電大【機(jī)電控制工程基礎(chǔ)】期末復(fù)習(xí)資料考試小抄(可編輯)

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1、2014年電大【機(jī)電控制工程基礎(chǔ)】期末復(fù)習(xí)資料考試小抄 電大《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》期末考試總復(fù)習(xí)資料 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(xiàng)式__,分母多項(xiàng)式的根稱為系統(tǒng)的_極點(diǎn)_。 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(duì)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)。

2、 6.線性系統(tǒng)的特點(diǎn)是信號(hào)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(gè)參數(shù)為參變量而畫出的__閉環(huán)極點(diǎn)_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(gè)不穩(wěn)定極點(diǎn),那么閉環(huán)穩(wěn)定的條件是:當(dāng)由0→時(shí),的軌跡應(yīng)該_逆時(shí)針_繞(-1,)點(diǎn)_ 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

3、 A 系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 A.線性定常系統(tǒng) B.線性時(shí)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(shí)間常數(shù)為 C 。 A.0.25B.4 C.2 D.1 13.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(cuò) 15.某環(huán)節(jié)的輸出量與輸人量的關(guān)系為,K是一個(gè)常數(shù),則稱其為比例環(huán)節(jié)。 對(duì) 16.反饋控制系統(tǒng)是指正反饋。錯(cuò) 四、計(jì)算題25分

4、 已知一個(gè)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(shí),試評(píng)價(jià)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(dòng)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

5、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(huì)__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mn≥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(diǎn)__,n?m條分支終止于_無(wú)窮遠(yuǎn)__。 7.單位脈沖函數(shù)的拉氏變

6、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Gs,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(hào)作用下的(穩(wěn)態(tài))輸出和輸入之比。 10.實(shí)軸上二開環(huán)零點(diǎn)間有根軌跡,則它們之間必有_匯合點(diǎn)__點(diǎn)。 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(shí)間常數(shù)為 B 。 A.0.25 B.4 C.2 D.1 2.已知線性系統(tǒng)的輸入sct,輸出yc,傳遞函數(shù)Gs,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

7、 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(duì) 2.某二階系統(tǒng)的特征根為兩個(gè)具有負(fù)實(shí)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(cuò) 3.線性系統(tǒng)穩(wěn)定,其開環(huán)極點(diǎn)一定均位于s平面的左半平面。 錯(cuò) 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(shí)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:ss+3s+5十K=0 應(yīng)用勞斯穩(wěn)定判據(jù)得:0K120

8、 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(diǎn) n 2.反饋控制系統(tǒng)或閉環(huán)控制系統(tǒng) 3.閉環(huán)極點(diǎn) 左半 4.阻尼比 無(wú)阻尼自振蕩角頻率 5.全部為正數(shù) 6.n n?m 7.正弦輸入8.解析法 實(shí)驗(yàn)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(xiàng)式的根被稱為系統(tǒng)的____________,共有____________個(gè)。 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_____

9、_______。 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mn≥m,則其根軌跡有一條分支,和_______________條獨(dú)立漸近線。 7.頻率響應(yīng)是系統(tǒng)在______________信號(hào)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__

10、____________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(duì)數(shù)幅頻特性和相頻指性有一一對(duì)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(gè)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)Gs1/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。

11、 A.系統(tǒng)干擾的類型B.系統(tǒng)干擾點(diǎn)的位置C.系統(tǒng)閉環(huán)極點(diǎn)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(duì)穩(wěn)定性。錯(cuò) 2.閉環(huán)傳遞函數(shù)中積分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)決定了系統(tǒng)的類型。錯(cuò) 3.實(shí)際的物理系統(tǒng)都是非線性的系統(tǒng)。對(duì) 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:0K30 六、15分 已知系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為

12、:,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 1.極點(diǎn) 零點(diǎn)2.閉環(huán)極點(diǎn)左半 3.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)無(wú)關(guān)4.小 5.全部為正數(shù)6. n m n?m7.1 8.解析法 實(shí)驗(yàn)法9.輸出量的拉氏變換輸人量的拉氏變換 10.分離點(diǎn) 1.傳遞函數(shù)分母多項(xiàng)式的根被稱為系統(tǒng)的_______________,分子多項(xiàng)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

