机电控制工程基础课程综合练习2013秋 (2)

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1、机电控制工程基础综合练习-2013秋第一章习题 一、填空1.自动控制就是 人直接参与的情况下， 使生产过程的输出量按照给定的规律 。 2. 反馈控制系统通常是指 反馈。 3. 所谓反馈控制系统就是的系统的输出 地返回到输入端。 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 。 5.自动控制技术一大特点是能提高 。 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 过程不一定是衰减振荡。 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， 的 过程可能出现单调过程。 8 是指要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。 9 任何

2、物理系统的特性，精确地说都是 的，但在 范围内，可以将非线性特性线性化。 10 自动控制中的基本的控制方式有 、 和复合控制。 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。 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。 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。 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。 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。 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

3、作。 7叠加性和齐次性是鉴别系统是否为线性系统的根据。 8线性微分方程的各项系数为常数时，称为定常系统。 三、简答1什么是自动控制？ 2控制系统的基本要求有哪些？ 3什么是自动控制系统？ 4反馈控制系统是指什么反馈？ 5什么是反馈？什么是正反馈？什么是负反馈？ 6什么叫做反馈控制系统 7控制系统按其结构可分为哪3类？ 8举例说明什么是随动系统。 9自动控制技术具有什么优点？ 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？ 第二章习题 一、简答1什么是数学模型？2. 系统的闭环传递函数为，则闭环特征方程为？ 3什么是系统的传递函数？ 4单位负反馈系

4、统的开环传递函数为G(s)，则其闭环传递函数是什么？ 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？ 6微分环节和积分环节的传递函数表达式各是什么？ 7振荡环节包含两种形式的储能元件，并且所储存的能量相互转换，输出量具有振荡的性质。设振荡环节的输出量为xc，输入量为xr，其运动方程式和传递函数是什么？ 8单位负反馈系统的开环传递函数为该系统的闭环传递函数为？ 二、 判断 1 传递函数只与系统结构参数有关，与输出量、输入量无关。 2传递函数描述的系统是线性系统和非线性系统。 3. 微分环节传递函数为5s，则它的幅频特性的数学表达式是5，相频特性的数学表达式是- 90o。 4. 控制系

5、统的稳态误差大小取决于系统结构参数和外输入。 5.传递函数表示微分环节。 6在复数平面内，一定的传递函数有一定的零，极点分布图与之相对应。 7若一个动态环节的传递函数乘以1/s，说明对该系统串联了一个微分环节。 8设某系统阶微分方程：该系统的传递函数为： 9已知系统的动态结构图如图2所示，C(s)R(s)Q(s)M1(s)M2(s)M(s) 图2系统传递函数 ， 。 10 某环节的输出量与输入量的关系为，K是一个常数，则称其为惯性环节。 11.惯性环节的时间常数越大，则系统的快速性越好。 12系统的传递函数分母中的最高阶若为n，则称系统为n阶系统13已知线性系统的输入x(t)，输出y(t)，传

6、递函数G(s)，则。 14线性化是相对某一额定工作点进行的。工作点不同，得到线性化微分方程的系数也不同。 15若使线性化具有足够精度，调节过程中变量偏离工作点的偏差信号必须足够小。 16对于单位负反馈系统，其开环传递函数为G(s)，则闭环传递函数为。 三、设某系统可用下列一阶微分方程近似描述，在零初始条件下，试确定该系统的传递函数。 四、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。E(s)C(s)R(s)A(s)B(s)F(s) 图3 五、下图所示RC网络，输入为电压ur，输出为电压uc，求其传递函数。 六、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，uc为输出的系统微分方

7、程式。 七、如图所示的电网络系统，其中ui为输入电压，uo为输出电压，试写出此系统的微分方程和传递函数表达式。 第三章习题 一、填空1. 在 下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为线性系统（或元件）的 。2. 单位积分环节的传递函数为 。3一阶系统，则其时间常数为 。4系统传递函数为W(s)，输入为单位阶跃函数时，输出拉氏变换Y(s)为 。5单位负反馈系统开环传函为，系统的阻尼比=0.167、无阻尼自振荡角频率n为 ，调节时间ts（5）为 秒。6. 某二阶系统的特征根为两个纯虚根，则该系统的单位阶跃响应为 。7型系统 无静差地跟踪单位斜坡输入信号。 二、判断：1. 线性系统稳定，其闭环

