電大《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》期末復(fù)習(xí)資料及參考答案資料

電大《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》課程復(fù)習(xí)資料及參考答案適用類別：電大成人脫產(chǎn)、成人業(yè)余一、選擇題：作為控制系統(tǒng)，一般（）AA．開環(huán)不振蕩B.閉環(huán)不振蕩C.開環(huán)一定振蕩D.閉環(huán)一定振蕩當(dāng)系統(tǒng)的輸入和輸出已知時，求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與參數(shù)的問題，稱為（）BA.最優(yōu)控制 B.系統(tǒng)辯識C.系統(tǒng)校正 D.自適應(yīng)控制反饋控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)中有（）BA.慣性環(huán)節(jié) B.反饋回路C.積分環(huán)節(jié) D.PID調(diào)節(jié)器開環(huán)系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)最本質(zhì)的區(qū)別是（）A A.開環(huán)系統(tǒng)的輸出對系統(tǒng)無控制作用，閉環(huán)系統(tǒng)的輸出對系統(tǒng)有控制作用B.開環(huán)系統(tǒng)的輸入對系統(tǒng)無控制作用，閉環(huán)系統(tǒng)的輸入對系統(tǒng)有控制作用C.開環(huán)系統(tǒng)不一定有反饋回路，閉環(huán)系統(tǒng)有反饋回路D.開環(huán)系統(tǒng)不一定有反饋回路，閉環(huán)系統(tǒng)也不一定有反饋回路若f=sin5(t-2)，則L[f(t)]=（）AA．B.C.D.L[t2e-2t]=（）CA. B.C. D.若F(s)=，則=（）BA.4 B.2C.0 D.下列函數(shù)既可用初值定理求其初始值又可用終值定理求其終值的為（）DA.B.C. D.線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)的根本區(qū)別在于（）C A.線性系統(tǒng)微分方程的系數(shù)為常數(shù)，而非線性系統(tǒng)微分方程的系數(shù)為時變函數(shù)B.線性系統(tǒng)只有一個外加輸入，而非線性系統(tǒng)有多個外加輸入 C.線性系統(tǒng)滿足迭加原理，非線性系統(tǒng)不滿足迭加原理 D.線性系統(tǒng)在實際系統(tǒng)中普遍存在，而非線性系統(tǒng)在實際中存在較少某系統(tǒng)的微分方程為，它是（）AA.線性時變系統(tǒng) B.線性定常系統(tǒng)C.非線性系統(tǒng) D.非線性時變系統(tǒng)某環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為，它是（）CA．積分環(huán)節(jié)B.微分環(huán)節(jié)Ｃ．一階積分環(huán)節(jié)D.一階微分環(huán)節(jié)下面因素中，與系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差無關(guān)的是（）DA．系統(tǒng)的類型B.開環(huán)增益Ｃ．輸入信號D．開環(huán)傳遞函數(shù)中的時間常數(shù)系統(tǒng)方框圖如圖示，則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為（）DA.B.C.D.圖示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為（）BA.B.C.D.二階系統(tǒng)的極點分別為，系統(tǒng)增益為5，則其傳遞函數(shù)為（）BA.B.C. D.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=,其無阻尼固有頻率ωn是（）BA.10 B.5 D.25已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，則系統(tǒng)的開環(huán)增益以及型次為（）AA．25，Ⅱ型B.100，Ⅱ型C.100，Ⅰ型D.25，0型設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則系統(tǒng)穩(wěn)定時的開環(huán)增益K值的范圍是（）DA．0<K<2B．K>6C．1<K<2D．0<K<6利用奶奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性時，Z=P-N中的Z表示意義為（）DA．開環(huán)傳遞函數(shù)零點在S左半平面的個數(shù)B．開環(huán)傳遞函數(shù)零點在S右半平面的個數(shù)C．閉環(huán)傳遞函數(shù)零點在S右半平面的個數(shù)D．閉環(huán)特征方程的根在S右半平面的個數(shù)若要增大系統(tǒng)的穩(wěn)定裕量，又不能降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度和精度，通?？梢圆捎茫ǎ〤A．相位滯后校正B．提高增益C．相位超前校正D．順饋校正二、填空題：已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，則系統(tǒng)的幅頻特性為。對于最小相位系統(tǒng)而言，系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性是指，相位裕量γ和幅值裕量Kg都應(yīng)該。大于零對于一個自動控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個方面：穩(wěn)定性、和?？焖傩詼?zhǔn)確性Mp表示了系統(tǒng)的，td、tr及ts表征了系統(tǒng)的。相對穩(wěn)定性靈敏性傳遞函數(shù)表示系統(tǒng)，與外界輸入無關(guān)。本身的動態(tài)特性若二階系統(tǒng)的無阻尼振蕩頻率為，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生阻尼振蕩時，其振蕩頻率為。判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的出發(fā)點是系統(tǒng)特征方程的根必須為，即系統(tǒng)的特征根必須全部在是系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件。負(fù)實根或負(fù)實部的復(fù)數(shù)根復(fù)平面的左半平面頻率響應(yīng)是系統(tǒng)對輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。正弦頻率特性包括和兩種特性。幅頻相頻某環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)=e－2s，它是環(huán)節(jié)延時校正元件的作用是改善系統(tǒng)的性能?？刂崎]環(huán)環(huán)控制系統(tǒng)的基本工作原理是不斷地偏差并偏差。檢測糾正當(dāng)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)時，其極點為。s=-1開環(huán)傳遞函數(shù)等于通道的傳遞函數(shù)和通道的傳遞函數(shù)的乘積。前向反饋在伯德圖上，幅值裕量表示為當(dāng)系統(tǒng)和相頻特性曲線達(dá)到時幅值距零分貝線的距離。-180o極坐標(biāo)圖（Nyquist圖）與對數(shù)坐標(biāo)圖（Bode圖）之間對應(yīng)關(guān)系為：極坐標(biāo)圖上的單位圓對應(yīng)于Bode圖上的_______線；極坐標(biāo)圖上的負(fù)實軸對應(yīng)于Bode圖上的_______線。0分貝-180o二階系統(tǒng)在階躍信號作用下，其調(diào)整時間ts與阻尼比、_______和_______有關(guān)。誤差帶無阻尼固有頻率二階系統(tǒng)的單位響應(yīng)中，當(dāng)阻尼比為零時，其振蕩特性為。等幅振蕩一個閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，如果該系統(tǒng)穩(wěn)定，則K的取值范圍為。0<K<前向通道傳遞函數(shù)為，反饋為單位負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，使其系統(tǒng)穩(wěn)定的臨界K值為。1三、簡答題:什么是穩(wěn)態(tài)誤差，并分析其與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（類型）的關(guān)系。答：控制系統(tǒng)的希望輸出與實際輸出之差；系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同，產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)誤差不同（或系統(tǒng)的類別越高，誤差越小）什么是頻率響應(yīng)？答：系統(tǒng)對正弦信號或諧波信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)什么是線性系統(tǒng)？答：組成系統(tǒng)元件的特性均是線性的（3分），其輸入輸出關(guān)系都能用線性微分方程描述。