控制工程基础 南理工 HPWANG-FCE4

Fundamentals of Control Engineering
Ch4 Feedback Control System Characteristics
Haoping WANG
E-mail: Hp.wang@https://www.360docs.net/doc/ba5507044.html, Automation School Nanjing j g University y of Science and Technology gy
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Ch4 Feedback Control System y Characteristics
? Open-loop and closed-loop control systems ? Sensitivity of system to parameter variations ? Transient response of system ? Disturbance signal in a feedback control system ? Steady-state error ? The cost of feedback ? Examples and simulation
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Open-loop and closed-loop control systems
? An open-loop (direct) system operate without feedback and directly generates the output in response to an input. input
? An closed-loop control system uses a measurement of the output signal and comparison with the desired output to generate an error signal that is applied to the actuator via a controller.
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Open-loop and closed-loop control systems
? An closed-loop control system ? Advantages of closed-loop feedback control
? Decreased sensitivity of the system to variations in the parameters of the process. ? Improved rejection of the di t b disturbances. ? Improved measurement noise attenuation ? Improved reduction of the steadystate error of the system. ? Easy E control t l and d adjustment dj t t of f th the transient response of the system.
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Ch4 Feedback Control System y Characteristics
? Open-loop and closed-loop control systems ? Sensitivity of system to parameter variations ? Transient response of system ? Disturbance signal in a feedback control system ? Steady-state error ? The cost of feedback ? Examples and simulation
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Sensitivity?of?system?to?parameter?variations
? Considering the following closed-loop feedback control system, it has three inputs R(s), Td(s), and N(s)—and one output, Y(s). The signals Td(s) and N(s) are the disturbance and measurement noise signals, respectively.
E(s)
? Define the tracking error as
E ( s ) = R( s ) ? Y ( s )
for ease of discussion, a unity feedback system with H(s)=1 is considered.
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Sensitivity?of?system?to?parameter?variations
? After some block diagram manipulation, we find that the output is given by
Y ( s) =
Gc ( s)G(s) G (s)G( s) G( s) R( s ) + Td ( s) ? c N ( s) 1 + Gc ( s)G( s) 1 + Gc ( s)G( s) 1 + Gc (s)G(s)
therefore, with E ( s) = R( s) ? Y ( s)
Gc ( s)G( s) 1 G( s) E ( s) = R( s ) ? Td ( s) + N ( s) 1 + Gc ( s)G(s) 1 + Gc ( s)G( s) 1 + Gc (s)G(s)
? Define the function L(s)=Gc(s)G(s). This function which is known as the loop gain plays a fundamental role in control system analysis. In terms of L(s) the tracking error is given by
E ( s) =
G ( s)G( s) 1 G( s) R( s ) ? Td ( s) + c N ( s) 1 + L( s ) 1 + L( s ) 1 + L( s )
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Sensitivity?of?system?to?parameter?variations
? Then, in terms of F(s), we define the sensitivity function as
1 1 S ( s) = = F ( s ) 1 + L( s )
similarly, i il l i in t terms of f the th l loop gain i L(s) L( ), we define d fi th the complementary l t sensitivity iti it function as
L( s ) C ( s) = 1 + L( s )
For the closed-loop case, if Gc(s)G(s) >>1 for all complex frequencies of interest, we can obtain (letting Td(s)=N(s)=0)
Y ( s) =
Gc ( s)G( s) G (s)G(s) G( s) R( s ) + Td ( s) ? c N ( s ) ? R( s ) 1 + Gc ( s)G( s) 1 + Gc ( s)G( s) 1 + Gc ( s)G( s)
The output is approximately equal to the input.
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Sensitivity?of?system?to?parameter?variations
? Unfortunately, the condition Gc(s)G(s) >>1 may cause the system response to be highly g y oscillatory y and even unstable. ? However, we can observe that increasing the magnitude of the loop gain reduces the effect of G(s) on the output; which means that the effect of the variation of the parameters of the process, G(s), is reduced. A primary advantage of a closed-loop feedback control system is its ability to reduce the system's sensitivity. ? Suppose the process (or plant) G(s) undergoes a change such that the true plant l t model d li is G(s) G( ) + ?G(s). G( ) The Th change h i in th the plant l t may b be d due t to a changing h i external environment or natural aging, or it may just represent the uncertainty in certain plant parameters. We consider the effect on the tracking error E(s) due to ?G(s). G(s)
1 E ( s) + ΔE ( s) = R( s ) 1 + Gc ( s)(G( s) + ΔG(s))
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Sensitivity?of?system?to?parameter?variations
ΔE ( s) = E ( s) ? ΔE ( s) = 1 R( s ) 1 + Gc ( s)(G( s) + ΔG( s)) 1 1 R( s ) ? R( s ) 1 + Gc ( s)G( s) 1 + Gc ( s)(G( s) + ΔG( s))
? Then the changes in the tracking error is
ΔE ( s) ≈
?Gc ( s)ΔG( s) R( s ) (1 + Gc ( s)G( s) + Gc ( s)ΔG(s))(1 + Gc (s)G(s))
since we usually find that Gc(s)G(s) >> Gc(s)?G(s) , we have
ΔE ( s) ≈
?Gc ( s)ΔG( s) R( s ) 2 (1 + L( s))
We see that the change in the tracking error is reduced by the factor 1 + L(s), which is generally greater than 1 over the range of frequencies of interest interest.
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Sensitivity?of?system?to?parameter?variations
? Now let’s define the system sensitivity formally as follows: the system y sensitivity y is defined as the ratio of the change g in the system y transfer function to the change of the process transfer function (or parameter). It is defined as
S=
Where T (s) =
ΔT ( s ) / T ( s ) ΔG ( s ) / G ( s )
Gc (s)G(s) Y ( s) = is the TF of a system. system R( s) 1 + Gc ( s)G( s)
In the limit, for small incremental changes, last formula becomes
?T / T ?InT = ?G / G ?InG ?T / T T = =1 9 For the open-loop system SG ?G / G S=
T 9 For the closed-loop system SG =
1 1 + Gc ( s )G ( s )
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Sensitivity?of?system?to?parameter?variations
? Sensitivity to parameters: We can equally define the sensitivity of the system y due to the change g in the p parameter α involved in G.
T T G Sα = SG Sα
? If the TF of the system T(s) can be written in a fraction of the form
N ( s, α ) T ( s, α ) = D ( s, α )
T is then, the sensitivity Sα
T = Sα
?InT ?InN ?InD N D = ? = Sα ? Sα ?Inα ?Inα ?Inα
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Sensitivity?of?system?to?parameter?variations
? Exe.?Feedback?amplifier
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Ch4 Feedback Control System y Characteristics
? Open-loop and closed-loop control systems ? Sensitivity of system to parameter variations ? Transient response of system ? Disturbance signal in a feedback control system ? Steady-state error ? The cost of feedback ? Examples and simulation
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Transient?response?of?system
? Transient?response is?the?response?of a?system?as?a?function?of time. ? If the?transient?response?is?not?satisfying,?what?shall?we?do?
9 For an open-loop system, it is often possible to alter the response by inserting a suitable cascade controller, G1(s).
9 For a closed-loop closed loop system, system the transient response of a system can be modified without difficulty by using a feedback.
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Transient?response?of?system
Exe. A speed control system (without feedback) is shown as follows
ω (s)
The transfer function of the system is V ( s ) a
=
K1 τ1s + 1
If the speed control system is subjected to a step command for a speed change of V ( s ) = K 2 E a t s2 ? The output response is ω ( s ) = G ( s )Va ( s ) ? ω (t ) = K1 K 2 E (1 ? e τ1 )
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Transient?response?of?system
Exe. A speed control system with feedback is shown as follows
The closed-loop transfer function of the system is KaG( s) K a K1 / τ 1 ω( s) = = Va ( s ) 1 + K a K t G ( s ) s + [(1 + K a K t K1 ) / τ 1 ] The output response is
K a K1 ω (t ) = K 2 E (1 ? e ? ρ t ) 1 + K a K t K1
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Transient?response?of?system
Response of open-loop and closed-loop system
For a typical application, we set τ 1 = 10 large, the Kα Kt K1 = 100 . If Kα is enough large factor KaK1(K2E)/ (1+KaKtK1) = K2E/Kt , the responses of the open-loop system and the closed loop system are shown in above figure figure.
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Ch4 Feedback Control System y Characteristics
? Open-loop and closed-loop control systems ? Sensitivity of system to parameter variations ? Transient response of system ? Disturbance signal in a feedback control system ? Steady-state error ? The cost of feedback ? Examples and simulation
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Disturbance?in?a?feedback?control?system
?Another effect of the feedback in a control system is the Disturbance Rejection (DR). ?A disturbance signal is an unwanted extraneous input signal that affects the system’s performance, such as noise for amplifier, wind gusts for radar antennas, etc. ? Feedback control can completely or partially eliminate the effect of disturbance signal.
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电大机电控制工程基础网络形考任务精选