13、_______________。 4.慣性環(huán)節(jié)的慣性時(shí)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(diǎn),_______________條分支終止于無(wú)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______

14、_________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(shí)軸上二開環(huán)極點(diǎn)間有根軌跡,則它們之間必有_______________點(diǎn)。 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(shí)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(gè)互不相等的實(shí)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

15、跡(A)。 A.起始于開環(huán)極點(diǎn),終止于開環(huán)零點(diǎn) B.起始于閉環(huán)極點(diǎn),終止于閉環(huán)零點(diǎn) C.起始于閉環(huán)零點(diǎn),終止于閉環(huán)極點(diǎn) D.起始于開環(huán)零點(diǎn),終止于開環(huán)極點(diǎn) 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(cuò) 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(cuò) 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(wú)關(guān)。錯(cuò) 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(shuō)明該系統(tǒng)是否穩(wěn)定。 該系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)均位于s平面的左半平面,所級(jí)系統(tǒng)穩(wěn)定。 五、15分 巳知單位負(fù)反饋系統(tǒng)

16、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

17、超前D.超前滯后 二、判斷題10分 4.( 錯(cuò) )一個(gè)動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)乘以1/s,說(shuō)明對(duì)該環(huán)節(jié)串聯(lián)了一個(gè)徽分環(huán)節(jié)。 5.( 正 )某二階系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間和其特征根的虛部大小有關(guān)。虛部數(shù)值越大,動(dòng)分節(jié)時(shí)間越短。 6.( 錯(cuò))一個(gè)線性定常系統(tǒng)是穩(wěn)定的,則其閉環(huán)零點(diǎn)位于s平面的左半平面。 三、填空每小題4分,共40分 7.Gs Hs89.單位圓 負(fù)實(shí)軸 10.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù) 外輸人11.-0.50-1 -0.4 12.差13.29014. 高頻相頻15. 開環(huán)控制復(fù)合控制 16.0 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Gs,反饋通道的傳遞Hs,

18、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(duì)數(shù)幅頻特性圖中的零分貝線對(duì)應(yīng)于奈奎斯特圖中的___________________,對(duì)數(shù)相頻特性圖中的-1800線對(duì)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___________________。 11.傳遞函數(shù)召的零點(diǎn)為__________________,極點(diǎn)為__

19、_______________。 12.慣性環(huán)節(jié)的時(shí)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_________________。 16.某單位負(fù)反箭系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為,則此系統(tǒng)在單位位階躍輸人下的穩(wěn)態(tài)誤差為_____

20、___________。 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 18.單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 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

21、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(shí)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(gè)互不相等的實(shí)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(diǎn),終止于開環(huán)零點(diǎn) B.起始于閉環(huán)極點(diǎn),終止于閉環(huán)零點(diǎn) C.起始于閉環(huán)零點(diǎn),終止于閉環(huán)極點(diǎn) D.起始于開環(huán)零點(diǎn),終止于開環(huán)極點(diǎn) 二、判斷共10分 4. 積分環(huán)節(jié)的幅

22、頻特性,其幅值與頻率成正比關(guān)系。 錯(cuò) 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(cuò) 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(cuò) 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(duì)于單位負(fù)反饋系統(tǒng),其開環(huán)傳遞函數(shù)為Gs,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(shí)間常數(shù)為_2__。 11.若二階系統(tǒng)的阻尼比為0.65,則系

23、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Gs,反饋通道的傳遞函數(shù)為Hs,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(hào)_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(diǎn)為_ (-30),極點(diǎn)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(shí)間,試確定參數(shù)K1,K2的值10分。 圖