典型二階系統(tǒng)（當(dāng)0<ξ<1,ξ=0,ξ≥1時）在單位階躍輸入信號作用下的輸出響應(yīng)的特性是什么？（注：或用圖示法說明也可）答：答案一：(1)0<ξ<1時，輸出響應(yīng)為衰減振蕩過程，穩(wěn)態(tài)值為1；(2)ξ=0時，為不衰減振蕩過程；(3)ξ≥1時，為非周期過程。答案二：簡述相位裕量的定義、計算公式，并在極坐標(biāo)上表示出來。答：定義：是開環(huán)頻率特性幅值為1時對負(fù)實軸的相位差值。即從原點到奈氏圖與單位圓交點的連線與負(fù)實軸的夾角。計算公式：在極坐標(biāo)下表示為：已知各系統(tǒng)的零點(o)、極點(x)分布分別如圖所示，請問各個系統(tǒng)是否有非主導(dǎo)極點，若有請在圖上標(biāo)出。答：無非主導(dǎo)極點； 非主導(dǎo)極點； 非主導(dǎo)極點已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)，其中K為開環(huán)增益，T為時間常數(shù)。試問：答：當(dāng)r(t)=t時，要減小系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差ess應(yīng)調(diào)整哪個參數(shù)，為什么？當(dāng)r(t)=t時，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差因此要減小ess，只有增大開環(huán)增益K（而與T無關(guān)）簡述相位裕量Kg的定義、計算公式，并在極坐標(biāo)上表示出來。答：在奈奎斯特圖上，奈奎斯特圖與負(fù)實軸交點處幅值的倒數(shù)，稱幅值裕量Kg。計算公式：在極坐標(biāo)上表示為：四、計算題:設(shè)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=，試求最大超調(diào)量σpξ和ωn的值。解：∵σp=×100%=9.6%∴ξ=0.6∵tp=∴ωn=rad/s系統(tǒng)方框圖如下，試畫出其信號流圖，并求出傳遞函數(shù)。解：信號流圖如下：應(yīng)用梅森公式求傳遞函數(shù)：P1=G3G2，P2=G1L1=-G2H1，L2=-G1G2H試判斷具有下述傳遞函數(shù)的系統(tǒng)是否穩(wěn)定，其中G(s)為系統(tǒng)的前向通道傳遞函數(shù)，H(s)為系統(tǒng)的反饋通道傳遞函數(shù)：，。解：（1）系統(tǒng)特征方程：（2）s313s2410s10s010（3）由勞斯穩(wěn)定性判據(jù)：第一列元素全大于零，故系統(tǒng)穩(wěn)定。電大《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》期末考試總復(fù)習(xí)資料參考小抄機(jī)電控制工程基礎(chǔ)試題一、填空(每小題3分，共30分)一、填空題1．傳遞函數(shù)的分母就是系統(tǒng)的_特征多項式__，分母多項式的根稱為系統(tǒng)的_極點_。2．控制系統(tǒng)按其結(jié)構(gòu)可分為_開環(huán)控制系統(tǒng)__、_閉環(huán)控制系統(tǒng)__、_復(fù)合控制系統(tǒng)_。3．對控制系統(tǒng)的基本要求可歸結(jié)為_穩(wěn)定性___、_準(zhǔn)確性__和_快速性__。4．單位階躍函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果是__1/s__。5．系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與_系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)_和_外輸入__有關(guān)。6．線性系統(tǒng)的特點是信號具有_齊次性__性和__疊加性_性。7．在零初始條件下，_輸出量的拉氏變換__與__輸入量的拉氏變換__之比稱為線性系統(tǒng)(或元件)的傳遞函數(shù)。8．系統(tǒng)的頻率特性是由描述的，稱為系統(tǒng)的_幅頻特性__；稱為系統(tǒng)的_相頻特性__。9．根軌跡是根據(jù)系統(tǒng)_開環(huán)__傳遞函數(shù)中的某個參數(shù)為參變量而畫出的__閉環(huán)極點_根軌跡圖。10．根據(jù)Nyquist穩(wěn)定性判據(jù)的描述，如果開環(huán)是不穩(wěn)定的，且有P個不穩(wěn)定極點，那么閉環(huán)穩(wěn)定的條件是：當(dāng)由0→時，的軌跡應(yīng)該_逆時針_繞（－1，）點_P/2_圈。二、選擇題(每小題5分，共15分)11．勞斯穩(wěn)定判據(jù)能判斷(A)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。A．線性定常系統(tǒng)B．線性時變系統(tǒng)C．非線性系統(tǒng)D．任何系統(tǒng)12．一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，則其時間常數(shù)為(C)。A．0．25B．4C．2D．113．PI校正為(A)校正。A．滯后B．超前C．滯后超前D．超前滯后三、判斷題(共10分)14．傳遞函數(shù)是物理系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，但不能反映物理系統(tǒng)的性質(zhì)，因而不同的物理系統(tǒng)不能有相同的傳遞函數(shù)。(錯)15．某環(huán)節(jié)的輸出量與輸人量的關(guān)系為，K是一個常數(shù)，則稱其為比例環(huán)節(jié)。(對)16．反饋控制系統(tǒng)是指正反饋。(錯)四、計算題(25分)已知一個n階閉環(huán)系統(tǒng)的微分方程為17．寫出該系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)；系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)：18．寫出該系統(tǒng)的特征方程；系統(tǒng)的特征方程：19．當(dāng)，，，，，，時，試評價該二階系統(tǒng)的如下性能：、、、和。19．各值如下：五、(10分)20．已知系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，試求從到的傳遞函數(shù)及從到的傳遞函數(shù)。六、(10分)21．某電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，為輸入，為輸出，求該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。機(jī)電控制工程基礎(chǔ)試題一、填空(每小題3分，共30分)1.在零初始條件下，_輸出量的拉氏變換_與__輸入量的拉氏變換_之比稱為線性系統(tǒng)(或元件)的傳遞函數(shù)。2．三種基本的控制方式有_開環(huán)控制閉環(huán)控制復(fù)合控制_。3．控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差大小取決于_系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和____外輸入__。5．若二階系統(tǒng)的阻尼比大于1，則其階躍響應(yīng)_不會__出現(xiàn)超調(diào)，最佳工程常數(shù)為阻尼比等于__0．707__。6．開環(huán)傳遞函數(shù)的分母階次為n，分子階次為m(n≥m)，則其根軌跡有__n__條分支，其中，m條分支終止于_開環(huán)有限零點__，n—m條分支終止于_無窮遠(yuǎn)__。7．單位脈沖函數(shù)的拉氏變換結(jié)果為___1_。8．單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)，則閉環(huán)傳遞函數(shù)為__。9．頻率特性是線性系統(tǒng)在_正弦__輸入信號作用下的（穩(wěn)態(tài)）輸出和輸入之比。10．實軸上二開環(huán)零點間有根軌跡，則它們之間必有_匯合點__點。二、選擇題(每小題5分，共15分)1．一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，則其時間常數(shù)為(B)。A．0．25B．4C．2D．12．已知線性系統(tǒng)的輸入sc(t)，輸出y(c)，傳遞函數(shù)G(s)，則正確的關(guān)系是(B)。3．PI校正為(A)校正。A．滯后B．超前C．滯后超前D．超前滯后三、判斷題(10分)1．勞斯穩(wěn)定判據(jù)能判斷線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(對)2．某二階系統(tǒng)的特征根為兩個具有負(fù)實部的共軛復(fù)根，則該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線表現(xiàn)為等幅振蕩。(錯)3．線性系統(tǒng)穩(wěn)定，其開環(huán)極點一定均位于s平面的左半平面。(錯)四、(10分)設(shè)某系統(tǒng)可用下列一階微分方程五、(20分)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為(1)要求系統(tǒng)穩(wěn)定，試確定K的取值范圍。(2)要求系統(tǒng)特征根的實部不大于一1，試確定增益K的取值范圍。