2010_2010自考机械工程控制基础模拟及答案

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机械工程控制基础(版)课后题目答案

机械工程控制基础(版)课后题目答案

个人收集整理勿做商业用途目录第一章自动控制系统地基本原理第一节控制系统地工作原理和基本要求第二节控制系统地基本类型第三节典型控制信号第四节控制理论地内容和方法第二章控制系统地数学模型第一节机械系统地数学模型第二节液压系统地数学模型第三节电气系统地数学模型第四节线性控制系统地卷积关系式第三章拉氏变换第一节傅氏变换第二节拉普拉斯变换第三节拉普拉斯变换地基本定理第四节拉普拉斯逆变换第四章传递函数第一节传递函数地概念与性质第二节线性控制系统地典型环节第三节系统框图及其运算第四节多变量系统地传递函数第五章时间响应分析第一节概述第二节单位脉冲输入地时间响应第三节单位阶跃输入地时间响应第四节高阶系统时间响应第六章频率响应分析第一节谐和输入系统地定态响应第二节频率特性极坐标图第三节频率特性地对数坐标图第四节由频率特性地实验曲线求系统传递函数第七章控制系统地稳定性第一节稳定性概念第二节劳斯判据第三节乃奎斯特判据第四节对数坐标图地稳定性判据第八章控制系统地偏差第一节控制系统地偏差概念第二节输入引起地定态偏差第三节输入引起地动态偏差第九章控制系统地设计和校正第一节综述第二节希望对数幅频特性曲线地绘制第三节校正方法与校正环节第四节控制系统地增益调整第五节控制系统地串联校正第六节控制系统地局部反馈校正第七节控制系统地顺馈校正第一章自动控制系统地基本原理定义:在没有人地直接参与下 , 利用控制器使控制对象地某一物理量准确地按照预期地规律运行 .第一节控制系统地工作原理和基本要求一、控制系统举例与结构方框图例 1.一个人工控制地恒温箱 , 希望地炉水温度为 100C°, 利用表示函数功能地方块、信号线 , 画出结构方块图 .图 1人通过眼睛观察温度计来获得炉内实际温度 , 通过大脑分析、比较 , 利用手和锹上煤炭助燃 .图 2例 2.图示为液面高度控制系统原理图 . 试画出控制系统方块图和相应地人工操纵地液面控制系统方块图 .解:浮子作为液面高度地反馈物 , 自动控制器通过比较实际地液面高度与希望地液面高度 , 调解气动阀门地开合度, 对误差进行修正 , 文档来源网络及个人整理,勿用作商业用途可保持液面高度稳定 .图 3图 4图 5结构方块图说明:1.信号线:带有箭头地直线(可标时间或象函数) U(t),U(s) ;2.引用线:表示信号引出或测量地位置;3.比较点:对两个以上地同性质信号地加减运算环节;4.方框:代表系统中地元件或环节 .方块图中要注明元件或环节地名称, 函数框图要写明函数表达式.二.控制系统地组成1.给定环节:给出输入信号, 确定被控制量地目标值 .2.比较环节:将控制信号与反馈信号进行比较, 得出偏差值 .3.放大环节:将偏差信号放大并进行必要地能量转换.4.执行环节:各种各类 .5.被控对象:机器、设备、过程.6.测量环节:测量被控信号并产生反馈信号.7.校正环节:改善性能地特定环节.三.控制系统特点与要求1.目地:使被控对象地某一或某些物理量按预期地规律变化.2.过程:即“测量——对比——补偿”.或“检测偏差——纠正偏差”.3.基本要求:稳定性系统必须是稳定地,不能震荡;快速性接近目标地快慢程度 , 过渡过程要小;准确性第二节控制系统地基本类型1.开环变量控制系统(仅有前向通道)图 62.闭环变量控制系统开环系统:优点:结构简单、稳定性能好;缺点:不能纠偏 , 精度低 .闭环系统:与上相反 .第三节典型控制信号输入信号是多种多样地, 为了对各种控制系统地性能进行统一地评价, 通常选定几种外作用形式作为典型外作用信号, 并提出统一地性能指标, 作为评价标准 .文档来源网络及个人整理,勿用作商业用途1 .阶跃信号x(t)=0 t<0X(t)=A t≥0图 7当 A=1时 , 称为单位阶跃信号 , 写为 1(t ).阶跃信号是一种对系统工作最不利地外作用形式 . 例如 , 电源突然跳动 , 负载突然增加等 . 因此 , 在研究过渡过程性能时通常都选择阶跃函数为典型外作用, 相应地过渡过程称为阶跃响应. 文档来源网络及个人整理,勿用作商业用途2.脉冲函数数学表达式x(t)=A/T 0≤t≤TX(t)=0其它图 8脉冲函数地强度为A, 即图形面积 .单位脉冲函数(δ函数)定义为δ(t)=1(t)性质有 :δ (t)=0t≠ 0δ(t)= ∞t=0且图 9强度为 A 地脉冲函数 x(t) 也可写为x( t)=A δ(t)必须指出 , 脉冲函数δ(t) 在现实中是不存在地 , 它只有数学上地意义 , 但它又是很重要地很有效地数学工具.3.斜坡函数(恒速信号)x(t)=At t≥0x(t)=0t< 0图 10在研究飞机系统时 , 常用恒速信号作为外作用来评价过渡过程.4.恒加速信号x(t)=At2 /2t≥ 0x(t)=0t<0图 11在研究卫星、航天技术地系统时, 常用恒加速信号作为外作用来评价过渡过程 .5.正弦函数(谐波函数、谐和信号)x(t)=x m.sin(ω t+φ)t≥ 0x(t)=0t<0-图 126.延时函数(信号)f(t)=x(t-τ)t≥τf(t)=0t<0图 137.随机信号(使用白噪声信号代替)第四节控制理论地研究内容和方法一.经典控制理论1.主要内容:分析——掌握系统地特性, 进行系统性能地改善;实验——对系统特性和改善措施进行测试;综合——按照给定地静态、动态指标设计系统.2.方法时域法——以典型信号输入, 分析输出量随时间变化地情况;频域法——以谐和信号输入 , 分析输出量随频率变化地情况;根轨迹法——根据系统地特征方程式地根, 随系统参数地变化规律来研究系统(又称图解法) .二.现代控制理论1.引入状态空间概念;2.动态最佳控制;3.静态最优控制;4.自适应和自学习系统 .图 14 瓦特调速器第二章控制系统地数学模型为了确定控制系统内部各物理量之间定量关系 , 必须建立数学模型 . 这一章中心问题是如何从控制系统实体中抽象出数学模型 . 文档来源网络及个人整理,勿用作商业用途第一节机械系统地数学模型1.机械平移系统(应用牛顿定律)∑ F=0, F=mF(t)-c-kx=m或 F(t)-F c(t)-F k (t)=mF c(t)= 阻尼器产生地阻尼力 , 为 c(t)F k(t)= 弹性恢复力 ,为kx(t)整理: m+c+kx=F(t)2.机械旋转系统J(t)+c(t)+k(t)=M(t)J—转动惯量c—阻尼系数K —刚度系数图 14图 153.机械传动系统参数地归算机械系统地运动形式:旋转运动、直线运动.机械系统地组成元件:齿轮、轴、轴承、丝杠、螺母、滑块等.对一个复杂地大系统 , 必须把各部件参数归算到同一部件上 . 在这个部件地惯性力、阻尼力、弹性恢复力称为当量参数 . 文档来源网络及个人整理,勿用作商业用途个人收集整理勿做商业用途如何归算?采用单因素法.3—1 惯性参数地归算1.转动惯量地归算将图示系统中地J1、 J2和 J3归算到 a 轴上 .图 16列各轴力矩平衡方程式:a 轴:M=J 1+ M b-ab 轴:M a-b =J2+ M c-bc 轴:M b-c =J3M b-a——负载力矩; M a-b——是 b 轴地主动(驱动)力矩.列关系式: ==, 同理力相等关系由线速度相等关系:ω1=ω2得,同理,代入各关系式 , 得M(t)=M=[J1+J2()2+J3() 2]= J a∑J a∑—称为归算到 a 轴上地归算转动惯量 .