8、极点均应在s平面的左半平面。 2. 用劳斯表判断连续系统的稳定性，当它的第一列系数全部为正数系统是稳定的。 3系统的稳定性取决于系统闭环极点的分布。 4. 闭环传递函数中积分环节的个数决定了系统的类型。 5. 若二阶系统的阻尼比大于1，则其阶跃响应不会出现超调，最佳工程常数为阻尼比等于0.707 。 6. 某二阶系统的特征根为两个具有负实部的共轭复根，则该系统的单位阶跃响应曲线表现为等幅振荡。 7最大超调量只决定于阻尼比。越小，最大超调量越大。 8单位阶跃函数的拉氏变换为1。 9若二阶系统的阻尼比为0-1之间，则系统的阶跃响应是衰减振荡 。 10单位脉冲函数的拉氏变换为0.5。 110型系统（

9、其开环增益为K）在单位阶跃输入下，系统的稳态误差为 12.的拉氏变换为。 13 某二阶系统的特征根为两个纯虚根，则该系统的单位阶跃响应为等幅振荡。 14. 若二阶系统的阻尼比为0.8，则系统的阶跃响应表现为等幅振荡。 15一阶系统的传递函数为，则其时间常数为2。 16.一阶系统的传递函数为，其时间常数为5。 17线性系统稳定的充分必要条件是：系统特征方程的根（系统闭环传递函数的极点）全部具有负实部，也就是所有闭环传递函数的极点都位于s平面的左侧。 18若二阶系统的阻尼比为0.65，则系统的阶跃响应为衰减振荡。 19二阶系统的两个极点均位于负实轴上，则其在单位阶跃信号输入下的输出响应为单调上升并

10、趋于稳态值。 20单位阶跃输入()时， 0型系统的稳态误差一定为0。 21某单位负反馈系统的开环传递函数为，则此系统在单位阶跃输入下的稳态误差为0。 22. 负反馈结构的系统，其前向通道上的传递函数为G(s)，反馈通道的传递函数为H(s)，则该系统的开环传递函数为G(s)H(s)，闭环传递函数为。 23. 微分环节的传递函数为ks，则它的幅频特性是k，相频特性是90o。 24某单位负反馈系统的开环传递函数为，则此系统在单位阶跃函数输入下的稳态误差不为0 。 25两个二阶系统具有相同的超调量，但是不一定具有相同的无阻尼自振荡角频率。 26线性系统稳定,其开环极点均位于s平面的左半平面。 27.

11、一个线性定常系统是稳定的，则其开环极点均位于s平面的右半平面。 28两个二阶系统具有相同的超调量，但不一定具有相同的阻尼比。 29某单位负反馈系统的开环传递函数为，则此系统为2型系统，它在单位阶跃函数输入下的稳态误差为5。 错误30. 二阶系统阻尼比越小，上升时间tr则越小；越大则tr越大。固有频率n越大，tr越小，反之则tr越大。 31.二阶系统的两个极点位于负实轴上，此二阶系统的阻尼比为1。 32负反馈结构的系统，其前向通道上的传递函数为，反馈通道的传递函数为，则该系统的开环传递函数为。 三、 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？ 2什么是

12、极点和零点？ 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？ 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。 5动态性能指标通常有哪几项？如何理解这些指标？ 6劳斯稳定判据能判断什么系统的稳定性？ 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将小于52%。？ 8在欠阻尼的情况下，二阶系统的单位阶跃响应有什么特点？ 9阻尼比0时的二阶系统有什么特点？ 10已知系统闭环传递函数为：则系统的、n及性能指标、ts（5）各是多少？ 四、已知一个欠阻尼、震荡幅度大且衰减缓慢的二阶系统， 绘制出这个系统的单位反

13、馈闭环结构图。 五、有一系统传递函数，其中Kk4。求该系统的超调量和调整时间； 六、已知单位反馈系统开环传函为，求系统的、n及性能指标、ts（5）。 七、 系统的特征方程为 试用劳斯判据判断系统的稳定性。 八、某典型二阶系统的单位阶跃响应如图所示。试确定系统的闭环传递函数。 八、某系统开换传递函数为，分别求 r(t)l，t和()时的稳态误差。 九、典型的二阶系统的极点为试1. 确定系统无阻尼自然频率和阻尼比；2. 确定系统的传递函数。 十、系统开环传递函数为：用劳斯稳定判据确定系数 A=0.6 时系统是否稳定。 十一、某单位负反馈系统的闭环传递函数为试求系统的开环传递函数，并说明该系统是否稳定

14、。 十二、单位负反馈系统的开环传递函数为，列出罗斯表并确定使系统稳定的参数k的取值范围。 第四章习题 一、 判断 1根轨迹法就是利用已知的开环极、零点的位置，根据闭环特征方程所确定的几何条件，通过图解法求出由0时的所有闭环极点。 2. 根轨迹是根据系统开环零极点分布而绘制出的闭环极点运动轨迹。 3系统的传递函数为，则该系统零点为2 ，极点为0，3。 4. 根轨迹是根据系统开环传递函数中的某个参数为参变量而画出的开环极点的 根轨迹图。 5开环传递函数的分母阶次为n，分子阶次为m(nm)，则其根轨迹有n条分支，其中m条分支终止于开环有限零点，n-m条分支终止于无穷远 。 6. 在开环系统中增加零点