24、1 17.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:0.5 令調(diào)節(jié)時(shí)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2 18.1開環(huán)傳遞函數(shù)為: 2 六、10分 19.對(duì)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(shí)系數(shù)K的取值范圍。 圖3 19.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(píng)講第2次第3章 一、簡(jiǎn)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

25、換結(jié)果是什么? 答:單位階躍函數(shù)的拉氏變換為 XrsL[1t]1/s 單位斜坡函數(shù)的拉氏變換是 XrsL[At]1/s2 2.什么是極點(diǎn)和零點(diǎn)? 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(diǎn),又稱系統(tǒng)零點(diǎn); -pj(i=1,…,n)系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn),又稱系統(tǒng)極點(diǎn)。 3. 某二階系統(tǒng)的特征根為兩個(gè)互不相等的實(shí)數(shù),則該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線有什么特點(diǎn)? 答:特征根為兩個(gè)互不相等的實(shí)數(shù)的二階系統(tǒng),則為過(guò)阻尼狀況。其時(shí)域響應(yīng)必然包含兩個(gè)衰減的指數(shù)項(xiàng),動(dòng)態(tài)過(guò)程呈現(xiàn)非周

26、期性,沒(méi)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(shuō)明臨界阻尼條件下二階系統(tǒng)的輸出曲線。 答:臨界阻尼ζ1 其時(shí)域響應(yīng)為 上式包含一個(gè)衰減指數(shù)項(xiàng)。 ct為一無(wú)超調(diào)的單調(diào)上升曲線 5.動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)通常有哪幾項(xiàng)?如何理解這些指標(biāo)? 答:動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)通常有如下幾項(xiàng): 延遲時(shí)間 階躍響應(yīng)第一次達(dá)到終值的50%所需的時(shí)間。 上升時(shí)間 階躍響應(yīng)從終值的10%上升到終值的90%所需的時(shí)間;對(duì)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(shí)間。 峰值時(shí)間 階躍響應(yīng)越過(guò)穩(wěn)態(tài)值達(dá)到第一個(gè)峰值所需的時(shí)間。 調(diào)節(jié)時(shí)

27、間 階躍響到達(dá)并保持在終值%誤差帶內(nèi)所需的最短時(shí)間;有時(shí)也用終值的%誤差帶來(lái)定義調(diào)節(jié)時(shí)間。 超調(diào)量% 峰值超出終值的百分比,即 %% 在上述動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)中,工程上最常用的是調(diào)節(jié)時(shí)間(描述“快”),超調(diào)量%(描述“勻”)以及峰值時(shí)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(diǎn)?當(dāng)時(shí)間t滿足什么條件時(shí)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(shí),響應(yīng)值與穩(wěn)態(tài)值之間的誤差將小于5

28、~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(diǎn)? 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(jiǎn)諧振蕩時(shí)間函數(shù)。 9.阻尼比ζ≤0時(shí)的二階系統(tǒng)有什么特點(diǎn)? 答:無(wú)阻尼ζ=0 其時(shí)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(shí),特征根將位于復(fù)平面的虛軸之右,其時(shí)域響應(yīng)中的e的指數(shù)將是正的時(shí)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(shí)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

29、函數(shù)得 1/ωn2=0.252ξ/ωn=0.707 解得ωn=2 ξ=0.707 由于ξ=0.707 故σ%=4.3% ts(5%)=3/ξωn=3/0.707x2=2.12s 三、已知一個(gè)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(shí),試評(píng)價(jià)該二階系統(tǒng)的如下性能:、、、和。 涉及的知識(shí)點(diǎn)及答題分析:這個(gè)題的考核知識(shí)點(diǎn)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:

30、 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(shuō)明該系統(tǒng)是否穩(wěn)定。 涉及的知識(shí)點(diǎn)及答題分析:這個(gè)題的考核知識(shí)點(diǎn)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 117 810 0 10 由于勞斯陣的每一列系數(shù)符號(hào)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(shí)間; 涉及的知識(shí)點(diǎn)及答題分析:這個(gè)題的考核知識(shí)點(diǎn)是二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)