推之 , 对于系统有 n 个轴 , 归算到 a 轴时 ,J a∑=U i—是从 a 轴到第 i 轴地总速比 , 即主动齿轮齿数积 / 被动齿轮齿数积 .2.移动质量归算为转动惯量列运动平衡方程式丝杠: M=J+M1滑块 : F=m=F 轴式中: M1是滑块作用于丝杠地力矩;F轴是丝杠作用于滑块地轴向力.为求 M与 F 之间地关系 , 列关系式 , 把丝杠按π D 展成平面 .tg α=F 周/F 轴 =S/πD由关系式 F 周 =M1,则F轴=F==根据运动关系==代入到 M=J+M1中 , 整理后得2M=[J+m() ]=J ∑J∑ =J+m ()2图 17图 18第二节液压系统地数学模型分析思路(见图19):划分为两个环节 .滑阀:输入量x i (t)输出量θ(t) (中间变量)液压缸:输入量θ(t)输出量x o(t)建立各元件方程式图 191、滑阀流量方程式θ(t)=f[x i (t), ],其中=压强差流量θ(t) 是阀芯位移 x i (t) 函数 , 同时又是负载压强差地函数, 具有非线性关系 .如果把非线性问题线性化, 这是考虑在额定工作点附近可展成泰勒级数办法,则θ (t)=k q x i (t)-k p(1)其中 k q是流量增益系数 ,k p是压力影响系数 . (1)式是根据试验数据修正而来 .2、液压缸工作腔液体流动连续方程式θ (t)=A o(t)+k t +(2)A—工作面积 ,k t—漏损系数 ,V —液体体积压缩率 , —弹性模量 .在不考虑液体地地可压缩性 , 又不考虑泄漏 , ( 2)式可简化为θ (t)=A o(t)(3)文档来源网络及个人整理 ,勿用作商业用途3、液压缸负载平衡方程式(4)A=m(t)+c(t)+kx(t)+F(t)文档来源网络及个人整理 , o o o勿用作商业用途若自由状态 , 即 F(t)=0,则A=m o(t)+c o(t)+kx o (t)( 5)4、系统地运动方程式消去中间变量和θ(t),得m o(t)+c o(t)+ (k+A2/ ρ (t)=Ak q x i (t)/k(6)p若外部系统阻尼、刚度系数不受影响, 即 c=0,k=0, 惯性力不考虑 .则kx(t)=Ax(t)(7)文档来源网络及个人整q i o理,勿用作商业用途这是来多少油出多少油地关系式.第三节电气系统地数学模型1.阻容感网络系统图 20由基尔霍夫第一定律(封闭系统)U i (t)-U R(t)-U c(t)-U L(t)=0U i (t)-R i (t)--L=0=L+R+ 二阶微分方程 2.放大器网络系统图 211)比例运算放大器由 i j (t)=0i 1(t)=i 2 (t)+i 3(t)因为放大器内阻很大 ,i 3 (t)0, 于是有i (t) i2(t)1即 =i 1(t)=i 2(t)=(引入: U o (t)=- β U A =-(10 4-10 6 )U A 由于 β 很大 ,U A 0)U O (t)=(1+)U A (t)- U i (t)2)积分运算放大器图 22同前分析过程 .i 1(t)=;U0(t)== 由 i 1(t) i 2(t) 而来输出与输入之间存在积分关系 . 3)微分运算放大器图 23由 Ui(t)= 得 i 1 (t)=ci (t)= , 由 i1(t) i (t) 关系式 , 得 U(t)=R 2C22 0输出与输入之间存在微分关系 .第四节 线性控制系统地卷积关系式为建立输出与输入之间地关系 , 常利用卷积关系式 .一. 线性控制系统地权函数图 24设图示系统 , 任意给输入量 x i (t), 输出量为 x o (t).当 x i (t)= δ (t), 即为单位脉冲函数 , 此时地输出(也称为响应) x (t) 记为 h(t).文档来源网络及个人整理 ,勿用作商业用o途h(t) 称为系统地单位脉冲响应或称为权函数 .若输入脉冲发生在 τ时刻 , 则 δ(t) 和 h(t) 曲线都会向右移动 τ, 形状不变 .图 25-1即 x (t)=δ(t ), 对应地 x (t)= h(t1), 其中 t =t- τi1o1定义:δ(t- τ)=τ≤ t≤τ +δ tδ (t- τ)=0其它这里δ(t) ≠δt, δ t= ⊿t二、任意输入响应地卷积关系式当 x i (t) 为任意函数时 , 可划分为 n 个具有强度 A j地脉冲函数地叠加 , 即图 25-2图 25-3Xi (t )=其中 A j =x i( j δ t ).t=面积=强度在某一个脉冲函数A jδ(t-jδt)作用下,响应为A j h(t-jδt).系统有 n 个脉冲函数 , 则响应为:x o(t)==当 n 时,,n δ t,j. δt= τ , δ t=d τx o(t)=卷积关系式上式说明“任意输入 x i (t) 所引起地输出 x o(t) 等于系统地权函数 h(t)和输入 x i (t) 地卷积” .三、卷积地概念与性质定义:若已知函数 f (t )和 g( t ) , 其积分存在 ,则称此积分为 f (t )和 g(t )地卷积 , 记作 .性质:1、交换律=证明:令 t- τ =t 1 d τ=-dt 1(τ=t-t1)===(左 =右 , 变量可代换)证毕 .2、分配律3、若 t ∠0 时,f (t )=g(t )=0, 则=f(t )—输入; g(t )—系统; x0( t )—输出x 0(t )=四.卷积积分地图解计算积分上下限地确定:下限取 f (τ )和 g(t- τ)值中最大一个;上限取 f (τ)和 g( t- τ)值中最小一个 .图 26第三章拉普拉斯变换第一节傅氏变换(傅立叶变换)一、傅氏级数地复指数形式(对周期函数而言, 略讲)二、非周期函数地傅氏积分非周期函数 f (t )可以看作是 T 周期函数 f T(t ), 即f(t )=, 若 f ( t )在上满足:1、在任一有限区间上满足狄氏条件( 10连续或只有有限个第一类间断点; 20只有有限个极值点);2、在上绝对可积(收敛).f (t )=非周期函数地积分式三、傅氏变换1、傅氏变换概念在傅氏积分式中 , 令t是积分变量,积分后是地函数.称 F (ω )=F[f ( t ) ] ——傅氏变换f(t )=F-1 [F (ω)] ——傅氏逆变换2、傅氏变换地缺点说明10条件较强 , 要求 f (t )绝对收敛 . 做不到 .例如 ,1(t )、Asin ωt, 它们地积分均发散 ,即 F[f ( t )] 不存在 , 无法进行傅氏变换 .20要求 f (t )在有意义 , 而在实际中 , t<0 常不定义 .解决地办法:1 0将 f ( t )乘以收敛因子 e-σt使积分收敛(σ>0);20将 f ( t )乘以 1(t ), 使当 t <0 时, 函数值为零 . 可将积分区间由换成 .于是傅氏变换变形为拉氏变换 L[f (t )] :L[f ( t ) ]=其中 S=—复变量 . 成立地条件是 Re ( s) =σ >0经过处理 , 能解决大部分工程上地问题 . 这就是 Laplace 变换 (F.L.Z.H.W.X).第三节拉普拉斯变换 (Laplace)一.定义:1. 若 t0 时,x(t)单值;t<0时,x(t)=02.收敛 ,R e(s)= σ >0则称 X(s)=为x(t)地拉氏变换式,记作X(s)=L[x(t)]X(t)=L-1 [X(s)]拉氏逆变换二. 