一、判断题(共20道,每题2分) 1 题干 频率特性是线性系统在单位阶跃函数作用下的输出响应。 选择一项: 对 错? 2 题干 二阶振荡环节低频渐近线为0分贝线,高频渐近线为斜率为20dB/dec的直线。选择一项: 对 错? 3 题干 一阶惯性环节的转折频率为1/T。 选择一项: 对? 错 4 题干 积分环节的对数相频特性为+90°的直线。 选择一项: 对 错? 5 题干 对数幅频特性的渐近线与精确曲线相比,最大误差发生在转折频率处。 选择一项: 对? 错

6 题干 传递函数的极点和零点均在s平面左半平面的系统为最小相位系统。 选择一项: 对? 错 7 题干 控制系统的稳定性和系统自身的结构和参数及外输入有关。 选择一项: 对 错? 8 题干 最小相位系统的对数幅频特性和对数相频特性是一一对应的。 选择一项: 对? 错 9 题干 比例环节的幅相特性是平面实轴上的一个点。 选择一项: 对? 错 10 题干 (,和填空题60互斥)比例环节稳态正弦响应的振幅是输入信号的K倍,且响应与输入同相位。选择一项: 对? 错 11 题干 积分环节的幅值与ω成正比,相角恒为90°。

选择一项: 对 错? 12 题干 二阶振荡环节的对数幅频特性的低频段渐近线是一条-20dB/dec的直线,高频段渐近线是一条斜率为-40dB/dec的直线。选择一项: 对 错? 13 题干 系统对数幅频特性的高频段具有较大的斜率,可增强系统的抗高频干扰能力。 选择一项: 对? 错 14 题干 时滞环节不影响系统的幅频特性,但会影响系统的相频特性。 选择一项: 对? 错 15 题干 二阶振荡环节的输出信号相位始终是滞后输入,滞后的极限为90°。 选择一项: 对 错? 16 题干 (与单选第22小题互斥,)PI校正是相位超前校正。 选择一项: 对

机电控制工程基础期末复习答案.docx

《机电控制工程基础》课程复习资料及参考答案 适用类别:电大成人脱产、成人业余 一、选择题: 1.作为控制系统,一般() A A .开环不振荡 B. 闭环不振荡 C. 开环一定振荡 D. 闭环一定振荡 2.当系统的输入和输出已知时,求系统结构与参数的问题,称为() B A. 最优控制 B. 系统辩识 C. 系统校正 D. 自适应控制 3.反馈控制系统是指系统中有() B A. 惯性环节 B. 反馈回路 C. 积分环节 D. PID 调节器 4.开环系统与闭环系统最本质的区别是() A A.开环系统的输出对系统无控制作用,闭环系统的输出对系统有控制作用 B.开环系统的输入对系统无控制作用,闭环系统的输入对系统有控制作用 C.开环系统不一定有反馈回路,闭环系统有反馈回路 D.开环系统不一定有反馈回路,闭环系统也不一定有反馈回路 5. 若 f = sin5( t-2) ,则 L [ f (t) ]= ()A 5e 2s B.se 2 s C. se2 s D. 5e2s A .2 252 25 2 25 2 25 s s s s 6.L [ t 2e-2t ] = () C A. 1 B. 1 C. 22 2)3(s2) 3 D. (s a(s a)s3 7. 4 ,则 Lim f ( t) =() B 若 F(s)= 2s 1t 0 A. 4 B. 2 C. 0 D. ∞ 8.下列函数既可用初值定理求其初始值又可用终值定理求其终值的为()D A. 5 B.s C.1 D.1 251622 s2s2s s 9.线性系统与非线性系统的根本区别在于()C A.线性系统微分方程的系数为常数,而非线性系统微分方程的系数为时变函数 B.线性系统只有一个外加输入,而非线性系统有多个外加输入 C.线性系统满足迭加原理,非线性系统不满足迭加原理

控制工程基础第三版机械工业出版社课后答案

控制工程基础习题解答 第一章 1-5.图1-10为张力控制系统。当送料速度在短时间内突然变化时,试说明该控制系统的作用情况。画出该控制系统的框图。 图1-10 题1-5图 由图可知,通过张紧轮将张力转为角位移,通过测量角位移即可获得当前张力的大小。 当送料速度发生变化时,使系统张力发生改变,角位移相应变化,通过测量元件获得当前实际的角位移,和标准张力时角位移的给定值进行比较,得到它们的偏差。根据偏差的大小调节电动机的转速,使偏差减小达到张力控制的目的。 框图如图所示。 角位移 题1-5 框图 1-8.图1-13为自动防空火力随动控制系统示意图及原理图。试说明该控制系统的作用情况。