15、，可使根轨迹向左方移动。 7. 在开环系统中增加极点，可使根轨迹向右方向移动。 8. 实轴上二开环极点间有根轨迹，则它们之间必有汇合点。 9. 实轴上二开环零点间有根轨迹，则它们之间必有汇合点。 10系统的根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点 。 11绘制根轨迹时，我们通常是从 0时的闭环极点画起，即开环极点是闭环根轨迹曲线的起点。起点数n就是根轨迹曲线的条数。 12系统的根轨迹起始于开环极零点，终止于开环极点。 13系统的开环传递函数为则该系统有2个极点，有2条根轨迹分支。14传递函数的极点为 0，1，0.5 。 15.开环对数幅频特性对数相频特性如图所示，当K增大时，L()下移不变。 二、

16、传递函数的零点，极点是什么？第五章习题 一、 判断 1频率特性是线性系统在三角信号输入作用下的稳态响应。 2. 系统的频率特性是由描述的，称为系统的幅频特性；称为系统的相频特性。 3对于实际的“低通”控制系统，在频率较低时，输入信号基本上可以原样地在输出端复现出来，而不发生严重失真。 4. 根据Nyquist稳定性判据的描述，如果开环是不稳定的，且有P个不稳定极点，那么闭环稳定的条件是：当w由-时，Wk(jw)的轨迹应该逆时针绕（-1，j0）点P圈。 5系统的频率特性可直接由G(j)=Xc(j)/Xr(j)求得。只要把线性系统传递函数G(s)中的算子s换成j，就可以得到系统的频率特性G(j)。

17、 6.根据Nyquist稳定性判据的描述，如果开环是不稳定的，且有P个不稳定极点，那么闭环稳定的条件是：当w由-时，Wk(jw)的轨迹应该顺时针绕（-1，j0）点P圈。 7.频率特性是线性系统在正弦输入信号作用下的稳态输出和输入之比。8.I型系统对数幅频特性的低频段是一条斜率为20db/dec的直线。 9比例环节的A(w)和j(w)均与频率无关。 10系统的频率特性是由描述的，称为系统的复合控制；称为系统的复合控制。11当w由0时，积分环节幅频特性与相频特性与频率无关，为一常值。 12时滞环节的幅相频率特性为一个以原点为圆心的圆。 13. 系统的对数幅频特性和相频指性有一一对应关系，则它必是最

18、小相位系统。 14凡是在s左半平面上没有极、零点的系统，称为最小相位系统， 15若系统的开环稳定，且在L(w)0的所有频率范围内，相频j(w)-1800，则其闭环状态是稳定的。 16.频率特性是指系统的幅频特性不包括系统的相频特性。 17对数频率特性是将频率特性表示在对数坐标中，对数坐标横坐标为频率w，频率每变化2倍，横坐标轴上就变化一个单位长度。 18微分环节的幅频特性，其幅值与频率成正比关系。 二、选择1、下列开环传递函数所表示的系统，属于最小相位系统的是（ ）。A ； B （T0）； C ；D 2、已知系统频率特性为 ，则该系统可表示为（ ）（1） ；（2）；（3） ；（4）3、下列开环

19、传递函数所表示的系统，属于最小相位系统的有 。 A ； B （T0）； C ； D；4、题图中RC电路的幅频特性为 。 A ； B ； C ； D 。5、理想微分环节对数幅频特性曲线是一条斜率为（ ）A ，通过=1点的直线； B -，通过=1点的直线；C -，通过=0点的直线； D ，通过=0点的直线6、开环对数幅频特性对数相频特性如图所示，当K增大时： 图A L()向上平移，不变； B L()向上平移，向上平移；C L()向下平移，不变； D L()向下平移，向下平移。三、最小相位系统的对数幅频特性如下图所示，试分别确定各系统的传递函数。 (a) (b) （c） 四、已知某最小相位系统传递函

20、数为参数： ，0 ， 绘制出系统的近似对数幅频特性曲线。 五、已知系统的开环传递函数为试用对数稳定判据判别系统的稳定性。 第六章习题 一、判断1PI校正为相位滞后校正。 2系统如图所示，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Gc(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，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。 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：，式中a1，baT2。 二、已知某单位反馈系统开环传递函数为,校正环节为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 三、什么是PI校正？其结构和传递函数是怎样的？ 16