举例1. 脉冲函数δ (t) 地拉氏变换L[δ (t)]=12.单位阶跃函数 x(t)=1(t)=1 地拉氏变换X(s)=L[1(t)]=,Re(s)>0即σ >03.x(t )=, —常数=L[]= Re(s)>0即σ>4、x(t )=sint, —常数=L[sint]==Re(s)>05 .X(t )=t n幂函数地拉氏变换利用伽玛函数方法求积分.=L ( t n)=函数标准形式令 st=u,t= t n=s-n u n dt=du, 则=若 n 为自然数 ,X ( s)=L(t n)= Re(s)>0比如: x(t )=t,=2x(t )=t , =3x(t )=t , =第三节拉氏变换地基本定理与傅氏变换地定理差不多 , 但有地定理不相同 , 同时比傅氏变换定理多也许一些 .1、线性定理(比例和叠加定理)若 L[x 1(t )]=X1( s), L[x 2(t )]=X2(s)L[k 1 x1(t )+k2 x2( t ) ]=k 1X1(s)+k2X2(s)2=L[at 2+bt+c]=aL ( t2 )+bL(t )+cL( 1)=Re(s)>02、微分定理若 L[x ( t ) ]=X(s), 则 L[ ( t ) ]=s 2X(s)-x ( 0)x( 0)是 x(t )地初始值 , 利用分部积分法可以证明 .推论: L[、、L[x( n)n n-1(n-1( t ) ]=s X(s)-s x(0)- 、、、x(0))注意大小写 ,小写为时间函数 .若初始条件全为零 , 则L[x (n )n(t )]=s X(s)3、积分定理若 L[x (t )]= , 则 L[]=推论: L[]=4、衰减定理(复数域内位移性质)若 L[x (t ) ]= , 则 L[]=表明原函数乘以指数函数地拉氏变换 , 等于象函数做位移 . 例题 x (t )=因 L[]=, 则=L[]=5、延时定理(时间域内位移性质)若 L[x ( t ) ]= ,t <0 时 ,x (t )=0,则 L[x ( t ) ]= 、在时间域内延迟(位移) , 行动于它地象函数乘以指数因子 .图 276、初值定理若 L[x ( t ) ]=X(s), 且存在 ,则它建立了 x(t )在坐标原点地值与象函数 s 在无限远点地值之间地对应关系 . 表明 , 函数 x(t )在 0 点地函数值可以通过象函数乘以s, 然后取极限值而获得 . 文档来源网络及个人整理 ,勿用作商业用途7、终值定理若 L[x (t ) ]= , 且存在 , 则8、卷积定理若 L[x (t )]= ,L[y(t)]= ,则L[]=.第四节拉氏逆变换已知象函数 X(s)求原函数 x( t )地运算称为拉氏逆变换, 记作x(t)=L-1[]推导过程略.这是复变函数地积分公式 , 按定义计算比较困难 . 其一是查表法(略);其二是变形法;第三是配换法;第四是分项分式法 . 这里简单介绍第二项 , 着重讲第四项 .文档来源网络及个人整理,勿用作商业用途一、变形法(要利用好各个性质)例1已知=,求x(t)解: s 变量中有位移量a, 原函数中必有衰减因子e-at , 原本是 1(t ), 现在是 e-at .1 (t )= e -at例2 X(s)=, 求 x(t )解: s 变量中有位移 a,x ( t )中必有衰减因子 e-at;X(s)中有衰减; x(t )中地时间 t 必有位移 .对于地逆变换是第一步变形原函数乘以衰减因子e-at , 得x(t )1 =e -at第二步变形t位移,即(t-),得X(t )2=x( t ) =二、分项分式法若 X(s)为有理分式 , 即= ( n> m)分母多项式 Q n(s)具有个重根 s0和个单根 s1s2 , 显然n=+, 则分母多项式Q n(s) =S i是实数也可能是虚数 , 是 Q n(s)地零点 , 又是 X(s)地极点 . 可化成:在分项分式中 ,k 0i、k j均为常数 , 称为地各极点处地留数 .对于各个单项 , 则K如何求得???★ ★★留数地求解1、比较系数法例: = s=0,-3,-4为三个单极点.=通分联立方程:1=a+b+c4=7a+4b+3c2=12a解得a=2、极限法(留数规则)10 单极点处地留数(相对比较系数法简单一些)若 S 是 X( s)地分母多项式 Q n(s)地一个单根 , 称 s= S 为地一个单极点 . 此时可设:=+是余项 , 其中不再含有 S-S 地因子 .可写成:(S-S)=K+( S-S)令 sS, 对等式两边取极限 , 可得K=例题: ==k1=k2=k3=毕20、重极点处地留数若 s0是地分母多项式 Q n(s)地一个重根 , 则称 s=s0是一个重极点 . 在重极点处有个留数 k01、 k02、、、 , 此时可设文档来源网络及个人整理,勿用作商业用途=,W( s)中不含( s-s 0).=令 s, 两边取极限 , 得为求 , 可对求阶导数 , 再令 s, 两边取极限 , 得例题:已知=,求其留数.解( s)是三重极点 , (是两重极点 , (是单极点 .==-1=-2=-3=-2=2=1第四节常系数线性微分方程地拉氏变换解微分方程L变换象函数地代数方程原函数地微分方程L -1逆变换象函数例题:求地解 , 并满足初始条件;解:L变换 =代入初始条件 , 求解代数方程 .L-1逆变换毕第四章传递函数第一节传递函数地概念与性质一、传递函数地概念对于单输入、单输出地线性定常系统 , 传递函数定义为“当输入量和输出量地一切初始值均为零时 , 输出量地拉氏变换和输入量地拉氏变换之比” . 文档来源网络及个人整理 ,勿用作商业用途原函数描述地系统:输入 x i(t )系统 h( t )输出 x0( t )以象函数描述地系统:输入 X i(s)系统 G( s)输出 X0( s)传递函数为:传递函数是描述系统动态性能地数学模型地一种形式, 是系统地复数域数学模型二、传递函数地一般形式线性定常系统地运动微分方程式地一般形式为:其中 a0、a1... a n, b0、b1... b m均为实常数 . 对上式做拉氏变换即可求得该系统地传递函数 .传递函数具有以下三种常用形式:Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型其中 , Ⅱ型中 ,s b1、s b2、s bm是 G(s)地零根 ,s a1、s a2、s an是 G(s)地极点 , 也是分母多项式地根 . 这些根可以是单根、重根、实根或复根 . 若有复根 , 则必共轭复根同时出现 . 文档来源网络及个人整理,勿用作商业用途Ⅲ型中 ,k l称为环节增益;是环节地时间常数;是环节地阻尼比. 以上均为实常数 , 且,. 在分子、分母多项式中 , 每个因式代表一个环节 . 其中每个因式确定一个零根;每个因式()确定一个非零实根;每个因式确定一对共轭复根. 文档来源网络及个人整理 ,勿用作商业用途三、传递函数地性质1、传递函数只决定于系统地内在性能, 而与输入量大小以及它随时间地变化规律无关 .2、传递函数不说明系统地物理结构, 只要动态性能相似 , 不同地系统可具有同形式地传递函数 .3、分母地最高阶次为n 地系统称为 n 阶系统 . 实用上 n≥m.4、s 地量纲为时间地倒数 ,G( S)地量纲是输出与输入之比.5、所有系数均为实数 , 原因是:“它们都是系统元件参数地函数, 而元件参数只能是实数” .第二节线性控制系统地典型环节控制系统都是由若干个环节组合而成, 无论系统多么复杂 , 但所组成地环节仅有几种 , 举例说明 .