31、性能指標(biāo)的計(jì)算。掌握二階系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)形式的傳遞函數(shù)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的計(jì)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(duì)比得:1 固有頻率 2 阻尼比由得 3 超調(diào) 4 調(diào)整時(shí)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(shí)點(diǎn)及答題分析:這個(gè)題的考核知識(shí)點(diǎn)是二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的計(jì)算。掌握二階系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)形式的傳遞函數(shù)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的計(jì)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)

32、為: =10.8% 5%)==0.6s 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(shí)點(diǎn)及答題分析:這個(gè)題的考核知識(shí)點(diǎn)是勞斯穩(wěn)定判據(jù)。掌握勞斯穩(wěn)定判據(jù)計(jì)算方法。 解 計(jì)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(hào)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(gè)正實(shí)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(shí)點(diǎn)及答題分析:這個(gè)題的考核知識(shí)點(diǎn)是欠阻尼二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。掌握欠阻尼二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指

33、標(biāo)的基本知識(shí),會(huì)分析欠阻尼時(shí)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 rt=l,t和時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差。 涉及的知識(shí)點(diǎn)及答題分析:這個(gè)題的考核知識(shí)點(diǎn)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

34、-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(píng)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(diǎn)和會(huì)合點(diǎn)。 涉及的知識(shí)點(diǎn)及答題分析:這個(gè)題的考核知識(shí)點(diǎn)是根軌跡的分離點(diǎn)和會(huì)和點(diǎn)。在有根軌跡的實(shí)軸上,存在著兩個(gè)開環(huán)極點(diǎn)時(shí),必然有一個(gè)分離點(diǎn)a。同樣,在有根軌跡的實(shí)軸上,存在兩個(gè)開環(huán)零點(diǎn)包括無(wú)窮遠(yuǎn)零點(diǎn)時(shí),必然有一個(gè)會(huì)合點(diǎn)b。 當(dāng)為aa點(diǎn)的值或bb點(diǎn)的值時(shí),特征方程都將出現(xiàn)重根。這是兩者的共性。此外,分離點(diǎn)a的值,是其實(shí)軸根軌跡上的最大值;會(huì)合點(diǎn)b的值,是其實(shí)軸根軌跡上的最小值。

35、根據(jù)重根現(xiàn)象或的極值條件,都可以確定分離點(diǎn)和會(huì)合點(diǎn)的位置。 【解】 由于 , 上式對(duì)s求導(dǎo)后得 ; 代入式4-9,得 由此得分離點(diǎn)和會(huì)合點(diǎn)分別為 實(shí)際上,分離點(diǎn)和會(huì)合點(diǎn)也可能位于復(fù)平面上。由于根軌跡的對(duì)稱性,故在復(fù)平面上的分離點(diǎn)和會(huì)合點(diǎn)也必然對(duì)稱于實(shí)軸。 三、設(shè)某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為,試計(jì)算其根軌跡的漸近線傾角。 涉及的知識(shí)點(diǎn)及答題分析:這個(gè)題的考核知識(shí)點(diǎn)是三階系統(tǒng)的根軌跡,無(wú)開環(huán)零點(diǎn)時(shí)漸近線傾角的計(jì)算。 【解】1)三條根軌跡的起點(diǎn)分別為,,;三條根軌跡的終點(diǎn)都在無(wú)窮遠(yuǎn)因; 2)實(shí)軸上的根軌跡位于0~-1和-4~-∞兩個(gè)區(qū)間;

36、 3)在0~-1區(qū)間有兩個(gè)起點(diǎn),故必然有分離點(diǎn),由 得和。因?yàn)樵?1~-4區(qū)間沒(méi)有根軌跡,故分離點(diǎn)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(duì)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(shí)點(diǎn)及答題分析:這個(gè)題的考核知識(shí)點(diǎn)是由最小相位系統(tǒng)的對(duì)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(duì)數(shù)頻率特性曲線。 【解】(a)、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