该系统由两个自动控制系统串联而成:跟踪控制系统和瞄准控制系统,由跟踪控制系统 获得目标的方位角和仰角,经过计算机进行弹道计算后给出火炮瞄准命令作为瞄准系统的给定值,瞄准系统控制火炮的水平旋转和垂直旋转实现瞄准。 跟踪控制系统根据敏感元件的输出获得对目标的跟踪误差,由此调整视线方向,保持敏感元件的最大输出,使视线始终对准目标,实现自动跟踪的功能。 瞄准系统分别由仰角伺服控制系统和方向角伺服控制系统并联组成,根据计算机给出的火炮瞄准命令,和仰角测量装置或水平方向角测量装置获得的火炮实际方位角比较,获得瞄准误差,通过定位伺服机构调整火炮瞄准的角度,实现火炮自动瞄准的功能。 控制工程基础习题解答 第二章 2-2.试求下列函数的拉氏变换,假定当t<0时,f(t)=0。 (3). ()t e t f t 10cos 5.0-= 解:()[][ ] ()100 5.05 .010cos 2 5.0+++= =-s s t e L t f L t (5). ()?? ? ? ?+ =35sin πt t f 图1-13 题1-8图 敏感元件

机电控制工程基础-形考册答案1

《机电控制工程基础》第一章形成性考核册作业习题答案 一、简答1.什么是 自动控制? 就是在没有人直接参与的情况下,利用控制装置使生产过程或被控对象的某一物理量(输出量)准确地按照给定的规律(输入量)运行或变化。 2.控制系统的基本要求有哪些?控制系统的基本要求可 归结为稳定性;准确性和快速性。 3.什么是自动控制系统?指能够对被控制对象的工作状态进行自动控制的系统。它一般由控制装置和被控制对象组 成 4.反馈控制系统是指什么反馈? 反馈控制系统是指负反馈。 5.什么是反馈?什么是正反馈?什么是负反馈?反馈信号(或称反馈):从系统(或元件)输出端取出信号,经过变换后加到系统(或 元件)输入端,这就是反馈信号。当它与输入信号符号相同,即反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫正反馈。反之,符号相反抵消输入信号作用时叫负反馈。 6.什么叫做反馈控制系统系统输出全部或部分地返回到输入端,此类系统称为反馈控制 系统(或闭环控制系统)。 7.控制系统按其结构可分为哪 3 类?控制系统按其结构可分为开环控制 系统、闭环控制系统和复合控制系统。 8.举例说明什么是随动系统。这种系统的控制作用是时间的未知函数,即给定量的变化 规律是事先不能确定的,而输出量能够准确、迅速的复现给定量(即输入量)的变化,这样的系统称之为随动系统。随动系统 应用极广,如雷达自动跟踪系统,火炮自动瞄准系统,各种电信号笔记录仪等等。 9.自动控制技术具有什么优点? ⑴极大地提高了劳动生产率;⑵提高了产品的质量;⑶减轻了人们的劳动强度,使人们从繁重的劳动中解放出来,去从事更有效的劳动;⑷由于近代科学技术的发展,许多生产过程依靠人们的脑力和体力直接操作是难以实现的,还有许多生产过程则因人的生理所限而不能由人工操作,如原子能生产,深水作业以及火箭或导弹的制导等等。在这种情况下,自动控制更加显示出其巨大的作用 10.对于一般的控制系统,当给定量或扰动量突然增加某一给定值时,输出量的暂态过程可能有几种情况? 单调过程衰减振荡过程持续振荡过程发散振荡过程

北航《机电控制工程基础》在线作业二满分答案

北航《机电控制工程基础》在线作业二 一、单选题(共 20 道试题,共 40 分。) 1. 人为地给系统施加某种测试信号,记录其输出响应,并用适当地数学模型逼近的方法又称为()。 A. 最优控制 B. 系统辨识 C. 系统分析 D. 自适应控制 -----------------选择:B 2. 二阶系统的传递函数G(s)=5/(s2+2s+5),则该系统是()。 A. 临界阻尼系统 B. 欠阻尼系统 C. 过阻尼系统 D. 零阻尼系统 -----------------选择:B 3. 若已知某串联校正装置的传递函数为G(s)=(s+1)/(10s+1),则它是()装置。 A. 反馈校正 B. 相位超前校正 C. 相位滞后-超前校正 D. 相位滞后校正 -----------------选择:D 4. 若系统的闭环传递函数为φ(s)=1000/(s2+34.5s+1000),则峰值时间为()。 A. 0.2 B. 0.25 C. 0.12 D. 0.5 -----------------选择:C 5. 就连续系统和离散系统的分析工具而言,以下说法正确的是()。 A. 二者均以拉氏变换为分析工具 B. 连续系统以拉氏变换为分析工具,离散系统以z变换为分析工具 C. 连续系统以z变换为分析工具,离散系统以拉氏变换为分析工具 D. 二者均以z变换为分析工具 -----------------选择:B 6. 由系统结构、输入外作用形式和类型所产生的稳态误差称为()。 A. 结构性稳态误差 B. 附加稳态误差 C. 原理性稳态误差 D. 以上均不正确 -----------------选择:C

《控制工程基础》王积伟_第二版_课后习题解答(完整)

第一章 3 解:1)工作原理:电压u2反映大门的实际位置,电压u1由开(关)门开关的指令状态决定,两电压之差△u=u1-u2驱动伺服电动机,进而通过传动装置控制 大门的开启。当大门在打开位置,u2=u 上:如合上开门开关,u1=u 上 ,△u=0, 大门不动作;如合上关门开关,u1=u 下 ,△u<0,大门逐渐关闭,直至完全关闭, 使△u=0。当大门在关闭位置,u2=u 下:如合上开门开关,u1=u 上 ,△u>0,大 门执行开门指令,直至完全打开,使△u=0;如合上关门开关,u1=u 下 ,△u=0,大门不动作。 2)控制系统方框图 4 解:1)控制系统方框图

2)工作原理: a)水箱是控制对象,水箱的水位是被控量,水位的给定值h ’由浮球顶杆的长度给定,杠杆平衡时,进水阀位于某一开度,水位保持在给定值。当有扰动(水的使用流出量和给水压力的波动)时,水位发生降低(升高),浮球位置也随着降低(升高),通过杠杆机构是进水阀的开度增大(减小),进入水箱的水流量增加(减小),水位升高(降低),浮球也随之升高(降低),进水阀开度增大(减小)量减小,直至达到新的水位平衡。此为连续控制系统。 b) 水箱是控制对象,水箱的水位是被控量,水位的给定值h ’由浮球拉杆的长度给定。杠杆平衡时,进水阀位于某一开度,水位保持在给定值。当有扰动(水的使用流出量和给水压力的波动)时,水位发生降低(升高),浮球位置也随着降低(升高),到一定程度后,在浮球拉杆的带动下,电磁阀开关被闭合(断开),进水阀门完全打开(关闭),开始进水(断水),水位升高(降低),浮球也随之升高(降低),直至达到给定的水位高度。随后水位进一步发生升高(降低),到一定程度后,电磁阀又发生一次打开(闭合)。此系统是离散控制系统。 2-1解: (c )确定输入输出变量(u1,u2) 22111R i R i u += 222R i u = ?-= -dt i i C u u )(1 1221 得到:11 21221222 )1(u R R dt du CR u R R dt du CR +=++ 一阶微分方程 (e )确定输入输出变量(u1,u2) ?++=i d t C iR iR u 1 211 R u u i 2 1-=