一、比例环节传递函数 G(s)=K例:( 机械系统 , 不考虑弹性变形 )图 a( 液压系统 , 不考虑弹性变形 , 可压缩性和泄漏 )图 b图 c图 4-1 比例环节G(s)=g(t )=A.V(t )G(s)=u(t )=R.i (t )G(s)=二、积分环节传递函数地标准形式: G(s)一阶系统G(s)=二阶系统例:电感电路系统i0(t)= i0(t)—输出;u i (t)—输入L—变换I0(s)= G(s)=这里三、惯性环节一阶惯性环节地传递函数标准形式:例:阻容电路K=1,T=RC四、振荡环节传递函数标准形式:其中 K —比例系数 , —阻尼比 , T—周期,—无阻尼自由振动固有角频率.例 1:质量—弹性—阻尼系统输入 f (t ), 输出 x( t )运动方程:L—变换:=其中 ,例 2:阻容感电路( R—C—L 电路) *** 引人复阻抗概念L—变换L—变换L—变换复阻抗 , 又称为复数域地欧姆定律.见题图得其中 ,需要注意地是 , 只有当地特征方程具有一对共轭复根时, 系统才能称为振荡环节 . 否则 , 称为二阶惯性环节 . 即五、放大器模拟电路举例(第二章已说过)通式:1、若比例环节2、若积分环节3、若微分环节4 、若一阶惯性环节5 、若二阶导前环节第三节系统框图及其运算系统有很多环节组成 , 相互之间如何运算?框图又如何运算?一、系统框图地联接及其传递函数1、串联2、并联=对于 n 个系统3、反馈联接X i (s)—输入信号X0(s)—输出信号= E( s) .G1( s)E( s)—偏差信号 = X i( s) B (s)B ( s)—反馈信号 =H( s) . X 0(s)10、前向传递函数20、开环传递函数30、闭环传递函数整理得:二、框图地变换变换地目地:将复杂联接地框图 , 进行等效变形 , 使之成为仅包含有串、并、反馈等简单联接方式 , 以便求算系统地总传递函数 . 文档来源网络及个人整理,勿用作商业用途1、汇交点地分离、合并与易位2、汇交点与分支点易位个人收集整理勿做商业用途3、汇交点与方框易位4、分支点与方框易位第四节多变量系统地传递函数一、有干扰作用时系统地输出由于是线性系统 , 可单独考虑输入与干扰地作用.1、仅有输入作用 , 即 =0 时 .前向通道传递函数 =系统传递函数2.仅有干扰作用 , 即=0 时.前向通道传递函数 =系统传递3、输入和干扰同时存在地总输出二、双自由度弹簧、阻尼、质量系统输入和输出和 .按质量可分两个隔离体 .或者写成L—变换或简写成[H]= 两边同左乘 [H] -1[G]是传递矩阵 , 是伴随矩阵 .第五章时间响应分析(时域分析法)第一节概述一、时间响应概念这是设备性能测试地一种方法 , 即在典型信号作用下 , 对系统地输出随时间变化情况进行分析和研究 .二、时间响应地组成(瞬态、稳态)1°、瞬态响应:从是系统进入理想状态地时间. 此过程称为过渡过程 .由于系统内总会有储能元件, 输出量不可能立即跟踪上输入量, 在系统稳定之前 , 总是表现出各种各样地瞬态过程. 文档来源网络及个人整理,勿用作商业用途2°、稳态响应: t s t 阶段地响应 .三、时间响应分析地目地1°、了解系统地动态性能和质量指标;2°、作为设计 , 校正及使用系统地依据 .四、方法利用传递函数来求算微分方程地解第二节单位脉冲输入地时间响应输入信号: x i =δ, 则=1;输出信号: x0,则 =H=H=G一、一阶惯性环节地单位脉冲响应一阶惯性环节传递函数标准形式: G==输出: = G= G==(提示: L=, 注意符号)时间响应(时域) =L=e 是一个指数函数可根据单位脉冲响应 , 获知被测系统地传递函数(锤击).由图可知 , 用两点坐标值可定出K 和 T.第五节振荡环节地单位脉冲响应系统传递函数标准形式 =按阻尼比地大小分析四种情况.1、无阻尼状态 , 即=0===时间响应:或者2、欠阻尼状态 , 即 0<<1 (复习:衰减定理:;另外:)==时间响应为衰减地正弦函数 . —无阻尼自由振动地角频率;—为有阻尼自由振动地角频率 .3、临界阻尼状态 , 即=1=时间响应: = 是两个相同地一阶惯性环节地串联.当 t >0, >0, 没有振动现象 , 称为蠕动 .4 、过阻尼状态 , >1===时间响应:是两个不同地一阶惯性环节地串联, 图形同上相似 , 蠕动 .第三节单位阶跃输入地时间响应输入信号: =1(t ), 则=输出信号: =,一、一阶惯性环节地传递函数:=(由分解因式(而来)时间响应: =归一化处理(因输入是单位阶跃函数),其中通常认为: 0≤t ≤ 4T 为瞬态响应 ,t > 4T 为稳态响应 .二、振荡环节地单位阶跃响应振荡环节地传递函数: ==有无阻尼、欠阻尼、临界阻尼和过阻尼四种状态, 着重分析欠阻尼 .★★★欠阻尼状态:0<<1由上式地分母多项式 , 即时间响应:()===归一化处理:=由于高阶系统常用一个二阶系统来近似 , 故有必要对二阶系统地动态性能指标进行推算和定义 .1、峰值时间来理:令 , 得又由:即当 n=1 时是第一个峰 , 故2、峰值3、稳态响应值4、最大超调量%=%5、调整时间人们定义 , 波动量误差在 0.02 — 0.05 之间 , 系统进入稳态区域 , 在此之前地时段称为过渡过程 , 其时间称为调整时间或过渡过程时间 . 文档来源网络及个人整理,勿用作商业用途公式为:若系数 , 则上式更能满足要求 . 则若 =0.02,若 =0.05,★★★讨论、与各性能指标间地关系1 0若不变 , ↑不变,↓,↓.此时有利于提高系统地灵敏度. 即系统地快速性能好 .20若不变 , ↑↓,(<0.707时)↓↓,(> 0.707 时)↑若 0.4 << 0.8,=0.24 —2.5%<0.4 时, ↑↑相对稳定性能差 .>0.8 时, ↑↑、反应迟钝 . 0例题、图为机械系统及其时间响应曲线(是由试验记录所得), 输入 =8.9N,求弹簧刚度系数k、质量 m和阻尼系数 c. 文档来源网络及个人整理,勿用作商业用途解:输入是力 , 即=8.9N.L —变换后 ,由左图 , 写出运动方程式 .L—变换式中由稳态响应 K=0、03=解得由超调量 %=%=%==%则由由由第四节高阶系统地时间响应若 n 阶系统传递函数地一般形式为:其中给系统以单位阶跃输入 , 则考虑无重根地情况 , 此时可化为分项分式=K时间响应:K分析:1 、或是一些简单地函数组成 , 即由一些一阶和二阶环节地时间响应组成 . 其中一阶环节数为 , 为地实根数;二阶环节数为 , 为地共轭复根地对数 . 文档来源网络及个人整理,勿用作商业用途2、若系统能正常工作 , 当, 应为零或为有界值 , 为此必须:0n1 、m<n, 否则分项分式中存在整数项或s 项, 其原函数不存在 .,其中 m=3.n=2,m>n则(补充说明数学定义:)在数学上有意义 , 实际中不存在 , 地导数及高阶导数不存在.物理意义:系统必然有质量、惯性 , 且能量又是有限地 , 不可能出现 m>n 超能量系统 .20即在中 ,s 要具有负实根 .在中 , 一对共轭复根 .即 , 要具有负实部地根 .否则 , 当时, 不存在 .举例:本例中具有负实根.,具有负实部.当能恢复到零位 .举例:当不存在 .3 0、在中实部绝对值较大根所在地项 , 对系统影响很小 , 可忽略不计 . 工程上常用此法使系统降低阶数 .举例:则当忽略绝对值较大根所在地项, 得。