37、環(huán)傳遞函數(shù)的系統(tǒng)的波德圖。 涉及的知識(shí)點(diǎn)及答題分析:這個(gè)題的考核知識(shí)點(diǎn)是開環(huán)系統(tǒng)對(duì)數(shù)坐標(biāo)頻率特性的繪制(繪制波德圖)。開環(huán)系統(tǒng)對(duì)數(shù)頻率特性曲線的繪制方法:先畫出每一個(gè)典型環(huán)節(jié)的波德圖,然后相加。 【解】詳見教材P139~141。 五、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 試用對(duì)數(shù)穩(wěn)定判據(jù)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 涉及的知識(shí)點(diǎn)及答題分析:這個(gè)題的考核知識(shí)點(diǎn)是對(duì)數(shù)頻率特性穩(wěn)定判據(jù)。 【解】繪制系統(tǒng)對(duì)數(shù)頻率特性曲線,如圖 所示 因?yàn)檎袷幁h(huán)節(jié)的阻尼比為0.1,在轉(zhuǎn)折頻率處的對(duì)數(shù)幅頻值為 由于開環(huán)有一個(gè)積分環(huán)節(jié),需要在相

38、頻曲線=0+處向上補(bǔ)畫π/2角。根據(jù)對(duì)數(shù)判據(jù),在L0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(duì)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(shí)點(diǎn)及答題分析:這個(gè)題的考核知識(shí)點(diǎn)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(diǎn)。掌握串聯(lián)校正、反饋校正的具體方法。 【解】該系統(tǒng)是由積分、放大和兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)構(gòu)成的 K10 20lgK20分貝 低頻為積分放大環(huán)節(jié),在,K20分貝處作 -20d

39、B/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(méi)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(duì)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(shí)點(diǎn)及答題分析:這個(gè)題的考核知識(shí)點(diǎn)是系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性。目的掌握各典型環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)頻率特性曲線。 【解】 1、ωω1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

40、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,ωω3,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)ωωc時(shí),Aωc1 。 所以 故 所以, 《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》作業(yè)評(píng)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(duì)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(shí)點(diǎn)及答題分析:這個(gè)題的考核知識(shí)點(diǎn)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(diǎn)。掌握串聯(lián)校正

41、、反饋校正的具體方法。 【解】 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(shí)點(diǎn)及答題分析:這個(gè)題的考核知識(shí)點(diǎn)是PI校正的概念及其其結(jié)構(gòu)和傳遞函數(shù)。 【解】PI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(shí)間常數(shù)。當(dāng)時(shí),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rtt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

42、的知識(shí)點(diǎn)及答題分析:這個(gè)題的考核知識(shí)點(diǎn)是超前校正的計(jì)算。掌握超前校正的一般步驟。 【解】(1)根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差的要求,可計(jì)算出開環(huán)放大系數(shù)K≥100?，F(xiàn)取K100。 (2)根據(jù)取定的K值,作出未校正系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性曲線。如下圖中L1, 所示。可計(jì)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(shí),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)

43、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(duì)穿越頻率位置的影響,增加一定的相位裕量,取 即 a4 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(diǎn),得交接頻率為 在交接頻率處, 則有 T0.011 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 a4 (5)校驗(yàn)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:

44、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(xiàng)式的根被稱為系統(tǒng)的_______________,共有______________個(gè)。 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(shí)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__________

45、____。 6.開環(huán)傳遞函數(shù)的分母階次為n,分子階次為mn≥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Gs,則閉環(huán)傳遞函數(shù)為______________。 8.系統(tǒng)的動(dòng)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(gè)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

46、個(gè)不穩(wěn)定極點(diǎn),那么閉環(huán)穩(wěn)定的條件是:當(dāng)ω由-∞→∞時(shí),的軌跡應(yīng)該______________繞-1,j0點(diǎn)______________圈。 二、選擇題每小題5分,共15分 1.傳遞函數(shù)Gs=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(gè)互不相等的實(shí)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zf,輸出yf,傳遞函數(shù)Gs,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(gè)具有負(fù)實(shí)部的共軛復(fù)根,則該系

