1、機械工程控制基礎A卷參考答案一填空題:(每空1分,共30分)1. 構成控制系統的基本環節通常有1. 給定環節、2. 比較環節、3. 放大環節、4. 執行環節、5.控制環節、6.被控對象、7.反饋環節（或測量環節）。2. 理論上而言，零型伺服控制系統適用于對8. 線位移或角位移信號進行跟蹤；I型伺服系統適用于對9. 線速度或角速度信號進行跟蹤；II型伺服系統適用于對10. 線加速度或角加速度信號進行跟蹤。3. 系統的時間響應中，與傳遞函數極點對應的響應分量稱為11. 動態分量、與輸入信號極點對應的響應分量稱為12. 穩態分量。4.傳遞函數中的基本環節按性質可分為五類，即13.比例環節 、14.

2、微分環節、15. 慣性環節 、16. 積分環節 、17. 延遲環節。5. 時域分析方法中，常使用的性能指標有：18.延遲時間、19.上升時間、20.峰值時間、21.調節時間、22.最大超調量、23.穩態誤差（或偏差）。6.經典控制理論中，常使用的校正方式有：24. 串聯校正、25.反饋校正、26.前饋校正。7.伯德圖(Bode)用27.對數幅頻特性坐標系和28.半對數相頻特性坐標系分別描述系統的幅頻特性和相頻特性。8. 奈奎斯特穩定性判據中N=Z-P，Z代表特征函數在右半平面的29.零點數、P代表特征函數在右半平面的30.極點數。二.用等效變換法求如下系統傳遞函數C(S)/R (S):(12分

3、)答案為：三.質量-彈簧-阻尼系統，試求在作用力F作用下，質量塊M的位移方程:(8分)答案：牛頓定律： 可得四.已知系統的特征方程為，使用勞斯判據判斷系統的穩定性:(10分)答案： 1 10 24 5 20 6 24 0（）-à 24 -à第一列系數出現0，用一個小正數代替，上下元素符號相同，表示有一對純虛根存在，則認為有一次變號此例解得根為：±2j，-2，-3。故系統不穩定，并且有兩個不穩定的特征根。五. 設系統如圖所示。如果要求系統的超調量等于，峰值時間等于0.8s，試確定增益K1和速度反饋系數Kt 。同時，確定在此K1和Kt數值下系統的上升時間和調節時間。（

4、25分）答案：由圖示得閉環特征方程為-5分即 ， 由已知條件 -5分解得 -5分于是 -5分 -5分 解畢。六. 某最小相位系統的漸近對數幅頻特性曲線如圖五所示，試求在時，系統的穩態誤差和相角裕度的值。(15分)解： ， 由 ，得 又 結束機械工程控制基礎B卷參考答案一、判斷題（共15分）1.兩系統傳遞函數分別為。調整時間分別為 和，則有（A ）。（A）>（B）< （C）=（D）；2. . 系統的穩定性取決于（C ）（A）系統的干擾（B）系統的干擾點位置（C）系統傳遞函數極點分布（D）系統的輸入3.某單位反饋系統開環傳遞函數，當輸入為時，系統穩態誤差為（ C ）。 （A）0 （B）

5、 （C）0.01 （D）100；4. 某串聯校正裝置的傳遞函數為，則它是一種(B )。 （A）滯后校正 （B）超前校正 （C）超前滯后校正 (D) 比例校正；5. 某系統傳遞函數為, 其極點是（B ）。 （A）10， 100 （B）1，1000 (C) 1， 1000 （D）10， 100；二.求如下系統傳遞函數C(S)/R (S):(15分)三. 設系統如圖所示。如果要求系統的超調量等于，峰值時間等于0.8s，試確定增益K1和速度反饋系數Kt 。同時，確定在此K1和Kt數值下系統的上升時間和調節時間。（15分）答案：由圖示得閉環特征方程為-5分即 ， 由已知條件 -3分解得 -2分于是 -2