(1)閉環(huán)特征方程為：s(s+3)(s+5)十K＝0應(yīng)用勞斯穩(wěn)定判據(jù)得：0<K<120(2)令s＝z一1代人上面閉環(huán)特征方程，得到新的特征方程為六、(15分)機(jī)電控制工程基礎(chǔ)試題一、填空(每小題3分，共30分)1．極點n2．反饋控制系統(tǒng)(或閉環(huán)控制系統(tǒng))3．閉環(huán)極點左半4．阻尼比無阻尼自振蕩角頻率5．全部為正數(shù)6．nn—m7．正弦輸入8．解析法實驗法9．輸出量的拉氏變換輸入量的拉氏變換10．最小相位1．傳遞函數(shù)階次為n的分母多項式的根被稱為系統(tǒng)的____________，共有____________個。2．系統(tǒng)輸出全部或部分地返回到輸入端，此類系統(tǒng)稱為____________。3．線性系統(tǒng)穩(wěn)定，其____________均應(yīng)在s平面的____________平面。4．二階閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)型為，其中稱為系統(tǒng)的_______________，為______________。5．用勞斯表判斷連續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，要求它的第一列系數(shù)_______________系統(tǒng)才能穩(wěn)定。6．開環(huán)傳遞函數(shù)的分母階次為n，分子階次為m(n≥m)，則其根軌跡有一條分支，和_______________條獨立漸近線。7．頻率響應(yīng)是系統(tǒng)在______________信號下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。8．建立控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的主要方法有______________法和______________法。9．在零初始條件下，______________與______________之比稱為線性系統(tǒng)(或元件)的傳遞函數(shù)。10．系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性和相頻指性有一一對應(yīng)關(guān)系，則它必是______________系繞。二、選擇題(每小題5分，共15分)1．某二階系統(tǒng)的特征根為兩個純虛根，則該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為(B)。A．單調(diào)上升B．等幅振蕩C．衰減振蕩D．振蕩發(fā)散2．傳遞函數(shù)G(s)=1/s表示(B)環(huán)節(jié)。A．微分B．積分C．比例D．滯后3．系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于(C)。A．系統(tǒng)干擾的類型B．系統(tǒng)干擾點的位置C．系統(tǒng)閉環(huán)極點的分布D．系統(tǒng)的輸入三、判斷題(10分)1．勞斯穩(wěn)定判據(jù)只能判斷線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不可以判斷相對穩(wěn)定性。(錯)2．閉環(huán)傳遞函數(shù)中積分環(huán)節(jié)的個數(shù)決定了系統(tǒng)的類型。(錯)3．實際的物理系統(tǒng)都是非線性的系統(tǒng)。(對)四、(10分)如圖所示的電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中ui為輸入電壓，uo為輸出電壓，試寫出此系統(tǒng)的微分方程和傳遞函數(shù)表達(dá)式。五、(20分)設(shè)系統(tǒng)的特征方程為：為使系統(tǒng)穩(wěn)定，求K的取值范圍。應(yīng)用勞斯穩(wěn)定判據(jù)得：0K<30六、(15分)已知系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：,求系統(tǒng)的、及性能指標(biāo)、。機(jī)電控制工程基礎(chǔ)試題一、填空(每小題3分，共30分)6.nmn—m1.傳遞函數(shù)分母多項式的根被稱為系統(tǒng)的_______________，分子多項式的根被稱為系統(tǒng)的_______________.2.線性系統(tǒng)穩(wěn)定，其_______________均應(yīng)在s平面的_______________平面。3．傳遞函數(shù)只與_______________有關(guān)，與輸出量、輸人量_______________。4.慣性環(huán)節(jié)的慣性時間常數(shù)越_______________，系統(tǒng)快速性越好。5.用勞斯表判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，要求它的第一列系數(shù)_______________，系統(tǒng)才能穩(wěn)定。6.開環(huán)傳遞函數(shù)的分母階次為n，分子階次為m（n≧m）則其根軌跡有_______________條分支，其中_______________條分支終止于開環(huán)有限零點，_______________條分支終止于無窮遠(yuǎn)。7.單位脈沖函數(shù)拉氏變換結(jié)果為_______________。8．建立控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的主要方法有_______________法和_______________法。9.在零初始條件下，_______________與________________之比稱為線性系統(tǒng)(或元件)的傳遞函數(shù)。10.實軸上二開環(huán)極點間有根軌跡，則它們之間必有_______________點。二、選擇題（每小題5分，共15分）1．勞斯穩(wěn)定判據(jù)能判斷（A）系統(tǒng)的穩(wěn)定性。A．線性定常系統(tǒng)B．線性時變系統(tǒng)C．非線性系統(tǒng)D．任何系統(tǒng)2．某二階系統(tǒng)的特征根為兩個互不相等的實數(shù)，則該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線表現(xiàn)為（B）。A．單調(diào)衰減B．單調(diào)上升C．等頓振蕩D．振蕩衰減3.系統(tǒng)的根軌跡（A）。A.起始于開環(huán)極點，終止于開環(huán)零點B.起始于閉環(huán)極點，終止于閉環(huán)零點C.起始于閉環(huán)零點，終止于閉環(huán)極點D.起始于開環(huán)零點，終止于開環(huán)極點三、判斷題(10分)1．二階系統(tǒng)的超調(diào)量越大，則系統(tǒng)的快速性越差。(錯)2．系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及外輸人有關(guān)。(錯)3．系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差不儀與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，與輸人無關(guān)。(錯)四、(15分)某單位負(fù)反憤系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為，試求系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，并說明該系統(tǒng)是否穩(wěn)定。該系統(tǒng)的閉環(huán)極點均位于s平面的左半平面，所級系統(tǒng)穩(wěn)定。五、(15分)巳知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，為保證該系統(tǒng)穩(wěn)定，試確定K的取值范圈。應(yīng)用勞斯穩(wěn)定判據(jù)得：0＜K＜3六、(15分)由實驗側(cè)得各最小相位系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性如下圖所示，試分別確定各系統(tǒng)的傳遞畝數(shù)。對于圖a：對于圖b：機(jī)電控制工程基礎(chǔ)試題一、選擇題（每小題5分，共15分），則其時間常數(shù)為（B）。A.0.25B.4C.2D.12.已知線性系統(tǒng)的輸入sc(t)，輸出y(c)，傳遞函數(shù)G(s)，則正確的關(guān)系是(B)。3.PI校正為(A)校正。A．滯后B．超前C．滯后超前D．超前滯后二、判斷題(10分)4.（錯）一個動態(tài)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)乘以1/s，說明對該環(huán)節(jié)串聯(lián)了一個徽分環(huán)節(jié)。5.（正）某二階系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間和其特征根的虛部大小有關(guān)。虛部數(shù)值越大，動分節(jié)時間越短。6.（錯）一個線性定常系統(tǒng)是穩(wěn)定的，則其閉環(huán)零點位于s平面的左半平面。三、填空(每小題4分，共40分)7.G(s)H(s)8.90°7.負(fù)反飲結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，其前向通道.上的傳遞函數(shù)為G(s)，反饋通道的傳遞H(s)，則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為_____________________，閉環(huán)傳遞函數(shù)為____________________。