47、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(shuō)明該系統(tǒng)是否穩(wěn)定。 六、20分 由實(shí)驗(yàn)測(cè)得各最小相位系統(tǒng)的對(duì)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(diǎn) 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(wú)關(guān) 4.小5.不會(huì) O.707 6.n 開

48、環(huán)有限零點(diǎn) 無(wú)窮遠(yuǎn) 7.Gs/1十Gs 8.調(diào)節(jié)時(shí)問(wèn)和超調(diào)量 穩(wěn)態(tài)誤差 9.開環(huán) 閉環(huán)極點(diǎn) 10.逆時(shí)針 P 二、選擇題 1.B 2.B 3.B 三、判斷題 1.錯(cuò)誤 2.錯(cuò)誤 3.錯(cuò)誤 四、 五、該系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)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(dòng)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(dòng)態(tài)性能指標(biāo)主要有調(diào)節(jié)時(shí)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(duì)系統(tǒng)的控制作用沒(méi)有影響時(shí),這樣的系統(tǒng)就稱為開環(huán)控制系統(tǒng)

49、。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(duì)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(wú)靜差系統(tǒng)的特點(diǎn)是當(dāng)被控制量與給定值不相等時(shí),系統(tǒng)才能穩(wěn)定。 錯(cuò)誤 6.對(duì)于一個(gè)閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng),如果其暫態(tài)過(guò)程不穩(wěn)定,系統(tǒng)可以工作。 錯(cuò)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(xiàng)系數(shù)為常數(shù)時(shí),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)

50、,稱作 。 輸入端閉環(huán)控制系統(tǒng) 4、控制的任務(wù)實(shí)際上就是 ,使不管是否存在擾動(dòng),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(duì)象。 5、系統(tǒng)受擾動(dòng)后偏離了原工作狀態(tài),擾動(dòng)消失后,系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)的工作狀態(tài) 這樣的系統(tǒng)是 系統(tǒng)。 穩(wěn)定 6、對(duì)于函數(shù),它的拉氏變換的表達(dá)式為 。 7、單位階躍信號(hào)對(duì)時(shí)間求導(dǎo)的結(jié)果是 。 單位沖擊信號(hào) 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 。 1 10、的拉氏變換為 。 12、的原函數(shù)的初值 0 ,終值1 13、已知的拉氏變換為,則初值( )。 0 14、的拉氏變換為 。

51、15、若,則 。 若L[ft] Fs,則L[f t-b]、 。e-bsFs 若L[ft] Fs,則L[f t-3]、 。 e-3sFs 二、選擇 1、的拉氏變換為()。C A ; B ; C ; D 。 2、的拉氏變換為,則為( )。C A ; B ; C ; D 。 3、脈沖函數(shù)的拉氏變換為(C ) A 0 ; B ∞; C 常數(shù); D 變量 4、,則( )。A A 5 ; B 1 ; C 0 ; D 。 5、已知 ,其原函數(shù)的終值( 4 ) A ∞ ; B 0 ;C 0.6 ; D 0.3

52、 6、已知 ,其原函數(shù)的終值( 3 ) A 0 ;B ∞ ;C 0.75 ;D3 7、已知其反變換f t為( 2 )。 A ;B ;C ;D 。 8、已知,其反變換f t為( )。C A ;B ;C ;D。 9、 已知的拉氏變換為( )。C A;B ;C; D 。 10、圖示函數(shù)的拉氏變換為( 1 )。 a0 τ t A ; B ; C ;D 11、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 .A A復(fù)合控制系統(tǒng); B開式控制系統(tǒng); C閉和

53、控制系統(tǒng); D正反饋控制系統(tǒng)。 13、在初始條件為零時(shí),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(yùn)動(dòng)過(guò)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(shí), ,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(dòng)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)

54、學(xué)表達(dá)式,或者說(shuō)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(wú)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(wú)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。 0.1 二、選擇 1、 已知線性系統(tǒng)的輸入xt,輸出yt,傳遞函數(shù)Gs,則正確的關(guān)系是。B A ; 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

