are corrected automatically
4.They are generally stable
Grea effort ar neede t design    a stable System

57.Whais servomechanism?
The servomechanism is a feedback control systein which the output is mechanicaposition (otime derivatives of position velocity and acceleration,)
58.Why is negative feedback invariably preferred in closed loop system?

The negative feedback results in better stability in steady state and rejects any disturbance signals.

59.Whais transienresponse?

The transient response is the response of the system when the system changes from one statto another.

60.Whais steady state response?

The steady state response is the response of the systewhen it approaches infinity.

61.Whais an order of a system?

The order of a system is the order of the differential equation governing the system. The ordeof the system can be obtained from the transfer function of the given system.

62.Define Damping ratio.

Damping ratio is defined as the ratio of actuadamping to critical damping.

63.Listhe time domain specificationsThe time domain specifications ari.Delay time
ii.Rise timiii.Peak timiv.Peak overshoot
64.Define Delay time.

The time taken foresponse to reach 50% of final value for the very first time is delay time.

65.Define Rise time.

The time taken foresponse to raise from 0% to 100% for the very first time is rise time.



66.Define peak time.

The time taken fothe response to reach the peak value fothe first time is peak time.

67.Define peak overshoot.

Peak overshoot is defined as the ratio of maximum peak value measured from the Maxmium value to finavalue

68.Define Settling time.

Settling time is defined as the time taken by the response to reach and stay within specifieerror.

69.Whais the need for a controller?

The controlleis provided to modify the error signafobettecontroaction

70.Whaare the differentypes ocontrollers?

Proportionacontroller, PI controller, PD controller, PID controller

71.Whais proportional controller?

It is device that produces a control signawhich is proportional to the input error signal.

72.Whais PI controller?

It is device that produces a control signal consisting of two terms one proportional to error signal and the otheproportionato the integral of error signal

73.Wha i th significanc o integra controlle an derivativ controlle i  PID controller?
The proportional controllestabilizes the gain but produces a steady state errorThe integracontroreduces oeliminates the steady state error.
74.Why derivative controller is noused in control systems?

The derivative controller produces a control action based on the rate of change of error signaand it does not produce corrective measures foany constant error.

75.Define Steady state error.

The steady state errois defined as the value of erroas time tends to infinity.

76.Whais the drawback ostatic coefficients?

The main draw back of static coefficient is that it does not show the variation of error with timand input should be standard input.



77. Whais step signal?

The step signal is a signal whose value changes from zero to A at t= 0 and remains constant aA for & gt;0.

78. Whais ramp signal?

The ramp signal is a signal whose value increases linearly with time from an initial value of zerat t=0.the ramp signaresembles a constant velocity.

79.Whais a parabolic signal?

The parabolic signal is a signal whose value varies as a square of time from an initial value of zero at t=0.This parabolic signarepresents constant acceleration input to the signal.

80.Whaare the three constants associated with a steady state error?
Positional erroconstanVelocity erroconstanAcceleration error constant
81.Whaare the main advantages ogeneralized error co-efficients?

iSteady state is function of time.

iiSteady state can be determined from any type of input

82. Whaare the effects oadding a zero to a system?

Adding a zero to a system results in pronounced early peak to system response thereby thpeak overshoot increases appreciably.

83. State-Magnitude criterion.

The magnitude criterion states that s=sa wilbe a point on root locus if fothat value of s ,

| D(s) | = |G(s)H(s) | =1

84.State  Angle criterion.

The Angle criterion states that s=sa will be a point on root locus for that value of s, D(s) G(s)H(s) =odd multiple of 180°


85. Whais a dominanpole?

The dominant pole is a pair of complex conjugate pair which decides the transient response othe system.

86.Whais stepper motor?

A stepper motor is a device which transforms electrical pulses into equal increments of rotary shaft motion called steps.

87.Whais servomotor?

The motors used in automatic control systems or in servomechanism are Called servomotors. They are used to convert electrical signainto angulamotion.

 88.Name the tessignals used in control system

The commonly used test input signals in control systeare impulse step ramp acceleration and sinusoidal signals.

89.Define BIBO stability.
A linear relaxed system is said to have BIBIO stability if every bounded Input resultsin bounded output.

 90.Whais the necessary condition for stability.

The necessary condition for stability is that althe coefficients of the characteristic polynomiabpositive.

 91.Whais the necessary and sufficiencondition for stability.

The necessary and sufficient condition for stability is that all of the elements in the first columof the routh array should be positive.

 92.Whais quadransymmetry?

The symmetry of roots with respect to both real and imaginary axis called quadrant symmetry.

 93.Whais limitedly stable system?

For a bounded input signal if the output has constant amplitude oscillations Then the systemay be stable or unstable under some limited constraints such a system is called limitedly stable system.

94.Whais synchros?

A synchros is a device used to convert an angular motion to an electrical signal
 or vice versa.

 95.Whais steady state error?

 The steady state errois the value of error signal e(twhen t tends to infinity.

96.Whaare static error constants
 The Kp Kv and Ka are called static error constants.


 97.Whais the disadvantage in proportional controller?

 The disadvantage in proportional controlleis that it produces a constant steady state error.

 98.Whais the effecof Pcontroller on system performance?

The effect of PD controller is to increase the damping ratiof the system and so the peaovershoot is reduced.

 99.Why derivative controller is noused in control system?

The derivative controlleproduces a controaction based on rare of change of error signaand idoes not produce corrective measurefor any constant error. Hence derivative controller is noused in control system

 100.Whais the effecoPI controller on the system performance?

The PI controller increases the ordeof the system by one, which results in reducing the steady state error .But the systebecomes less stable than the originasystem.

 101. Whais PD controller?

 PD controller is a proportionaplus derivative controller which produces an output signal consisting of two time -one proportionato error signaand otheproportionato the derivative othe signal.

Search This Blog