机电控制工程基础作业1

一、不定项选择题(共 10 道试题,共 60 分。) 1. 控制系统的基本要求可归结为。 A. 稳定性和快速性 B. 准确性和快速性 C. 稳定性和准确性 D. 稳定性;准确性和快速性 满分:6 分 2. 反馈控制系统一般是指什么反馈? A. 正反馈 B. 负反馈 C. 复合反馈 D. 正反馈和负反馈 满分:6 分 3. 以下控制系统按结构分类正确的是? A. 开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统 B. 开环控制系统、闭环控制系统和高阶控制系统 C. 一阶控制系统、二阶控制系统和复合控制系统 D. 一阶控制系统、二阶控制系统和闭环控制系统 满分:6 分 4. 以下不属于随动系统的是。 A. 雷达跟踪系统 B. 火炮瞄准系统 C. 电信号笔记录仪 D. 恒温控制系统 满分:6 分 5. 自动控制技术可以实现以下。

A. 极大地提高劳动生产率 B. 提高产品的质量 C. 减轻人们的劳动强度,使人们从繁重的劳动中解放出来 D. 原子能生产,深水作业以及火箭或导弹的制导 满分:6 分 6. 自动控制就是在没有人直接参与的情况下,利用控制装置使的某一物理量准确地 按照给定的规律运行或变化。 A. 生产过程 B. 被控对象 C. 输入 D. 干扰 满分:6 分 7. 反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫。 A. 1型反馈 B. 2型反馈 C. 正反馈 D. 负反馈 满分:6 分 8. 系统输出全部或部分地返回到输入端,此类系统是。 A. 反馈控制系统 B. 闭环控制系统 C. 开环系统 D. 2型系统 满分:6 分 9. 自动控制系统一般由组成。 A. 控制装置和被控制对象 B. 被控制对象和反馈装置

机电控制工程基础作业-答案

机电控制工程基础第1次作业 第1章 一、简答 1.什么是自动控制? 是相对于人工控制而言的,就是在没有人直接参与的情况下,利用控制装置使生产过程或被控对象的某一物理量(输出量)准确地按照给定的规律(输入量)运行或变化。2.控制系统的基本要求有哪些? 控制系统的基本要求:稳定性、快速性和准确性(稳态精度),即稳、快、准 3.什么是自动控制系统? 指能够对被控制对象的工作状态进行自动控制的系统。它一般由控制装置和被控制对象组成。 4.反馈控制系统是指什么反馈? 反馈控制系统是负反馈 5.什么是反馈?什么是正反馈?什么是负反馈? 从系统(或元件)输出端取出信号,经过变换后加到系统(或元件)输入端,这就是反馈。当它与输入信号符号相同,即反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫正反馈。反之,符号相反抵消输入信号作用时叫负反馈。 6.什么叫做反馈控制系统? 从系统(或元件)输出端取出信号,经过变换后加到系统(或元件)输入端,这样的系统称为反馈控制系统 7.控制系统按其结构可分为哪3类? 开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统 8.举例说明什么是随动系统。 如雷达自动跟踪系统,火炮自动瞄准系统,各种电信号笔记录仪等 9.自动控制技术具有什么优点? ⑴极大地提高了劳动生产率;⑵提高了产品的质量;⑶减轻了人们的劳动强度,使人们从繁重的劳动中解放出来,去从事更有效的劳动;⑷由于近代科学技术的发展,许多生产过程依靠人们的脑力和体力直接操作是难以实现的,还有许多生产过程因人的生理所限而不能由人工操作,如原子能生产,深水作业以及火箭或导弹的制导

等等。在这种情况下,自动控制更加显示出其巨大的作用。 10.对于一般的控制系统,当给定量或扰动量突然增加某一给定值时,输出量的暂态过程可能有几种情况? 单调过程、衰减振荡过程、持续振荡过程、发散振荡过程 二、判断 1.自动控制中的基本的控制方式有开环控制、闭环控制和复合控制。 正确 2.系统的动态性能指标主要有调节时间和超调量,稳态性能指标为稳态误差。 正确 3.如果系统的输出端和输入端之间不存在反馈回路,输出量对系统的控制作用没有影响时,这样的系统就称为开环控制系统。 正确 4.凡是系统的输出端与输入端间存在反馈回路,即输出量对控制作用能有直接影响的系统,叫做闭环系统。 正确 5.无静差系统的特点是当被控制量与给定值不相等时,系统才能稳定。 错误 6.对于一个闭环自动控制系统,如果其暂态过程不稳定,系统可以工作。 错误 7.叠加性和齐次性是鉴别系统是否为线性系统的根据。 正确 8.线性微分方程的各项系数为常数时,称为定常系统。 正确 第2章 一、简答 1.什么是数学模型? 描述系统输入变量、输出变量以及系统内部各变量间关系的数学表达式 2.建立控制系统数学模型的主要方法哪些? 建立控制系统数学模型的主要方法有解析法和实验法 3.什么是系统的传递函数? 在线性定常系统中,初始条件为零时,系统(或元件)输出的拉氏变换X c (s)和输入的拉氏变换X r (s)之比称为系统(或元件)的传递函数 4.单位负反馈系统的开环传递函数为G(s),则其闭环传递函数是什么? ) (1)()(s G s G s +=Φ 5.二阶闭环系统传递函数标准型是什么?其中的变量有什么含义?