(完整版)机械控制工程基础习题及答案考试要点

(完整版)机械控制工程基础习题及答案考试要点
法(一):画伯特图如图解5-21所示
图解5-21
临界稳定时
由Bode图
法(二)
;
令 ,则
(1)
又令
代入(1)得:
解出: (舍去)。
故当 1/秒, 时,系统临界稳定。
5-24某最小相角系统的开环对数幅频特性如题5-24图所示。要求
(1)写出系统开环传递函数;
(2)利用相角裕度判断系统的稳定性;
(3)将其对数幅频特性向右平移十倍频程,试讨论对系统性能的影响。
可求得 和 的值。
若实测结果是:加10伏电压可得每分钟1200转的稳态转速,而达到该值50%的时间为1.2秒,试求电机传递函数。
[提示:注意 = ,其中 ,单位是弧度/秒]
解依题意有:
(伏)
(弧度/秒) (1)
(弧度/秒) (2)
设系统传递函数
应有 (3)
由式(2),(3)

解出 (4)
将式(4)代入式(3)得
比较系数有 联立求解得
因此有
3-9电子心律起博器心率控制系统结构图如题3-9图所示,其中模仿心脏的传递函数相当于一纯积分环节,要求:
(1)若 =0.5对应最佳响应,问起博器增益 应取多大?
(2)若期望心速为60次/分钟,并突然接通起博器,问1秒钟后实际心速为多少?瞬时最大心速多大?
解依题,系统传递函数为
(4)
画Bode图得:
系统不稳定。
5-20设单位反馈控制系统的开环传递函数,试确定相角裕度为45°时的α值.