55、力ft為輸入量,位移yt為輸出量的運(yùn)動(dòng)微分方程式可以對(duì)圖中系統(tǒng)進(jìn)行描述,那么這個(gè)微分方程的階次是:( 2 ) A 1;B 2; C 3; D4 3、二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 ;則其無(wú)阻尼振蕩頻率和阻尼比為(4 ) A 1 , ; B 2 ,1 ;C 2 ,2 ; D ,1 4、表示了一個(gè)( 1 ) A時(shí)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 ;D 6、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(guò)阻尼; C 臨

56、界阻尼; D無(wú)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(wú)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(jiǎn)化如圖(b)所示,再將串聯(lián)簡(jiǎn)化如圖(c)所示。

57、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(shí), 使δ%20%,τ應(yīng)為多大,此時(shí)是多少 解: 閉環(huán)傳遞函數(shù) 由 兩邊取自然對(duì)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(shí),拉氏變換為 消去中間變量Is,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

58、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(shí)間0.5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(duì)數(shù)可得 依據(jù)給定的峰值時(shí)間: (秒) 所以 (弧度/秒) 故可得τ≈0.1 九、輸入r t為階躍信號(hào)時(shí),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(hào)時(shí) e ssr 0 第3次作業(yè) 一、填空 1、時(shí)間響應(yīng)由 響應(yīng)和響應(yīng)兩

59、部分組成。 瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài) 2、為系統(tǒng)的,它描述系統(tǒng)對(duì)不同頻率輸入信號(hào)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(duì)不同頻率輸入信號(hào)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(hào)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(hào)的角頻率ω在某一范圍內(nèi)改變時(shí)所得到的一系列頻率的響應(yīng)稱為這個(gè)系統(tǒng)的頻率特性。 6、控制系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng),可以劃分為瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)兩個(gè)過(guò)程。瞬態(tài)過(guò)程是指系統(tǒng)從 到接近最終狀態(tài)的響應(yīng)過(guò)程;穩(wěn)態(tài)過(guò)程是指時(shí)間t趨于 時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)。 初始狀態(tài) 無(wú)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

60、表示為 。 8、2型系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性低頻漸近線斜率為 。?40dB/dec 9、對(duì)于一階系統(tǒng),當(dāng)ω由0→∞時(shí),矢量Djω逆時(shí)針?lè)较蛐D(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(gè)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 (T0); C;D 3、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)

61、的有。D A ; B (T0); C ; D; 5、題圖中R-C電路的幅頻特性為。B A;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 ;D 7、已知系統(tǒng)頻率特性為 ,當(dāng)輸入為時(shí),系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出為(4 ) A; B ; C ;D 8、理想微分環(huán)節(jié)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線是一條斜率為( 1) A,通過(guò)ω1點(diǎn)的直線;B -,通過(guò)ω1點(diǎn)的直線; C -,通過(guò)ω0點(diǎn)的直線; D,通過(guò)ω0點(diǎn)的直線 9、開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性對(duì)數(shù)相頻特性如圖所示,當(dāng)K增大時(shí):A 10 系統(tǒng)如圖所示,為一個(gè) 裝置,實(shí)現(xiàn)

62、起來(lái)比較簡(jiǎn)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(duì)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(duì)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 解答: 該系統(tǒng)是由積分、放大和兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)構(gòu)成的 K10 20lgK20分貝 低頻為積分放大環(huán)節(jié),在,K20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(méi)有穿越,所以系統(tǒng)穩(wěn)定 ,所以180 五、設(shè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù),求輸入信號(hào)頻率為,振幅為時(shí),系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出。 解:由,可以看出是由放大環(huán)節(jié)與慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)組成,放大環(huán)節(jié)只影響輸出值的幅值,而慣性環(huán)節(jié)對(duì)輸出的幅值及相位都有影響。 1 輸出與輸入頻率相同 f1Hz