机电控制工程基础第4次作业

机电控制工程基础第4次作业 第6章 一、判断 1.PI 校正为相位滞后校正。 2.系统如图所示,)(s G c 为一个并联校正装置,实现起来比较简单。 3.系统校正的方法,按校正装置在系统中的位置和连接形式区分,有串联校正、并联(反馈)校正和前馈(前置)校正三种。 4.按校正装置G c (s)的物理性质区分,又有相位超前(微分)校正,相位滞后(积分)校正,和相位滞后—超前(积分-微分)校正。 5.相位超前校正装置的传递函数为Ts aTs s G c ++= 11)(,系数a 大于1。 6.假设下图中输入信号源的输出阻抗为零,输出端负载阻抗为无穷大,则此网络一定是一个无源滞后校正网络。 7.下图中网络是一个无源滞后校正网络。 8.下图所示为一个系统的开环对数幅频特性,该系统是稳定的。

0.010.10.510 20 -60 -0 L () L ωd B ?020 γ=-90 -180 -ω ω 6040 20 1 20 -40 -1 .2) (ω? 9.利用相位超前校正,可以增加系统的频宽,提高系统的快速性,但使稳定裕量变小。 10.滞后-超前校正环节的传递函数的一般形式为:) 1)(1() 1)(1()(2121s T s T s aT s bT s G c ++++=,式 中a >1,b <1且b T 1>a T 2。 二、已知某单位反馈系统开环传递函数为) 12(10 )(0+= s s s G ,校正环节为 ) 12.0)(1100() 12)(110()(++++= s s s s s G c 绘制其校正前和校正后的对数幅频特性曲线以及校正环节图 形与校正后的相角裕量?)(=c ωγ 三、什么是PI 校正?其结构和传递函数是怎样的? 四、某单位负反馈系统的结构图如图所示。 要求校正后系统在r(t)=t 作用下的稳态误差e ss ≤0.01,相位裕量γ≥45о ,试确定校正装置的传递函数

最新机电工程试题及答案详解汇总

2011年机电工程试题及答案详解

2011年二级建造师考试《机电工程》考试真题 一、单项选择题(共20题,每题1分。每题的备选项中,只有1个最符合题意) 1.机电工程测量竣工图的绘制包括安装()的绘制、安装过程及结果的测量图的绘制。 A.测量控制网 B.测量基准点 C.测量感测点 D.过程测量点 2.设备安装标高基准点一般埋设在()且便于观测的位置。 A.基础中心 B.基础边缘 C.基础表面 D.基础外面 3.电焊机至焊钳的连线多采用()。 A.双绞线 B.麻花线 C.阻燃绝缘线 D.塑料绝缘铜芯软线 4.属于机电绝热保温材料的是()。 A.涂料 B.聚氨酯复合板 C.岩棉

D.钢板 5.采用电弧焊接的时候,当风速达到()时,需要做防护措施。 A.4m/s B.5m/s C.8m/s D.10m/s 6.增加或变更焊接方法的任何一个工艺评定的补加因素时,按增加或补加因素增焊()试件进行试验。 A.冲击 B.拉伸 C.弯曲 D.扭转 7.建筑管道配管的施工原则是()。 A.大管让小管 B.风管让水管 C.无压管让有压管 D.电管让水管 8.建筑电气装置施工中成套配电柜安装固定后的紧后工序是()。 A.开箱检查 B.母线安装 C.调整试验 D.送电运行 9.机械设备找平,用水平仪测量水平度,检测应选择在()。 A.设备精加工面上 B.设备外壳廓线上

C.设备机座底线上 D.设备基础平面上 10.位置误差和形状误差简称形位误差。下列选项中,属于位置误差的是()。 A.直线 B.平面 C.平行度 D.圆度 11.球罐的产品焊接试板应在(),由施焊该球形储罐的焊工采用相同条件和焊接工艺进行焊接。 A.焊接球形储罐之前 B.焊接球型储罐的同时 C.焊接球型储罐之后 D.水压试验结束前 12.立式设备保温块材料应该用()支持。 A.模板 B.支架 C.锚固钉 D.支撑件 13.属于按输送介质的性质划分的管道是()。 A.真空管道 B.金属管道 C.热力管道 D.压力管道

国家开放大学电大《机电控制工程基础》网络课形考网考作业及答案

国家开放大学电大《机电控制工程基础》网络课形考网考作业及答案 100%通过 考试说明:2020年秋期电大把该网络课纳入到“国开平台”进行考核,该课程共有4个形考任务,针对该门课程,本人汇总了该科所有的题,形成一个完整的标准题库,并且以后会不断更新,对考生的复习、作业和考试起着非常重要的作用,会给您节省大量的时间。做考题时,利用本文档中的查找工具,把考题中的关键字输到查找工具的查找内容框内,就可迅速查找到该题答案。本文库还有其他网核及教学考一体化答案,敬请查看。 课程总成绩 = 形成性考核×50% + 终结性考试×50% 形考任务1 一、判断题(共20道,每道2分) 题目1 自动控制就是在人直接参与的情况下,利用控制装置使生产过程的输出量按照给定的规律运行或变化。 选择一项: 对 错 题目2 反馈控制系统通常是指正反馈。 选择一项: 对 错 题目3 所谓反馈控制系统就是的系统的输出必须全部返回到输入端。 选择一项: 对 错 题目4 给定量的变化规律是事先不能确定的,而输出量能够准确、迅速的复现给定量,这样的系统称之为随动系统。 选择一项: 对 错 题目5 自动控制技不能提高劳动生产率。 选择一项: 对 错 题目6

对于一般的控制系统,当给定量或扰动量突然增加时,输出量的暂态过程一定是衰减振荡。 选择一项: 对 错 题目7 对于一般的控制系统,当给定量或扰动量突然增加某一给定值时,输出量的暂态过程可能出现单调过程。选择一项: 对 错 题目8 被控制对象是指要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。 选择一项: 对 错 题目9 任何物理系统的特性,精确地说都是非线性的,但在误差允许范围内,可以将非线性特性线性化。 选择一项: 对 错 题目10 自动控制中的基本的控制方式有开环控制、闭环控制和复合控制。 选择一项: 对 错 题目11 一个动态环节的传递函数为1/s,则该环节为一个微分环节。 选择一项: 对 错 题目12 控制系统的数学模型不仅和系统自身的结构参数有关,还和外输入有关。 选择一项: 对

控制工程基础课后答案

第二章 2.1求下列函数的拉氏变换 (1)s s s s F 2 32)(23++= (2)4310)(2+-=s s s F (3)1)(!)(+-= n a s n s F (4)36 )2(6 )(2++=s s F (5) 2222 2) ()(a s a s s F +-= (6))14(21)(2 s s s s F ++= (7)52 1 )(+-= s s F 2.2 (1)由终值定理:10)(lim )(lim )(0 ===∞→∞ →s t s sF t f f (2)1 10 10)1(10)(+-=+= s s s s s F 由拉斯反变换:t e s F L t f ---==1010)]([)(1 所以 10)(lim =∞ →t f t 2.3(1)0) 2()(lim )(lim )0(2 =+===∞ →→s s s sF t f f s t )0()0()()()](['2''0 ' 'f sf s F s dt e t f t f L st --==-+∞ ? )0()0()(lim )(lim '2''0f sf s F s dt e t f s st s --=+∞ →-+∞ +∞→? 1 )2()(lim )0(2 2 2 ' =+==+∞→s s s F s f s (2)2 ) 2(1 )(+= s s F , t te s F L t f 21)]([)(--==∴ ,0)0(2)(22' =-=--f te e t f t t 又,1 )0(' =∴f 2.4解:dt e t f e t f L s F st s --?-==202)(11 )]([)( ??------+-=2121021111dt e e dt e e st s st s