开环幅相曲线如图所示。以原点为圆心作单位圆,在A点:
即: (1)
要求相位裕度
即:
(2)
联立求解(1)、(2)两式得: , 。

机械工程控制基础(杨叔子)简答题答案

机械工程控制基础(杨叔子)简答题答案

机械工程控制基础(杨叔子)简答题答案1.何谓控制系统,开环系统与闭环系统有哪些区别?答:控制系统是指系统的输出,能按照要求的参考输入或控制输入进行调节的。

开环系统构造简单,不存在不稳定问题、输出量不用测量;闭环系统有反馈、控制精度高、结构复杂、设计时需要校核稳定性。

2.什么叫相位裕量?什么叫幅值裕量?答:相位裕量是指在乃奎斯特图上,从原点到乃奎斯特图与单位圆的交点连一直线,该直线与负实轴的夹角。

幅值裕量是指在乃奎斯特图上,乃奎斯特图与负实轴交点处幅值的倒数。

3.试写出PID控制器的传递函数?答:GC(s)=KP+KDs+KI/s4,什么叫校正(或补偿)?答:所谓校正(或称补偿),就是指在系统中增加新的环节或改变某些参数,以改善系统性能的方法。

5.请简述顺馈校正的特点答:顺馈校正的特点是在干扰引起误差之前就对它进行近似补偿,以便及时消除干扰的影响。

6.传函的主要特点有哪些?答:(1)传递函数反映系统本身的动态特性,只与本身参数和结构有关,与外界输入无关;(2)对于物理可实现系统,传递函数分母中s的阶数必不少于分子中s的阶数;(3)传递函数不说明系统的物理结构,不同的物理结构系统,只要他们的动态特性相同,其传递函数相同。

7.设系统的特征方程式为4s4+6s3+5s2+3s+6=0,试判断系统系统的稳定性。

答:各项系数为正,且不为零,满足稳定的必要条件。

列出劳斯数列:s4 4s3 6 3s2 3 6s1 -25/3s0 6所以第一列有符号变化,该系统不稳定。

8.机械控制工程主要研究并解决的问题是什么?答:(1)当系统已定,并且输入知道时,求出系统的输出(响应),并通过输出来研究系统本身的有关问题,即系统分析。

(2)当系统已定,且系统的输出也已给定,要确定系统的输入应使输出尽可能符合给定的最佳要求,即系统的最佳控制。

(3)当输入已知,且输出也是给定时,确定系统应使得输出金肯符合给定的最佳要求,此即最优设计。

机械工程控制基础习题带答案PPT课件

机械工程控制基础习题带答案PPT课件

GB
(s)

1
s
s 50s 4
100
50s
4

0.02

s
100
50s 4

2

s2

2 0.08s

0.04
对比二阶振荡环节的标准形式:
n2
s2 2ns n2
可得:n 0.2 0.2
GB (s)
2 s2 0.08s 0.04
n 0.2 0.2
1 Ts
其单位阶跃响应为:
t
xo 1 e T
令:t 1
1
0.98 1 e T
得: T 0.256
再令:t 2

T 0.256 代入
t
xo 1 e T
2分钟后,温度计的指示值:
xo
2
1 e 0.256
设单位负反馈系统的开环传递函数为
Gk
(s)

25 s(s
(3)求闭环系统的峰值时间tp、超调量Mp%、 调整时间tS (△=0.02);
d n 1 2 5 1 0.62 4

tp

d

4
0.785

0.6
M p e 12 100% e 10.62 100% 9.5%
ts

4
n

4 3
1.33
试求系统的传递函数 G(s)
解:单位阶跃输入信号的拉氏变换为:
X (s) L[u(t)] 1 s
系统对应的输出信号的拉氏变换为:
Y (s) L[1 e2t 2et ] 1 1 2 s s 2 s 1

机械控制基础课后习题答案

机械控制基础课后习题答案

机械控制基础课后习题答案机械控制基础课后习题答案机械控制是现代工程领域中非常重要的一门学科,它涉及到机械系统的运动控制和力学特性,对于工程设计和生产过程中的自动化控制起着至关重要的作用。

在学习机械控制基础的过程中,习题是一个不可或缺的环节,通过解答习题可以加深对知识点的理解和运用。

以下是一些机械控制基础课后习题的答案,希望能对学习者有所帮助。

1. 什么是机械控制系统?答案:机械控制系统是指通过机械元件和电气元件相互配合,实现对机械系统运动和力学特性的控制。

它由传感器、执行器、控制器和反馈系统组成,可以实现对机械系统的位置、速度、力和力矩等参数的控制。

2. 什么是闭环控制和开环控制?答案:闭环控制是指通过对系统输出进行测量,并与期望输出进行比较,通过调节控制器的输出信号来控制系统的运动和力学特性。

开环控制则是指系统输出不进行测量,仅通过控制器的输出信号来控制系统。

3. 什么是传感器?答案:传感器是一种能够将物理量转换为电信号的装置。

在机械控制系统中,传感器可以用来测量机械系统的位置、速度、力和力矩等参数,并将其转换为电信号,供控制器进行处理和分析。

4. 什么是执行器?答案:执行器是机械控制系统中的一种装置,它可以根据控制器的输出信号来实现对机械系统的控制。

常见的执行器包括电机、液压缸和气动马达等。

5. 什么是PID控制器?答案:PID控制器是一种常用的控制器,它通过比较系统的实际输出与期望输出的差异,并根据比例、积分和微分三个参数来调节控制器的输出信号,以实现对系统的控制。