8.單位階躍函數(shù)的拉氏變換結(jié)果是_________________。9.在Bode中，對數(shù)幅頻特性圖中的零分貝線對應(yīng)于奈奎斯特圖中的___________________，對數(shù)相頻特性圖中的-1800線對應(yīng)于奈奎斯特圖中的___________________。10.線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差取決于___________________和___________________。的零點為__________________，極點為_________________。12.慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)越大，系統(tǒng)的快速性越_________________。13.微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為2s，則它的幅頻特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式是_________________，相頻特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式是_________________。14.頻率特性包括_________________特性和_________________特性。15.三種基本的控制方式有_________________、閉環(huán)控制和_________________。，則此系統(tǒng)在單位位階躍輸人下的穩(wěn)態(tài)誤差為________________。四、(15分)17.典型的二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線如下圖1所示，試確定系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。17.解由系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線有由聯(lián)立求解的則系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為五、(10分)(1)要求系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)；(2)若要求閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，試確定K的取值范圍。（1）閉環(huán)傳遞函數(shù)為（2）應(yīng)用勞斯穩(wěn)定判據(jù)得0＜K＜12六、(10分)19.已知系統(tǒng)的特征方程如下，試判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。六、根據(jù)勞斯穩(wěn)定判據(jù)，得系統(tǒng)穩(wěn)定。機(jī)電控制工程基礎(chǔ)試題一、選擇題(每小題5分，共15分)1.勞斯穩(wěn)定判據(jù)能判斷(A)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。A.線性定常系統(tǒng)B．線性時變系統(tǒng)C.非線性系統(tǒng)D．任何系統(tǒng)2.某二階系統(tǒng)的特征根為兩個互不相等的實數(shù)，則該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線表現(xiàn)為(B)。A.單調(diào)衰減B．單調(diào)上升C.等幅振蕩D．振蕩衰減3．系統(tǒng)的根軌跡(A)。A.起始于開環(huán)極點，終止于開環(huán)零點B．起始于閉環(huán)極點，終止于閉環(huán)零點C.起始于閉環(huán)零點，終止于閉環(huán)極點D．起始于開環(huán)零點，終止于開環(huán)極點二、判斷(共10分)4.積分環(huán)節(jié)的幅頻特性，其幅值與頻率成正比關(guān)系。(錯)5.適合于應(yīng)用傳遞函數(shù)描述的系統(tǒng)可以是線性系統(tǒng)，也可以是非線性系統(tǒng)。(錯)6.I型系統(tǒng)的開環(huán)增益為10，系統(tǒng)在單位斜坡輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差為∝。(錯)三、填空(每小題4分，共40分)7．系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則閉環(huán)特征方程為____。8．對于單位負(fù)反饋系統(tǒng)，其開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)，則閉環(huán)傳遞函數(shù)為_____。9.某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則此系統(tǒng)在單位階躍函數(shù)輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差為__0_。10.一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，其時間常數(shù)為_2__。11．若二階系統(tǒng)的阻尼比為0.65，則系統(tǒng)的階躍響應(yīng)為_衰減振蕩_。12．負(fù)反饋結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，其前向通道上的傳遞函數(shù)為G(s)，反饋通道的傳遞函數(shù)為H(s)，則該系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為____。13．頻率特性是線性系統(tǒng)在___正弦信號_輸入作用下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。14．頻率特性包括__幅頻__特性和__相頻___特性。15．單位脈沖函數(shù)的拉氏變換為_1__。16．傳遞函數(shù)的零點為_（-30），極點為-2，-0.25__。四、(15分)17．已知一階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。要求：(1)寫出系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)(5分)；(2)要求系統(tǒng)閉環(huán)增益，調(diào)節(jié)時間，試確定參數(shù)K1，K2的值(10分)。圖117．解：(1)由結(jié)構(gòu)圖寫出閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)(2)令閉環(huán)增益，得：令調(diào)節(jié)時間，得：。五、(10分)18．如圖2所示系統(tǒng)，求：(1)該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)；(2)圖218．(1)開環(huán)傳遞函數(shù)為：(2)六、(10分)19．對于圖3所示的系統(tǒng)，用勞斯穩(wěn)定判據(jù)確定系統(tǒng)穩(wěn)定時系數(shù)K的取值范圍。圖319．解：列出勞斯表得閉環(huán)穩(wěn)定的充要條件是：由此解得。《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》作業(yè)評講第2次第3章一、簡答1.單位階躍函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果是什么？單位斜坡函數(shù)的拉氏變換結(jié)果是什么？答：單位階躍函數(shù)的拉氏變換為Xr(s)=L[1(t)]=1/s單位斜坡函數(shù)的拉氏變換是Xr(s)=L[At]=1/s22．什么是極點和零點？答：高階系統(tǒng)傳遞函數(shù)一般可以表示為（n≥m）式中：－zi（i＝1，…，m）系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的零點，又稱系統(tǒng)零點；－pj（i＝1，…，n）系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點，又稱系統(tǒng)極點。3.某二階系統(tǒng)的特征根為兩個互不相等的實數(shù)，則該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線有什么特點？答：特征根為兩個互不相等的實數(shù)的二階系統(tǒng)，則為過阻尼狀況。其時域響應(yīng)必然包含兩個衰減的指數(shù)項，動態(tài)過程呈現(xiàn)非周期性，沒有超調(diào)和振蕩。4．什么叫做二階系統(tǒng)的臨界阻尼？畫圖說明臨界阻尼條件下二階系統(tǒng)的輸出曲線。答：臨界阻尼(ζ=1)其時域響應(yīng)為上式包含一個衰減指數(shù)項。c(t)為一無超調(diào)的單調(diào)上升曲線5．動態(tài)性能指標(biāo)通常有哪幾項？如何理解這些指標(biāo)？答：動態(tài)性能指標(biāo)通常有如下幾項：延遲時間階躍響應(yīng)第一次達(dá)到終值的50％所需的時間。上升時間階躍響應(yīng)從終值的10％上升到終值的90％所需的時間；對有振蕩的系統(tǒng)，也可定義為從0到第一次達(dá)到終值所需的時間。