《机电控制工程基础》资料整理

一、不定项选择题 1. 控制系统的基本要求可归结为 D. 稳定性;准确性和快速性。 2. 反馈控制系统一般是指什么反馈? B. 负反馈 3. 以下控制系统按结构分类正确的是 A. 开环控制系统、闭环控制系 统和复合控制系统? 4. 以下不属于随动系统的是 D. 恒温控制系统。 5. 自动控制技术可以实现以下 A. 极大地提高劳动生产率B. 提高产品 的质量C. 减轻人们的劳动强度,使人们从繁重的劳动中解放出来D. 原子能生产,深水作业以及火箭或导弹的制导。 6. 自动控制就是在没有人直接参与的情况下,利用控制装置使 A. 生产过程 B. 被控对象的某一物理量准确地按照给定的规律运行或变化。 7. 反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫 C. 正反馈 8. 系统输出全部或部分地返回到输入端,此类系统是 A. 反馈控制系统 B. 闭环控制系统 9. 自动控制系统一般由 A. 控制装置和被控制对象组成。 10. 对于一般的控制系统,当给定量或扰动量突然增加某一给定值时,输出量 的暂态过程可能出现以下A. 单调过程B. 衰减振荡过程C. 持续振荡过程D. 发散振荡过程 11. 单位斜坡函数的拉氏变换结果是( D. )。 12. 以下属于一阶系统的阶跃响应特点的是 D. 没有超调量? 13. 阶跃响应从终值的10%上升到终值的90%所需的时间叫 A. 上升时间 14. 劳斯稳定判据能判断什么系统的稳定性?D. 线性定常系统

15. 已知系统闭环传递函数为:则系统的ωn为 C. 2 16. 已知系统闭环传递函数为:则系统的超调σ%为 D. 0.043 17. 二阶系统的临界阻尼比是B. 1 18. 单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是( A. ) 19. 峰值超出终值的百分比叫 B. 超调量 20. 已知系统闭环传递函数为:则系统的ts(5%)是C. 2.1s 21. 在欠阻尼的情况下,二阶系统的单位阶跃响应为 A. 振幅按指数规律衰 减的简谐振荡 22. 阶跃响应到达并保持在终值%误差带内所需的最短时间;有时也用 终值的%误差带来定义叫 D. 调节时间 23. 阶跃响应第一次达到终值的50%所需的时间叫B. 延迟时间 24. 以下为二阶系统阻尼比,其中一定不稳定的是D. ζ≤0 25. 某二阶系统的特征根为两个互不相等的实数,则该系统的单位阶跃响应曲 线有什么特点?A. 单调上升 26. 已知系统闭环传递函数为:则系统的阻尼比ξ为 B. 0.707 27. 阶跃响应越过稳态值达到第一个峰值所需的时间叫C. 峰值时间 28. 时间t满足什么条件时(系统的时间常数为T),一阶系统的阶跃响应值与 稳态值之间的当误差为5%~2%。 A. 3T< t<4T

机电控制工程基础试卷及答案

填空题 1. 传递函数的定义是对于线性定常系统,在初始条件为零的条件下,系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。 2. 瞬态响应是系统受到外加作用激励后,从初始状态到最终或稳定状态的响应过程。 3. 判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为负实根或负实部的复数根,即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面是系统稳定的充要条件。 4. I 型系统G s K s s ()() =+2在单位阶跃输入下,稳态误差为 0 ,在单位加速度输入下 稳态误差为 ∞ 。 5. 频率响应是系统对正弦输入稳态响应,频率特性包括幅频和相频两种特性。 6. 如果系统受扰动后偏离了原工作状态,扰动消失后,系统能自动恢复到原来的工作状态,这样的系统是(渐进)稳定的系统。 7. 传递函数的组成与输入、输出信号无关,仅仅决定于系统本身的结构和参数,并且只适于零初始条件下的线性定常系统。 8. 系统的稳态误差与输入信号的形式及系统的结构和参数或系统的开环传递函数有关。 传递函数反映系统本身的瞬态特性,与本身参数,结构有关,与输入无关;不同的物理系统,可以有相同的传递函数,传递函数与初始条件无关。 9. 如果在系统中只有离散信号而没有连续信号,则称此系统为离散(数字)控制系统,其输入、输出关系常用差分方程来描述。 10. 反馈控制系统开环对数幅频特性三频段的划分是以ωc (截止频率)附近的区段为中频段,该段着重反映系统阶跃响应的稳定性和快速性;而低频段主要表明系统的稳态性能。 11. 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面:稳定性、快速 性和准确性。 1. .对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、快速性 和准确性。 2. .按系统有无反馈,通常可将控制系统分为 开环控制系统 和 闭环控制系统 。 3. .在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有微分方程 、传递函数 动态结构图 频率特性等。 4. .稳态误差反映出稳态响应偏离系统希望值的程度,它用来衡量系统控制精度的程度。 5. .一阶系统11 Ts +的单位阶跃响应的表达是/1t T e --。 6. .有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和频域性能指标。 7. .频率响应是线性定常系统对正弦输入的稳态响应。 8. .稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数,而且与输入信号的类型有关。 9. .脉冲信号可以用来反映系统的抗冲击能力。 10. 阶跃信号的拉氏变换是 1/s 。 1、频率响应是 响应。 正弦输入信号的稳态 2、控制系统的时间响应,可以划分为瞬态和稳态两个过程。瞬态过程是指系统从 到接近最终状态的响应过程;稳态过程是指时间t 趋于 时系统的输出状态。 初始状态 无穷 3、z z z z z Y -++=32312)(所对应的)(kT y 的前三项是)0(y ,)(T y )2(T y 依次 是 , , 。 1 , 2 , 3 4、s 平面与z 平面的对应关系是:s 平面的左半平面对应于z 平面上单位圆以内,s 平面的虚轴对应于z 平面单位圆,s 平面的右半平面,对应于z 平面单位圆以外。 5、若系统输入为t A ωsin ,其稳态输出相应为)sin(φω+t B ,则该系统的频率特性可表示为 。 φj e A B