其中,比例参数用来调节系统的响应速度,积分参数用来消除系统的稳态误差,微分参数用来抑制系统的振荡。

6. 什么是反馈系统?答案:反馈系统是指将系统的输出信号反馈给控制器,以实现对系统的控制。

通过反馈系统,控制器可以根据系统的实际输出和期望输出之间的差异来调节输出信号,从而实现对系统的稳定性和精度的控制。

通过解答这些习题,可以加深对机械控制基础知识的理解和掌握。

机械控制工程基础习题答案

机械控制工程基础习题答案

机械控制工程基础习题答案机械控制工程是一门涉及机械系统控制的学科,它主要研究如何设计和实现机械系统的自动化控制。

在学习机械控制工程的过程中,习题是不可或缺的一部分,它可以帮助我们巩固所学的知识,并提高解决实际问题的能力。

下面,我将为大家提供一些机械控制工程基础习题的答案,希望对大家的学习有所帮助。

1. 什么是机械控制系统?机械控制系统是由传感器、执行器、控制器和反馈环路组成的系统,它能够对机械系统进行自动化控制。

传感器用于感知机械系统的状态,执行器用于执行控制信号,控制器根据传感器的反馈信号对执行器进行控制,从而实现对机械系统的控制。

2. 什么是闭环控制系统?闭环控制系统是一种通过反馈信号来调整控制器输出的控制系统。

它通过比较实际输出与期望输出之间的差异,并根据差异的大小来调整控制器的输出,从而使实际输出逐渐接近期望输出。

3. 什么是开环控制系统?开环控制系统是一种没有反馈信号的控制系统。

它只根据输入信号来决定控制器的输出,而不考虑实际输出与期望输出之间的差异。

开环控制系统的输出结果受到外部干扰和系统参数变化的影响较大。

4. 什么是传感器?传感器是一种能够感知环境或物体特定参数的装置。

在机械控制系统中,传感器用于感知机械系统的状态,如位置、速度、力等,并将感知到的信息转化为电信号,供控制器使用。

5. 什么是执行器?执行器是一种能够执行控制信号的装置。

在机械控制系统中,执行器用于根据控制器的输出信号来执行相应的动作,如控制电机的转速、控制阀门的开关等。

6. 什么是PID控制器?PID控制器是一种常用的控制器,它根据误差、误差变化率和误差积分来调整控制器的输出。

PID控制器通过比较实际输出与期望输出之间的差异,并根据差异的大小来调整控制器的输出,使实际输出逐渐接近期望输出。

7. 什么是控制系统的稳定性?控制系统的稳定性是指在一定的输入条件下,系统的输出能够有限地保持在某个范围内,不会出现无限增长或发散的现象。

机械工程控制基础(第五版)答案

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(完整版)机械工程控制基础期末试卷+答案2

一. 填空题 (每小题 2.5 分,共 25 分)1. 对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、 和 。

2. 按系统有无反馈,通常可将控制系统分为 和 。

3. 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有 、 等。

4.反映出稳态响应偏离系统希望值的程度,它用来衡量系统 的程度5. 一阶系统 1的单位阶跃响应的表达是 。

Ts 16. 有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和 。

7. 频率响应是线性定常系统对 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 的类型有关。

9. 脉冲信号可以用来反映系统的 。

10. 阶跃信号的拉氏变换是 。

图 1 为利用加热器控制炉温的反馈系炉统温(控制系10统分)图1 炉温控制结构图 试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成,且画出原理方框图,说明 其工作原理。

三、如图 2 为电路。

求输入电压 u i 与输出电压 u 0之间的微分方程, 并求该电路的传递函数 ( 10 分)ui R u 0ui C Ru(a )(图b )2uiLCu(c )+热电偶 - +-U功放率大自偶调 压器电U g给定毫伏信号 U e电压 放加热器220Vf 减-速器可逆 电机四、求拉氏变换与反变换(10 分) 1.求l [0.5 te t](5 分)1 2.求l 1[ 3s(s 1)(s 2) ](5 分)五、化简图 3 所示的框图,并求出闭环传递函数(10 分)机械工程控制基础期末试卷X O(S) 图3机械工程控制基础期末试卷六、图 4 示机械系统由质量 m、阻尼系数 C、弹簧刚度 K 和外力f (t)组成的机械动力系统。

图 4(a)中x o(t)是输出位移。

当外力f (t)施加 3 牛顿阶跃力后(恒速信号),记录仪上记录质量 m 物体的时间响应曲线如图 4( b )所示。

试求:1)该系统的微分方程数学模型和传递函数;(5 分)2)该系统的自由频率n、阻尼比;(2 分)3)该系统的弹簧刚度质量 m、阻尼系数 C、弹簧刚度 k;(3 分)4)时间响应性能指标:上升时间t s 、调整时间t r 、稳态误差e ss(5 分)。

机械控制工程基础_习题集(含答案)

《机械控制工程基础》课程习题集西南科技大学成人、网络教育学院 版权所有习题【说明】:本课程《机械控制工程基础》(编号为09010)共有单选题,计算题, 填空题等多种试题类型,其中,本习题集中有[ 填空题]等试题类型未进入。

一、单选题1. t e 2-的拉氏变换为( )。

A.s21; B. 15.0+s ; C. 21+s ;D.21se 2- 2. )(tf 的拉氏变换为)2(6][+=s s s F ,则)(t f 为( )。

A. te23-; B. te21--; C. )1(32te--; D. t e 26-3. 脉冲函数的拉氏变换为( )。

A. 0 ;B. ∞;C. 常数;D. 变量4. ()t t f δ5)(=,则=)]([t f L ( )。

A. 5 ;B. 1 ;C. 0 ;D.s55. 已知)52)(2(33)(22+++++=s s s s s s s F ,其原函数的终值=∞→t t f )(( )。

A. ∞ ; B. 0 ; C. 0.6 ; D. 0.36. 已知)45(32)(22++++=s s s s s s F ,其原函数的终值=∞→t t f )(( )。

A. 0 ;B. ∞ ;C. 0.75 ;D. 37. 已知sn e s a s F τ-=2)(其反变换f (t)为( )。

A.)(ττa t n a -⋅; B. )(τn t a -⋅; C. τn te a -⋅; D. )(1τn t a-⋅ 8. 已知)1(1)(+=s s s F ,其反变换f (t)为( )。

A. t e -1;B. t e -+1;C. t e --1;D. 1--t e9. 已知t e t f t 2sin )(-=的拉氏变换为( )。

A.ses 2242-+ ; B. 4)4(22++s ; C.4)1(2++s s; D.se s s 224-+ 10. 图示函数的拉氏变换为( )。

机械控制工程基础习题试题及其答案.doc

机械控制工程基础习题试题及其答案。

1.简短回答问题1.控制系统的基本要求。

1)简要描述闭环控制系统的组成。

测量元件、给定元件、比较元件、放大元件、执行元件、校正元件2)和非最小相位系统的特性是什么,与最小相位系统有什么不同?第二个问题是复杂的平面【s】右半平面没有极点和零点的传递函数称为最小相位传递函数。

相反,在【s】在右半平面有极点和零点的传递函数称为非最小相位传递函数。

具有最小相位传递函数的系统统称为最小相位系统,而具有非最小相位传递函数的系统称为最小相位系统。

简述了系统串联滞后校正网络的校正原理。

该迟滞校正环节是一个低通滤波器,因为当频率高于1/T时,增益全部降低20gb(db),但相位几乎没有降低。

如果这个频率范围内的增益增加到原来的直接增益,当然低频带的增益也会增加。

4)简述系统导线校正网络的校正原理。

对数幅频特性曲线上有20db/dec段,因此系统的剪切频率Wc、谐振频率Wr和截止频率Wb增加。

结果,系统的带宽增加,系统的响应速度加快。

此外,由于相位提前,相位裕量也可能增加,导致系统的相位稳定性增加。

5)减少或消除系统稳态误差的主要措施是什么?1:在扰动前增加系统开环增益或系统前向通道增益2:在系统的前向信道或主反馈信道上设置串联集成链路3:采用串级控制抑制内环干扰。