峰值時間階躍響應(yīng)越過穩(wěn)態(tài)值達(dá)到第一個峰值所需的時間。調(diào)節(jié)時間階躍響到達(dá)并保持在終值％誤差帶內(nèi)所需的最短時間；有時也用終值的％誤差帶來定義調(diào)節(jié)時間。超調(diào)量％峰值超出終值的百分比，即％％在上述動態(tài)性能指標(biāo)中，工程上最常用的是調(diào)節(jié)時間（描述“快”），超調(diào)量％（描述“勻”）以及峰值時間。6．勞斯穩(wěn)定判據(jù)能判斷什么系統(tǒng)的穩(wěn)定性？答：勞斯穩(wěn)定判據(jù)能判斷線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性。7．一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)有什么特點？當(dāng)時間t滿足什么條件時響應(yīng)值與穩(wěn)態(tài)值之間的誤差將小于5～2%？答：一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線是一條由零開始，按指數(shù)規(guī)律上升并最終趨于1的曲線。當(dāng)t＝3T或4T時，響應(yīng)值與穩(wěn)態(tài)值之間的誤差將小于5～2%8．在欠阻尼的情況下，二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)有什么特點？答：在欠阻尼的情況下，二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)的暫態(tài)分量為一振幅按指數(shù)規(guī)律衰減的簡諧振蕩時間函數(shù)。9．阻尼比ζ≤0時的二階系統(tǒng)有什么特點？答：無阻尼(ζ＝0)其時域響應(yīng)為在這種情況下，系統(tǒng)的響應(yīng)為等幅(不衰減)振蕩，當(dāng)ζ＜0時，特征根將位于復(fù)平面的虛軸之右，其時域響應(yīng)中的e的指數(shù)將是正的時間函數(shù)，因而為發(fā)散的，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。顯然，ζ≤0時的二階系統(tǒng)都是不穩(wěn)定的10．已知系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：則系統(tǒng)的ξ、ωn及性能指標(biāo)σ％、ts（5％）各是多少？答：由標(biāo)準(zhǔn)傳遞函數(shù)得1/ωn2＝0.252ξ/ωn解得ωn＝2ξ由于ξ故σ％＝4.3％ts（5％）＝3/(ξωn三、已知一個n階閉環(huán)系統(tǒng)的微分方程為1.寫出該系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)；2.寫出該系統(tǒng)的特征方程；3.當(dāng)，，，，，，時，試評價該二階系統(tǒng)的如下性能：、、、和。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是高階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)。解：1．系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)：2．系統(tǒng)的特征方程：3．各值如下：四、某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為，試求系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，并說明該系統(tǒng)是否穩(wěn)定。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析。解：系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為特征方程式為＝0即勞斯行列表為117810010由于勞斯陣的每一列系數(shù)符號都大于0，故該系統(tǒng)穩(wěn)定。五、有一系統(tǒng)傳遞函數(shù)，其中Kk＝4。求該系統(tǒng)的超調(diào)量和調(diào)整時間；涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是二階系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)的計算。掌握二階系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)形式的傳遞函數(shù)和動態(tài)性能指標(biāo)的計算公式。解：系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為與二階系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)形式的傳遞函數(shù)對比得：(1)固有頻率(2)阻尼比由得(3)超調(diào)(4)調(diào)整時間六、已知單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳函為，求系統(tǒng)的ξ、ωn及性能指標(biāo)σ％、ts（5％）。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是二階系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)的計算。掌握二階系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)形式的傳遞函數(shù)和動態(tài)性能指標(biāo)的計算公式。解：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：與二階傳遞函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式相比較，可知：＝100，＝10，所以，，系統(tǒng)為欠阻尼狀態(tài)所以，單位階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)為：＝10.8％(5%）＝七、系統(tǒng)的特征方程為，試用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是勞斯穩(wěn)定判據(jù)。掌握勞斯穩(wěn)定判據(jù)計算方法。解計算勞斯表中各元素的數(shù)值，并排列成下表由上表可以看出，第一列各數(shù)值的符號改變了兩次，由＋2變成－1，又由－1改變成＋9。因此該系統(tǒng)有兩個正實部的根，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。八、某典型二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)如圖所示。試確定系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是欠阻尼二階系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)。掌握欠阻尼二階系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)的基本知識，會分析欠阻尼時二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。解：首先明顯看出，在單位階躍作用下響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)值為2，故此系統(tǒng)的增益不是1，而是2。系統(tǒng)模型為然后由響應(yīng)的、及相應(yīng)公式，即可換算出、。s由公式得：聯(lián)立求解得，所以有系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)九、某系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為，分別求r(t)＝l，t和()時的穩(wěn)態(tài)誤差。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是典型輸入下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。解：由開環(huán)傳函數(shù)為知它是開環(huán)放大系統(tǒng)的I型單位反饋系統(tǒng)，其穩(wěn)態(tài)誤差系統(tǒng)可查表3－1得到：，，相應(yīng)得位置誤差為0，速度誤差為1，加速度誤差為∞《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》作業(yè)評講第3次第4章二、已知某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，式中＞0，＞＞＞0。試求其根軌跡的分離點和會合點。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是根軌跡的分離點和會和點。在有根軌跡的實軸上，存在著兩個開環(huán)極點時，必然有一個分離點a。同樣，在有根軌跡的實軸上，存在兩個開環(huán)零點(包括無窮遠(yuǎn)零點)時，必然有一個會合點b。當(dāng)為a(a點的值)或b(b點的值)時，特征方程都將出現(xiàn)重根。這是兩者的共性。此外，分離點a的值，是其實軸根軌跡上的最大值；會合點b的值，是其實軸根軌跡上的最小值。根據(jù)重根現(xiàn)象或的極值條件，都可以確定分離點和會合點的位置。