机电控制工程基础作业答案-2

机电控制工程基础第2次作业 第3章 一、简答 1. 单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是什么? 单位斜坡函数的拉氏变换结果是什么? 单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果:X r (s)=L[1(t)]=1/s 单位斜坡函数的拉氏变换结果:X r (s)=L[At]=A/s 2 2.什么是极点和零点? 如果罗朗级数中有有限多个0z z -的负幂项,且m z z --)(0为最高负幂称0z 是f(z)的m 级 极点。 )()()(0z z z z f m ?--=其中)(z ?在0z 解析且)(z ?不等于0,0z 是f(z)的m 级零点。 3. 某二阶系统的特征根为两个互不相等的实数,则该系统的单位阶跃响应曲线有什么特点? 该系统的单位阶跃响应曲线动态过程呈现非周期性,没有超调和振荡 4.什么叫做二阶系统的临界阻尼?画图说明临界阻尼条件下 二阶系统的输出曲线。 当ζ=1时是二阶系统的临界阻尼 5.动态性能指标通常有哪几项?如何理解这些指标? 延迟时间d t 阶跃响应第一次达到终值)(∞h 的50%所需的时间。 上升时间r t 阶跃响应从终值的10%上升到终值的90%所需的时间;对有振荡的系统,也可定义为从0到第一次达到终值所需的时间。 峰值时间p t 阶跃响应越过稳态值)(∞h 达到第一个峰值所需的时间。 调节时间s t 阶跃响到达并保持在终值)(∞h 5±%误差带内所需的最短时间;有时也用终值的2±%误差带来定义调节时间。 超调量σ% 峰值)(p t h 超出终值)(∞h 的百分比,即 σ%100)() ()(?∞∞-=h h t h p % 6.劳斯稳定判据能判断什么系统的稳定性? 能够判定一个多项式方程在复平面内的稳定性。 7.一阶系统的阶跃响应有什么特点?当时间t 满足什么条件时响应值与稳态值之间的误差

机电控制工程基础考试复习题

重点题: 1.Nyquist图 2.Bode图。 3.稳定性分析及劳斯判据 4.稳态误差 5.时域性能指标,频率性能指标求取(稳定裕量的指标求取(wc,r)) 第一章习题答案 一、简答 1.什么是自动控制? 就是在没有人直接参与的情况下,利用控制装置使生产过程或被控对象的某一物理量(输出量)准确地按照给定的规律(输入量)运行或变化。 2.控制系统的基本要求有哪些? 控制系统的基本要求可归结为稳定性;准确性和快速性。 3.什么是自动控制系统? 指能够对被控制对象的工作状态进行自动控制的系统。它一般由控制装置和被控制对象组成 4.反馈控制系统是指什么反馈?反馈控制系统是指负反馈。 5.什么是反馈?什么是正反馈?什么是负反馈? 反馈信号(或称反馈):从系统(或元件)输出端取出信号,经过变换后加到系统(或元件)输入端,这就是反馈信号。当它与输入信号符号相同,即反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫正反馈。反之,符号相反抵消输入信号作用时叫负反馈。 6.什么叫做反馈控制系统 系统输出全部或部分地返回到输入端,此类系统称为反馈控制系统(或闭环控制系统)。7.控制系统按其结构可分为哪3类? 控制系统按其结构可分为开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统。 8.举例说明什么是随动系统。 这种系统的控制作用是时间的未知函数,即给定量的变化规律是事先不能确定的,而输出量能够准确、迅速的复现给定量(即输入量)的变化,这样的系统称之为随动系统。随动系统应用极广,如雷达自动跟踪系统,火炮自动瞄准系统,各种电信号笔记录仪等等。 9.自动控制技术具有什么优点? ⑴极大地提高了劳动生产率;⑵提高了产品的质量;⑶减轻了人们的劳动强度,使人们从繁重的劳动中解放出来,去从事更有效的劳动;⑷由于近代科学技术的发展,许多生产过程依靠人们的脑力和体力直接操作是难以实现的,还有许多生产过程则因人的生理所限而不能由人工操作,如原子能生产,深水作业以及火箭或导弹的制导等等。在这种情况下,自动控制更加显示出其巨大的作用 10.对于一般的控制系统,当给定量或扰动量突然增加某一给定值时,输出量的暂态过程可能有几种情况? 单调过程衰减振荡过程持续振荡过程发散振荡过程

机械控制工程基础课后答案

1-1机械工程控制论的研究对象与任务是什么? 解机械工程控制论实质上是研究机械一r_程技术中广义系统的动力学问题。具体地讲,机械工程控制论是研究机械工程广义系统在一定的外界条件作用下,从系统的一定初始条件出发,所经历的由内部的固有特性所决定的整个动态历程;研究这一系统及其输入、输出二者之间的动态关系。 机械工程控制论的任务可以分为以下五个方面: (1)当已知系统和输人时,求出系统的输出(响应),即系统分析。 (2)当已知系统和系统的理想输出,设计输入,即最优控制。 (3)当已知输入和理想输出,设计系统,即最优设计。 (4)当系统的输人和输出己知,求系统的结构与参数,即系统辨识。 (5)输出已知,确定系统,以识别输入或输入中的有关信息,即滤波与预测。 1.2 什么是反馈?什么是外反馈和内反馈? 所谓反馈是指将系统的输出全部或部分地返送回系统的输入端,并与输人信号共同作用于系统的过程,称为反馈或信息反馈。 所谓外反馈是指人们利用反馈控制原理在机械系统或过程中加上一个人为的反馈,构成一个自动控制系统。 所谓内反馈是指许多机械系统或过程中存在的相互藕合作用,形成非人为的“内在”反馈,从而构成一个闭环系统。 1.3 反馈控制的概念是什么?为什么要进行反馈控制? 所谓反馈控制就是利用反馈信号对系统进行控制。 在实际中,控制系统可能会受到各种无法预计的干扰。为了提高控制系统的精度,增强系统抗干扰能力,人们必须利用反馈原理对系统进行控制,以实现控制系统的任务。 1.4闭环控制系统的基本工作原理是什么? 闭环控制系统的基本工作原理如下: (1)检测被控制量或输出量的实际值; (2)将实际值与给定值进行比较得出偏差值; (3)用偏差值产生控制调节作用去消除偏差。 这种基于反馈原理,通过检测偏差再纠正偏差的系统称为闭环控制系统。通常闭环控制系统至少具备测量、比较和执行三个基本功能。 1.5对控制系统的基本要求是什么? 对控制系统的基本要求是稳定性、准确性和快速性。 稳定性是保证控制系统正常工作的首要条件。稳定性就是指系统动态过程的振荡倾向及其恢复平衡状态的能力。 准确性是衡量控制系统性能的重要指标。准确性是指控制系统的控制精度,一般用稳态误差来衡量。 快速性是指当系统的输出量与输入量之间产生偏差时,系统消除这种偏差的快慢程度。

机电控制工程基础练习题答案

机电控制工程基础练习题答案 一、填空 1、输入端;闭环控制系统 2、形成控制作用的规律;被控制对象/ 3、叫做系统的数学模型 4、稳定 5、输出量的拉氏变换;输入量的拉氏变换 6、2 222)(n n n b s s s G ωζωω++= 7、 4 )2(2 ++s s 8、)(a s F + 9、单位脉冲信号 10、0.1 11、初始状态;无穷 12、正弦输入信号的稳态 13、 φj e A B 14、线性控制系统 15、∑∞ -∞ =* -?= k kT t kT f t f )()()(δ 二、选择 ADCDA ACBCC 三、判断 1、正确 2、正确 3、错误 4、错误 5、错误 6、错误 7、正确 8、错误 9、正确 10、正确 四、综合 1、解答: 解答:将微分方程进行拉氏变换得: ) ()1()()()()()()()()1()()()()() ()())()(()(54534321321s N Ts s x s N s x s C s x s x s x Ts s x s x s x s sx s sR s x s c s R k s x +=-=+=+-+=τ=-=