6、分 -3分 解畢。四.已知系統的特征方程為，使用勞斯判據判斷系統的穩定性:(10分)答案： 1 10 24 5 20 6 24 0（）-à 24 -à第一列系數出現0，用一個小正數代替，上下元素符號相同，表示有一對純虛根存在，則認為有一次變號此例解得根為：±2j，-2，-3。故系統不穩定，并且有兩個不穩定的特征根。五、 系統開環頻率特性如圖6所示,且P=0，試用奈奎斯特判據分析閉環系統的穩定性。（10分）解 圖給出的是w Î(-，0)的幅相曲線，而w Î(0，+)的幅相曲線與題給曲線對稱于實軸，如右圖所示。因為n = 1，故從w = 0的對應點

7、起逆時針補作p/2，半徑為無窮大的圓弧。在(-1，j0)點左側，幅相曲線逆時針、順時針各穿越負實軸一次，故N+ = N - = 1，N = N+ - N - = 0 因此，s右半平面的閉環極點數 z = p - 2N = 0 ，閉環系統穩定。六、 已知單位反饋系統的開環傳遞函數（20分）1 試畫出開環傳遞函數的BODE圖 （10分）2 試求系統的相角裕度和穩定性（10分）解 由題給傳遞函數知，系統交接頻率依次為1，2，10，20。低頻漸近線斜率為-20，且過(1，40dB)點。系統相頻特性按下式計算作系統開環對數頻率特性于圖 （-10分）由對數幅頻漸近特性A(wc) = 1求得wc的近似值為再

8、用試探法求j(wg) = -180°時的相角穿越頻率wg，得 wg = 13.1 -3分系統的相角裕度和幅值裕度分別為 -2分七、復合校正隨動系統框圖如下，求：系統等效為單位反饋系統時，其開環傳遞函數表達式，并求前饋環節的傳遞函數Gr（s）應為何種型式，方能使系統等效為II型系統（15分）。解： -8分-5分時，即包含微分環節時，可使系統等效為II型系統。-2分結束 機械工程控制基礎C卷參考答案一、判斷題（共15分） 1. 只有穩定的系統，才存在穩態誤差。（對） 2. 振蕩環節一定是二階環節，但二階環節不一定是振蕩環節。（對） 3. 傳遞函數的分母反映了系統的固有特性，傳遞函數的分子

9、反映了系統與外界的關系。（對） 4. 系統的穩定性與外界無關，但系統的穩態誤差與外界有關。（對） 5. 線性系統傳遞函數的零點、極點和放大系數，決定了系統的瞬態性能和穩態性能。（對） 6. 開環傳遞函數無量綱。（對） 7. 自由響應即是瞬態響應。（不對） 8. 臨界阻尼的二階系統，可分解為兩個一階環節的并聯。（不對） 9. 穩態偏差只與系統的特性有關，與系統的輸入信號無關。（不對） 10.頻率特性的量綱，等于傳遞函數的量綱。（對） 11.用頻率特性，可求出系統在諧波輸入作用下的瞬態響應。（不對） 12.非最小相位系統，必是不穩定的系統。（不對） 13.開環不穩定，閉環卻可穩定；開環穩定，閉環必

10、穩定。（不對） 14.延時環節是線性環節，對穩定性不利。 （對） 15.對反饋控制系統而言，原則上，誤差不可避免。（對）二.用等效變換法求如下系統傳遞函數C(S)/R (S):(15分)答案為：三. 設系統如圖所示。如果要求系統的超調量等于，峰值時間等于0.8s，試確定增益K1和速度反饋系數Kt 。同時，確定在此K1和Kt數值下系統的上升時間和調節時間。（15分）答案：由圖示得閉環特征方程為-5分即 ， 由已知條件 -5分解得 -5分于是 -5分 -5分 解畢。四.已知系統的特征方程為，使用勞斯判據判斷系統的穩定性:(10分)答案： 1 10 24 5 20 6 24 0（）-à 24 -à第一列系數出現0，用一個小正數代替，上下元素符號相同，表示有一對純虛根存在，則認為有一次變號此例解得根為：±2j，-2，-3。故系統不穩定，并且有兩個不穩定的特征根。五、系統結構圖如下。已知傳遞函數 ,今欲采用加負反饋的辦法，在單位階躍輸入作用下，將調節時間減小為原來的0.1倍，并保證總放大倍數不變。試確定參數Kh和K0的數值。（15分）解：因調節時間為T的單值函數，而的T=0.2S閉環后的T=0.02S, 閉環后的T=0.02S= 則Kh=0.9 *K0=10