【解】由于，上式對s求導(dǎo)后得；代入式(4-9)，得由此得分離點和會合點分別為實際上，分離點和會合點也可能位于復(fù)平面上。由于根軌跡的對稱性，故在復(fù)平面上的分離點和會合點也必然對稱于實軸。三、設(shè)某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試計算其根軌跡的漸近線傾角。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是三階系統(tǒng)的根軌跡，無開環(huán)零點時漸近線傾角的計算。【解】1）三條根軌跡的起點分別為，，；三條根軌跡的終點都在無窮遠(yuǎn)(因)；2）實軸上的根軌跡位于0～-1和-4～-∞兩個區(qū)間；3）在0～-1區(qū)間有兩個起點，故必然有分離點，由得和。因為在-1～-4區(qū)間沒有根軌跡，故分離點應(yīng)為。4）漸近線有條，它們的傾斜角為第5章三、最小相位系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性如下圖所示，試分別確定各系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是由最小相位系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性求解系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。目的掌握各典型環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性曲線?！窘狻浚╝）、如圖系統(tǒng)傳遞函數(shù)為其中，或所以傳遞函數(shù)＝。(b)（c）自作。其他舉例1：其他舉例2：四、試?yán)L制具有下列開環(huán)傳遞函數(shù)的系統(tǒng)的波德圖。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是開環(huán)系統(tǒng)對數(shù)坐標(biāo)頻率特性的繪制（繪制波德圖）。開環(huán)系統(tǒng)對數(shù)頻率特性曲線的繪制方法：先畫出每一個典型環(huán)節(jié)的波德圖，然后相加?！窘狻吭斠娊滩腜139～141。五、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為試用對數(shù)穩(wěn)定判據(jù)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是對數(shù)頻率特性穩(wěn)定判據(jù)?！窘狻坷L制系統(tǒng)對數(shù)頻率特性曲線，如圖所示因為振蕩環(huán)節(jié)的阻尼比為0.1，在轉(zhuǎn)折頻率處的對數(shù)幅頻值為由于開環(huán)有一個積分環(huán)節(jié)，需要在相頻曲線＝0+處向上補(bǔ)畫π/2角。根據(jù)對數(shù)判據(jù)，在L()0的所有頻率范圍內(nèi)，相頻()曲線在-1800線有一次負(fù)穿越，且正負(fù)穿越之差不為零。因此，閉環(huán)系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。六、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：試：1．繪出對數(shù)漸近幅頻特性曲線以及相頻特性曲線；2．確定系統(tǒng)穩(wěn)定裕度。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是用頻率法綜合控制系統(tǒng)，掌握校正的基本概念，常用串聯(lián)校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)及特點。掌握串聯(lián)校正、反饋校正的具體方法?！窘狻吭撓到y(tǒng)是由積分、放大和兩個慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)構(gòu)成的K=1020lgK=20分貝低頻為積分放大環(huán)節(jié)，在，K=20分貝處作-20dB/10倍頻線在處作-40dB/10倍頻線，在處作–60dB/10倍頻線2．L（）>0的范圍內(nèi)，相頻特性在處沒有穿越，所以系統(tǒng)穩(wěn)定，所以=180=七、已知最小相位系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)頻率特性曲線如圖所示。試寫出開環(huán)傳遞函數(shù)。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)頻率特性。目的掌握各典型環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性曲線?！窘狻?)、ω<ω1的低頻段斜率為[-20]，故低頻段為K/ｓ。ω增至ω1，斜率由[-20]轉(zhuǎn)為[-40]，增加[-20]，所以ω1應(yīng)為慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率，該環(huán)節(jié)為。ω增至ω2，斜率由[–40]轉(zhuǎn)為[–20]，增加[+20]，所以ω2應(yīng)為一階微分環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率，該環(huán)節(jié)為。ω增到ω3，斜率由[-20]轉(zhuǎn)為[-40]，該環(huán)節(jié)為,ω>ω3，斜率保持不變。故系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)應(yīng)由上述各典型環(huán)節(jié)串聯(lián)組成，即2)、確定開環(huán)增益K當(dāng)ω=ωc時，A(ωc)=1。所以故所以，《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》作業(yè)評講第4次第6章二、已知某單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為,校正環(huán)節(jié)為繪制其校正前和校正后的對數(shù)幅頻特性曲線以及校正環(huán)節(jié)圖形與校正后的相角裕量涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是用頻率法綜合控制系統(tǒng)，掌握校正的基本概念，常用串聯(lián)校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)及特點。掌握串聯(lián)校正、反饋校正的具體方法?！窘狻?/p>

2）三、什么是PI校正？其結(jié)構(gòu)和傳遞函數(shù)是怎樣的？涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是PI校正的概念及其其結(jié)構(gòu)和傳遞函數(shù)?！窘狻縋I控制又稱為比例－積分控制。其結(jié)構(gòu)圖如圖所示：PI控制結(jié)構(gòu)圖PI校正器的傳遞函數(shù)為式中，是積分時間常數(shù)。當(dāng)時，的頻率特性為。四、某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖所示。要求校正后系統(tǒng)在r(t)=t作用下的穩(wěn)態(tài)誤差ess≤0.01，相位裕量γ≥45о，試確定校正裝置的傳遞函數(shù)。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是超前校正的計算。掌握超前校正的一般步驟?！窘狻浚?）根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差的要求，可計算出開環(huán)放大系數(shù)K≥100。現(xiàn)取K=100。（2）根據(jù)取定的K值，作出未校正系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)頻率特性曲線。如下圖中L1,所示。可計算出其穿越頻率與相位裕量分別為系統(tǒng)校正前后的伯德圖幅值穿越頻率＝31.6，相位裕量顯然，相位裕量不能滿足要求。（3）選取校正環(huán)節(jié)。由于滿足穩(wěn)態(tài)要求時，系統(tǒng)的相位裕量小于期望值，因此要求加入的校正裝置，能使校正后系統(tǒng)的相位裕量增大，為此可采用超前校正。（4）選取校正環(huán)節(jié)的參數(shù)。根據(jù)系統(tǒng)相位裕量的要求，校正環(huán)節(jié)最大相位移應(yīng)為考慮到校正裝置對穿越頻率位置的影響，增加一定的相位裕量，取即a=4設(shè)系統(tǒng)校正后的穿越頻率為校正裝置兩交接頻率的幾何中點，得交接頻率為在交接頻率處，因此，校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為為抵消超前校正網(wǎng)絡(luò)所引起的開環(huán)放大倍數(shù)的衰減，必須附加放大器，其放大系數(shù)為a=4（5）校驗校正后的結(jié)果。加入校正環(huán)節(jié)后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為校正后系統(tǒng)的相位裕量為:滿足給定要求。機(jī)電控制工程基礎(chǔ)試題一、填空(每小題3分，共30分)1．傳遞函數(shù)階次為n的分母多項式的根被稱為系統(tǒng)的_______________，共有______________個。2．系統(tǒng)輸出全部或部分地返回到輸入端，此類系統(tǒng)稱為______________。