)()(s R s C =) 1)(1(1)1)(1(+++ ++τS TS K S TS s =K S TS s K +++τ+)1)(1( 2、解: 1) ω<ω1的低频段斜率为[-20],故低频段为K/s。 ω增至ω1,斜率由[-20]转为[-40],增加[-20],所以ω1应为惯性环节的转折频率,该环节为 1 1 11 +s ω 。 ω增至ω2,斜率由[–40]转为[–20],增加[+20],所以ω2应为一阶微分环节的转折频率,该环节为 11 2 +s ω 。 ω增到ω3,斜率由[-20]转为[-40],该环节为1 1 13 +s ω,ω>ω3,斜率保持不变。 故系统开环传递函数应由上述各典型环节串联组成,即 ) 11 )( 11 ( )11 ( )(3 1 2 +++= s s s s K s G k ωωω 2) 确定开环增益K 当ω=ωc 时,A(ωc )=1 。 所以 11 1 1 )1 ( )1 ( 1 )1 ( )(1 2 23 21 22 =≈ +?+= c c c c c c c c K K A ωωωωωωωωωωωωω 故 1 2ωωωc K = 所以,) 11 )( 11 ()11 ()(3 1 2 12+++= s s s s s G c k ωωωωωω 3、解:1) 首先将)(s G k 分成几个典型环节。

机械控制工程基础课后答案-董玉红、徐莉萍主编

机械控制工程课后答案 1-1机械工程控制论的研究对象与任务是什么? 解机械工程控制论实质上是研究机械一r_程技术中广义系统的动力学问题。具体地讲,机械工程控制论是研究机械工程广义系统在一定的外界条件作用下,从系统的一定初始条件出发,所经历的由内部的固有特性所决定的整个动态历程;研究这一系统及其输入、输出二者之间的动态关系。 机械工程控制论的任务可以分为以下五个方面: (1)当已知系统和输人时,求出系统的输出(响应),即系统分析。 (2)当已知系统和系统的理想输出,设计输入,即最优控制。 (3)当已知输入和理想输出,设计系统,即最优设计。 (4)当系统的输人和输出己知,求系统的结构与参数,即系统辨识。 (5)输出已知,确定系统,以识别输入或输入中的有关信息,即滤波与预测。 1.2 什么是反馈?什么是外反馈和内反馈? 所谓反馈是指将系统的输出全部或部分地返送回系统的输入端,并与输人信号共同作用于系统的过程,称为反馈或信息反馈。 所谓外反馈是指人们利用反馈控制原理在机械系统或过程中加上一个人为的反馈,构成一个自动控制系统。 所谓内反馈是指许多机械系统或过程中存在的相互藕合作用,形成非人为的“内在”反馈,从而构成一个闭环系统。 1.3 反馈控制的概念是什么?为什么要进行反馈控制? 所谓反馈控制就是利用反馈信号对系统进行控制。 在实际中,控制系统可能会受到各种无法预计的干扰。为了提高控制系统的精度,增强系统抗干扰能力,人们必须利用反馈原理对系统进行控制,以实现控制系统的任务。

1.4闭环控制系统的基本工作原理是什么? 闭环控制系统的基本工作原理如下: (1)检测被控制量或输出量的实际值; (2)将实际值与给定值进行比较得出偏差值; (3)用偏差值产生控制调节作用去消除偏差。 这种基于反馈原理,通过检测偏差再纠正偏差的系统称为闭环控制系统。通常闭环控制系统至少具备测量、比较和执行三个基本功能。 1.5对控制系统的基本要求是什么? 对控制系统的基本要求是稳定性、准确性和快速性。 稳定性是保证控制系统正常工作的首要条件。稳定性就是指系统动态过程的振荡倾向及其恢复平衡状态的能力。 准确性是衡量控制系统性能的重要指标。准确性是指控制系统的控制精度,一般用稳态误差来衡量。 快速性是指当系统的输出量与输入量之间产生偏差时,系统消除这种偏差的快慢程度。 2-1 dt d t u RC dt d dt d t u RC dt d t u dt t u C t u R t t u idt C t u i a i i i i )t (u )(1 )t (u )t (u )(1 )t (u ) (R ) (1)(i )(u )(1 )(.000 00000=++=+=∴=+=??同时:由电压定律有:设回流电流为

机电控制工程基础综合练习计算题(2014)

《机电控制工程基础》综合练习计算题解析 1、设某系统可用下列一阶微分方程 ()()()()Tc t c t r t r t τ+=+ 近似描述,在零初始条件下,试确定该系统的传递函数。 解: 对微分方程进行拉氏变换,得 ()()()()()(1)()(1) TsC s C s sR s R s C s Ts R s s ττ+=++=+ 1 1 )()(++=Ts s s R s C τ 2、 设某系统可用下列二阶微分方程 )(3)(5422t r dt dr t c dt dc dt c d +=++ 近似描述,其中c(t)为输出,r(t)为输入。在零初始条件下,试确定该系统的传递函数模型。 解:对微分方程进行拉氏变换,得 24()5()()()3()s C s sC s C s sR s R s ++=+ 1 543 )()(2+++=s s s s R s C 3、如图3所示系统,求该系统的开环传递函数和闭环传递函数。 图3 解: 1) 开环传递函数为 G (S )=A(s) B(s) F(s) 2)闭环传递函数 ()()() ()1()()1()()() G s A s B s s G s H s A s B s F s φ= =++

4、下图为一具有电阻-电感-电容的无源网络,求以电压u 为输入,u c 为输出的系统微分方程式。 解: 根据基尔霍夫电路定律,有 C u R i dt di L t u +?+? =)( 而 dt du C i c =,则上式可写成如下形式 )(2 2t u u dt du RC dt u d LC C c c =++ 5、如图所示的电网络系统,其中u i 为输入电压,u o 为输出电压,试写出此系统的微分方程和传递函数表达式。 解: i i o o u R dt du C R R u R R dt du C R R 2212121)(+=++ 2 1212 21)()(R R Cs R R R Cs R R s U s U i o +++= 6、动态性能指标通常有哪几项?如何理解这些指标? 解: 延迟时间d t 阶跃响应第一次达到终值)(∞h 的50%所需的时间。 上升时间r t 阶跃响应从终值的10%上升到终值的90%所需的时间;对有振荡的系统,也可定义为从0到第一次达到终值所需的时间。 峰值时间p t 阶跃响应越过稳态值)(∞h 达到第一个峰值所需的时间。 调节时间s t 阶跃响到达并保持在终值)(∞h 5±%误差带内所需的最短时间;有时也用终值的2±%误差带来定义调节时间。 超调量σ% 峰值)(p t h 超出终值)(∞h 的百分比,即

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