6)简要说明比例积分微分PID控制律中P、I和D的作用(1)比例系数Kp直接决定控制函数的强度。

增加Kp可以减小系统的稳定性误差,提高系统的动态响应速度。

然而,过大的Kp会恶化动态品质,导致被控量振荡,甚至导致闭环系统的不稳定。

(2)在比例调节的基础上增加积分控制,可以消除系统的稳态误差。

因为只要有偏差,其积分产生的控制量总是用于消除稳态误差,并且控制功能不会停止,直到积分达到零。

(3)微分的控制功能与偏差的变化速度有关。

2.已知控制系统的结构图如下图所示,计算如下:s-1,简短回答1.控制系统的基本要求。

1)简要描述闭环控制系统的组成。

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1
一、单项选择题(本大题共15小题,每小题2分,共30分)在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填写在题
后的括号内。错选、多选或未选均无分。
 1. (2分)


 2. (2分)


 3. (2分)


 4. (2分)


 5. (2分)



 6. (2分)
2


 7.为了减小或消除误差,应该 () (2分)

o A:增加系统的型次,减小开环比例系数B:增加系统的型次,增大开环比例系数
o C:降低系统的型次,减小开环比例系数D:降低系统的型次,增大开环比例系数
 8.下面说法正确的是() (2分)

o
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

o
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

o
C:开环系统不一定有反馈回路,闭环系统有反馈回路

o
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

 9.当系统采用串联校正时,校正环节为Gc(s)=2s+1s+1,则该校正环节对系统性能的影响是() (2分)

o
A:减小开环幅值穿越频率ωc B:增大稳态误差C:减小稳态误差 D:稳态误差不变,加快响应速


 10. (2分)


 11. (2分)
3


 12. (2分)


 13. (2分)


 14.设系统的特征方程为D(s)=s3+s2+2=0,则此系统() (2分)

o A:稳定 B:临界稳定C:不稳定 D:稳定性不确定
 15.超前校正装置的最大超前相位角可趋近() (2分)

o A:-90°B:-45°C:45°D:90°
二、填空题(本大题共10小题,每小题1分,共10分)请在每小题的空格中填上正确答案,错填、不填均无分。
 1.通常我们把具有反馈的系统称为系统。 (1分)
 2.系统的稳态误差与系统开环传递函数的有关。 (1分)
 3.一个单位反馈系统的前向传递函数为Ks2+5s+4,则该闭环系统的特征方程为。 (1分)
 4.二阶系统在阶跃信号作用下,其超调量与有关。 (1分)
 5.当二阶系统特征方程的根为一对相等的负实根时,系统的阻尼比ζ=。 (1分)
 6. (1分)


 7.频率响应是系统对的稳态响应。 (1分)
 8. (1分)


 9.复数s=1+j的指数表示形式为。 (1分)
4

 10.整个闭环传递函数是由构成。 (1分)
三、简答题(本大题共5小题,每小题5分,共25分)
 1.在系统校正中,常用的性能指标有哪些? (5分)

 2.求拉氏反变换的方法有哪些? (5分)

 3.影响系统稳态误差的因素有哪些? (5分)

 4.在频率特性的图形表示方法中,常用的方法有哪几种? (5分)

 5.请简述拉氏变换的卷积定理。 (5分)

四、综合应用题(本大题共4小题,其中第31题8分,32-34每小题各9分,共35分)
 1. (9分)


 2. (9分)


 3. (9分)


4.
(9分)
5


一、单项选择题 (本大题共15小题,每小题2分,共30分)在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填写在题
后的括号内。错选、多选或未选均无分。
 1:
o 参考答案:B我的答案:

 2:
o 参考答案:A我的答案:
 参考解析:根据达朗贝尔原理可写出系统的微分方
程,然后进行拉氏变换求得传递函数。
 3:
o 参考答案:C我的答案:

 4:
o 参考答案:C我的答案:
 参考解析:由“在低频段是一条斜率为-20dB/dec
的渐近直线”知该系统含有积分环节,故其阶跃
输入的稳态误差为0。
 5:
o 参考答案:B我的答案:
 参考解析:K减小系统可以获得足够的稳定裕量,因
为闭环系统的实部没有发生变化,所以对快速性
无影响。
 6:
o 参考答案:D我的答案:

 7:

o 参考答案:B我的答案:
 参考解析:增加系统的型次和增大系统的开环比例
系数可以消除或减小稳态误差。
 8:
o 参考答案:A我的答案:
 参考解析:开环系统的输出对系统无控制作用,无
反馈回路,闭环系统的输出对系统有控制作用,
有反馈回路。
 9:
o 参考答案:D我的答案:
 参考解析:此校正为相位超前校正,它对系统性能
的作用是稳态误差不变,加快响应速度。
 10:
o 参考答案:C我的答案:
 参考解析:暂无解析
 11:
o 参考答案:B我的答案:
 参考解析:暂无解析

 12:
o 参考答案:A我的答案:
 参考解析:考核二阶系统的阶跃响应,当0<ζ<1
时,为欠阻尼;当ζ=1时,为临界阻尼;当ζ>
1时,为过阻尼。
 13:
o 参考答案:A我的答案:
 参考解析:要牢记各典型环节的传递函数,延时

 14:
6

o 参考答案:C我的答案:  参考解析:根据劳斯判据知,三阶系统的特征方程的系数有缺项,所以系统不稳定。  15: o 参考答案:D我的答案:
二、填空题 (本大题共10小题,每小题1分,共10分)请在每小题的空格中填上正确答案,错填、不填均无分。
 1: 参考答案:闭环
 2: 参考答案:结构和输入信号的形式
 3: 参考答案:

 4: 参考答案:阻尼比
 5: 参考答案:1
 6: 参考答案:0
 7: 参考答案:正弦输入
 8:
o 参考答案:0
 9:
o 参考答案:2ejπ/4
 我的答案:未作选择或解答
 10:
o 参考答案: 前向传递函数和开环传递函数
三、简答题 (本大题共5小题,每小题5分,共25分)
 1:
o 参考答案:在系统校正中,常用的性能指标按其类型可分为:
(1)时域性能指标,它包括瞬态性能指标(即上升时间、峰值时间、最大超调量、调整时间等)和稳态性能指标(即稳
态误差)。
(2)频域性能指标,它包括相位裕量、幅值裕量、频宽等。
 2:
o 参考答案:求拉氏反变换的方法:
(1)查表法;
(2)有理函数法;
(3)部分分式法。
 3:
o 参考答案:影响系统稳态误差的因素有系统的类型、开环增益和输入信号。
 4:
o 参考答案:在频率特性的图形表示方法中,常用方法有如下三种:
(1)对数坐标图或称伯德图;
(2)极坐标图或称乃奎斯特图;
(3)对数幅相图。
 5:
7

o 参考答案:
四、综合应用题 (本大题共4小题,其中第31题8分,32-34每小题各9分,共35分)
 1:
o 参考答案:

 2:
o 参考答案:

 3:
o 参考答案:

 4:
8

o 参考答案:
 我的答案:未作选择或解答

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