3．傳遞函數(shù)與______________有關(guān)，與輸出量、輸入量______________。4．慣性環(huán)節(jié)的慣性時間常數(shù)越______________，系統(tǒng)快速性越好。5．若二階系統(tǒng)的阻尼比大于1，則其階躍響應(yīng)______________出現(xiàn)超調(diào)，最佳工程常數(shù)為阻尼比等于______________。6．開環(huán)傳遞函數(shù)的分母階次為n，分子階次為m(n≥m)，則其根軌跡有______________條分支，其中m條分支終止于______________，n－m條分支終止于______________。7．單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)，則閉環(huán)傳遞函數(shù)為______________。8．系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)主要有______________，穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)為______________。9．根軌跡是根據(jù)系統(tǒng)——傳遞函數(shù)中的某個參數(shù)為參變量而畫出的______________根軌跡圖。10．根據(jù)Nyquist穩(wěn)定性判據(jù)的描述，如果開環(huán)是不穩(wěn)定的，且有P個不穩(wěn)定極點，那么閉環(huán)穩(wěn)定的條件是：當(dāng)ω由－∞→∞時，的軌跡應(yīng)該______________繞(-1，j0)點______________圈。二、選擇題(每小題5分，共15分)1．傳遞函數(shù)G(s)＝1/s表示()環(huán)節(jié)。A．微分B．積分C．比例D．滯后2.某二階系統(tǒng)的特征根為兩個互不相等的實數(shù)，則該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線表現(xiàn)為()。A．單調(diào)衰減B．單調(diào)上升C．等幅振蕩D．振蕩衰減3.已知線性系統(tǒng)的輸入z(f)，輸出y(f)，傳遞函數(shù)G(s)，則正確的關(guān)系是()。三、判斷題(10分)1.某二階系統(tǒng)的特征根為兩個具有負(fù)實部的共軛復(fù)根，則該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線表現(xiàn)為等幅振蕩。()2.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及外輸入有關(guān)。()3．反饋控制系統(tǒng)是指正反饋。()四、(10分)某電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，Ur為輸入，Uc為輸出，求該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。五、(15分)某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為試求系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，并說明該系統(tǒng)是否穩(wěn)定。六、(20分)由實驗測得各最小相位系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性如下圖所示，試分別確定各系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。參考答案一、填空題1．極點2．反饋控制系統(tǒng)(或閉環(huán)控制系統(tǒng))3．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)無關(guān)4．小5．不會O．7076．n開環(huán)有限零點無窮遠(yuǎn)7．G(s)/(1十G(s))8．調(diào)節(jié)時問和超調(diào)量穩(wěn)態(tài)誤差9．開環(huán)閉環(huán)極點10．逆時針P二、選擇題1．B2．B3．B三、判斷題1．錯誤2．錯誤3．錯誤四、五、該系統(tǒng)的閉環(huán)極點均位于s平面的左半平面，所以系統(tǒng)穩(wěn)定。六、二、判斷1．自動控制中的基本的控制方式有開環(huán)控制、閉環(huán)控制和復(fù)合控制。正確2．系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)主要有調(diào)節(jié)時間和超調(diào)量，穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)為穩(wěn)態(tài)誤差。正確3．如果系統(tǒng)的輸出端和輸入端之間不存在反饋回路，輸出量對系統(tǒng)的控制作用沒有影響時，這樣的系統(tǒng)就稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。正確4．凡是系統(tǒng)的輸出端與輸入端間存在反饋回路，即輸出量對控制作用能有直接影響的系統(tǒng)，叫做閉環(huán)系統(tǒng)。正確5．無靜差系統(tǒng)的特點是當(dāng)被控制量與給定值不相等時，系統(tǒng)才能穩(wěn)定。錯誤6．對于一個閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，如果其暫態(tài)過程不穩(wěn)定，系統(tǒng)可以工作。錯誤7．疊加性和齊次性是鑒別系統(tǒng)是否為線性系統(tǒng)的根據(jù)。正確8．線性微分方程的各項系數(shù)為常數(shù)時，稱為定常系統(tǒng)。正確第1次作業(yè)一、填空1、系統(tǒng)輸出全部或部分地返回到輸入端，就叫做。反饋2、有些系統(tǒng)中，將開環(huán)與閉環(huán)結(jié)合在一起，這種系統(tǒng)稱為.。復(fù)合控制系統(tǒng)3、我們把輸出量直接式間接地反饋到，形成閉環(huán)參與控制的系統(tǒng)，稱作。輸入端閉環(huán)控制系統(tǒng)4、控制的任務(wù)實際上就是，使不管是否存在擾動，均能使的輸出量滿足給定值的要求。形成控制作用的規(guī)律；被控制對象。5、系統(tǒng)受擾動后偏離了原工作狀態(tài)，擾動消失后，系統(tǒng)能自動恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)這樣的系統(tǒng)是系統(tǒng)。穩(wěn)定6、對于函數(shù)，它的拉氏變換的表達(dá)式為。7、單位階躍信號對時間求導(dǎo)的結(jié)果是。單位沖擊信號8、單位階躍函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果是。9、單位脈沖函數(shù)的拉普拉斯變換為。110、的拉氏變換為。12、的原函數(shù)的初值=0，終值=113、已知的拉氏變換為，則初值=（）。014、的拉氏變換為。15、若，則。若L[f(t)]=F(s)，則L[f(t-b)]=、。e-bsF(s)若L[f(t)]=F(s)，則L[f(t-3)]=、。e-3sF(s)二、選擇1、的拉氏變換為（）。C A；B； C； D。2、的拉氏變換為，則為（）。CA； B； C； D。3、脈沖函數(shù)的拉氏變換為（C）A0；B∞；C常數(shù)；D變量4、，則（）。AA5； B1； C0； D。5、已知，其原函數(shù)的終值（4）A∞6、已知，其原函數(shù)的終值（3）A0；B∞；C0.75；D37、已知其反變換f(t)為（2）。A；B；C；D。8、已知，其反變換f(t)為（）。CA；B；C；D。9、已知的拉氏變換為（）。CA； B；C；D。10、圖示函數(shù)的拉氏變換為（1）。a0τtA；B；C；D11、若=0，則可能是以下（3）。A； B； C； D。12、開環(huán)與閉環(huán)結(jié)合在一起的系統(tǒng)稱為.AA復(fù)合控制系統(tǒng)； B開式控制系統(tǒng)； C閉和控制系統(tǒng)； D正反饋控制系統(tǒng)。13、在初始條件為零時，輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比稱為線性系統(tǒng)的B。A增益比； B傳遞函數(shù)； C放大倍數(shù)； D開環(huán)傳遞函數(shù)四已知結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示，試寫出系統(tǒng)微分方程表達(dá)式。解：系統(tǒng)的微分方程如下：第2次作業(yè)一、填空1、描述系統(tǒng)在運動過程中各變量之間相互關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，。叫做系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型2、在初條件為零時，，與之比稱為線性系統(tǒng)（或元件）的傳遞函數(shù)。輸出量的拉氏變換；輸入量的拉氏變換3、自動控制系統(tǒng)主要元件的特性方程式的性質(zhì)，可以分為和非線性控制系統(tǒng)。線性控制系統(tǒng)4、數(shù)學(xué)模型是描述系統(tǒng)瞬態(tài)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式，或者說是描述系統(tǒng)內(nèi)部變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。5、如果系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,方程是線性的，這種系統(tǒng)叫線性系統(tǒng)。6、傳遞函數(shù)反映系統(tǒng)本身的瞬態(tài)特性，與本身參數(shù)，結(jié)構(gòu)有關(guān)，與輸入無關(guān)；不同的物理系統(tǒng)，可以有相同的傳遞函數(shù)，傳遞函數(shù)與初始條件無關(guān)。7、環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是。慣性8、二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)型式為。9、I型系統(tǒng)開環(huán)增益為10，系統(tǒng)在單位斜坡輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差e(∞)為。二、選擇1、已知線性系統(tǒng)的輸入x(t)，輸出y(t)，傳遞函數(shù)G(s)，則正確的關(guān)系是。BA；B；C；D。2、設(shè)有一彈簧、質(zhì)量、阻尼器機(jī)械系統(tǒng)，如圖所示，以外力f(t)為輸入量，位移y(t)為輸出量的運動微分方程式可以對圖中系統(tǒng)進(jìn)行描述，那么這個微分方程的階次是：（2）

A1；B2；C3；D43、二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為；則其無阻尼振蕩頻率和阻尼比為（4）A1，；B2，1；C2，2；D，14、表示了一個（1）A時滯環(huán)節(jié)；B振蕩環(huán)節(jié)；C微分環(huán)節(jié)；D慣性環(huán)節(jié)5、一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為；其單位階躍響應(yīng)為（2）A；B；C；D6、已知道系統(tǒng)輸出的拉氏變換為,那么系統(tǒng)處于（3）A欠阻尼；B過阻尼；C臨界阻尼；D無阻尼7、某一系統(tǒng)的速度誤差為零，則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)可能是（4）A；B；C；D；8、二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為；則其無阻尼振蕩頻率和阻尼比為（3）（1）1，；（2）2，1；（3）1，0.25；（4），三、系統(tǒng)的微分方程如下：試：求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)解答:解答：將微分方程進(jìn)行拉氏變換得：==四、根據(jù)圖（a）所示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，求系統(tǒng)開環(huán)、閉環(huán)以及誤差傳遞函數(shù)。解:(b)(c)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖首先將并聯(lián)和局部反饋簡化如圖（b）所示,再將串聯(lián)簡化如圖（c）所示。系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為誤差傳遞函數(shù)為五、已知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖所示，若時,使δ％=20%，τ應(yīng)為多大,此時是多少?解：閉環(huán)傳遞函數(shù)由兩邊取自然對數(shù)，可得故六、列寫下圖所示電路圖的微分方程式，并求其傳遞函數(shù)。解：初始條件為零時，拉氏變換為消去中間變量I(s)，則依據(jù)定義：傳遞函數(shù)為七、設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：G（S）=，試求階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)%及（5%）解答：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：與二階傳遞函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式相比較，可知：=1，=1，所以，，系統(tǒng)為欠阻尼狀態(tài)，則：=所以，單位階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)為：=16.4%（5%）==6s八、如圖所示系統(tǒng)，假設(shè)該系統(tǒng)在單位階躍響應(yīng)中的超調(diào)量=25%，峰值時間秒，試確定K和τ的值。解：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖可得閉環(huán)傳遞函數(shù)為與二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)形式相比較，可得即兩邊取自然對數(shù)可得依據(jù)給定的峰值時間：（秒）所以（弧度/秒）故可得τ≈九、輸入r(t)為階躍信號時，試求下圖所示系統(tǒng)中的穩(wěn)態(tài)誤差essr(已知系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定)解答：開環(huán)傳遞函數(shù)為：顯然，系統(tǒng)為1型系統(tǒng)，當(dāng)輸入為階躍信號時essr=0第3次作業(yè)一、填空1、時間響應(yīng)由響應(yīng)和響應(yīng)兩部分組成。瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)2、為系統(tǒng)的，它描述系統(tǒng)對不同頻率輸入信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)幅值衰減（或放大）的特性。為系統(tǒng)的，它描述系統(tǒng)對不同頻率輸入信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，相位遲后或超前的特性。幅頻特性，相頻特性3、頻率響應(yīng)是響應(yīng)。正弦輸入信號的穩(wěn)態(tài)4、慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為。5、當(dāng)輸入信號的角頻率ω在某一范圍內(nèi)改變時所得到的一系列頻率的響應(yīng)稱為這個系統(tǒng)的頻率特性。6、控制系統(tǒng)的時間響應(yīng)，可以劃分為瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)兩個過程。瞬態(tài)過程是指系統(tǒng)從到接近最終狀態(tài)的響應(yīng)過程；穩(wěn)態(tài)過程是指時間t趨于時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)。初始狀態(tài) 無窮7、若系統(tǒng)輸入為，其穩(wěn)態(tài)輸出相應(yīng)為，則該系統(tǒng)的頻率特性可表示為。8、2型系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性低頻漸近線斜率為。–40dB/dec9、對于一階系統(tǒng)，當(dāng)ω由0→∞時，矢量D(jω)逆時針方向旋轉(zhuǎn)，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。否則系統(tǒng)不穩(wěn)定。二、選擇1、根據(jù)下列幾個系統(tǒng)的特征方程，可以判斷肯定不穩(wěn)定的系統(tǒng)為（2）A；B；C；其中均為不等于零的正數(shù)。2、下列開環(huán)傳遞函數(shù)所表示的系統(tǒng)，屬于最小相位系統(tǒng)的是（3）。A；B（T>0）；C；D3、已知系統(tǒng)頻率特性為，則該系統(tǒng)可表示為（3）（1）；（2）；（3）；（4）4、下列開環(huán)傳遞函數(shù)所表示的系統(tǒng)，屬于最小相位系統(tǒng)的有。DA；B（T>0）；C；D；5、題圖中R－C電路的幅頻特性為。BA；B；C；D。6、已知系統(tǒng)頻率特性為，則該系統(tǒng)可表示為（2）A；B；C；D7、已知系統(tǒng)頻率特性為，當(dāng)輸入為時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出為（4）A；B；C；D8、理想微分環(huán)節(jié)對數(shù)幅頻特性曲線是一條斜率為（1）A，通過ω=1點的直線；B-，通過ω=1點的直線；C-，通過ω=0點的直線；D，通過ω=0點的直線9、開環(huán)對數(shù)幅頻特性對數(shù)相頻特性如圖所示，當(dāng)K增大時：A10系統(tǒng)如圖所示，為一個裝置，實現(xiàn)起來比較簡單（B）A串聯(lián)校正；B并聯(lián)校正；C混合校正；D正反饋校正。三、已知某單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為,校正環(huán)節(jié)為繪制其校正前和校正后的對數(shù)幅頻特性曲線以及校正環(huán)節(jié)圖形與校正后的相角裕量解答：

2）四、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：試：1．繪出對數(shù)漸近幅頻特性曲線以及相頻特性曲線2．確定系統(tǒng)穩(wěn)