1、專業好文檔機電控制工程基礎期末考試總復習資料機電控制工程基礎 試題一、填空(每小題3分，共30分) 一、填空題1傳遞函數的分母就是系統的_特征多項式_，分母多項式的根稱為系統的_極點_。2控制系統按其結構可分為_開環控制系統_、_閉環控制系統_、_復合控制系統_。3對控制系統的基本要求可歸結為_穩定性_、_準確性_和_快速性_。4單位階躍函數的拉普拉斯變換結果是_1/s_。5系統的穩態誤差與_ 系統的結構_和_外輸入_有關。6線性系統的特點是信號具有_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(或元件)的傳遞函數。8系統的頻率特性是由

2、描述的，稱為系統的_幅頻特性_；稱為系統的_相頻特性_。9根軌跡是根據系統_開環_傳遞函數中的某個參數為參變量而畫出的_閉環極點_根軌跡圖。10根據Nyquist穩定性判據的描述，如果開環是不穩定的，且有P個不穩定極點，那么閉環穩定的條件是：當由0時，的軌跡應該_逆時針_繞（1，）點_ P/2_圈。二、選擇題(每小題5分，共15分)11勞斯穩定判據能判斷( A )系統的穩定性。 A線性定常系統 B線性時變系統 C非線性系統 D任何系統12一階系統的傳遞函數為，則其時間常數為( C )。 A025 B4 C2 D113PI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(

3、共10分)14傳遞函數是物理系統的數學模型，但不能反映物理系統的性質，因而不同的物理系統不能有相同的傳遞函數。( 錯 )15某環節的輸出量與輸人量的關系為，K是一個常數，則稱其為比例環節。( 對 )16反饋控制系統是指正反饋。( 錯 )四、計算題(25分)已知一個n階閉環系統的微分方程為17寫出該系統的閉環傳遞函數；系統的閉環傳遞函數：18寫出該系統的特征方程；系統的特征方程：19當，時，試評價該二階系統的如下性能：、和。19各值如下： 五、(10分) 20已知系統動態結構圖如圖1所示，試求從到的傳遞函數及從到的傳遞函數。六、(10分) 21某電網絡系統結構如圖2所示，為輸入，為輸出，求該系統

4、的傳遞函數。機電控制工程基礎 試題 一、填空(每小題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(或元件)的傳遞函數。2三種基本的控制方式有_開環控制 閉環控制 復合控制_。3控制系統的穩態誤差大小取決于_系統結構參數 和_外輸入_。5若二階系統的阻尼比大于1，則其階躍響應_不會_出現超調，最佳工程常數為阻尼比等于_0707 _。6開環傳遞函數的分母階次為n，分子階次為m(nm)，則其根軌跡有_ n _條分支，其中，m條分支終止于_開環有限零點_，nm條分支終止于_無窮遠_。7單位脈沖函數的拉氏變換結果為_1_。8單位負反饋系統的開環傳遞

5、函數為G(s)，則閉環傳遞函數為_。9頻率特性是線性系統在_正弦_輸入信號作用下的（穩態）輸出和輸入之比。10實軸上二開環零點間有根軌跡，則它們之間必有_匯合點_點。二、選擇題(每小題5分，共15分)1一階系統的傳遞函數為，則其時間常數為( B )。 A025 B4 C2 D12已知線性系統的輸入sc(t)，輸出y(c)，傳遞函數G(s)，則正確的關系是( B )。3PI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(10分)1勞斯穩定判據能判斷線性定常系統的穩定性。(對 )2某二階系統的特征根為兩個具有負實部的共軛復根，則該系統的單位階躍響應曲線表現為等幅振蕩。(

6、錯 )3線性系統穩定，其開環極點一定均位于s平面的左半平面。( 錯 )四、(10分)設某系統可用下列一階微分方程五、(20分)單位反饋系統的開環傳遞函數為(1)要求系統穩定，試確定K的取值范圍。(2)要求系統特征根的實部不大于一1，試確定增益K的取值范圍。(1)閉環特征方程為：s(s+3)(s+5)十K0 應用勞斯穩定判據得：0<K<120(2)令sz一1代人上面閉環特征方程，得到新的特征方程為六、(15分)機電控制工程基礎 試題一、填空(每小題3分，共30分) 1極點 n 2反饋控制系統(或閉環控制系統) 3閉環極點 左半 4阻尼比 無阻尼自振蕩角頻率 5全部為正數 6n nm

7、7正弦輸入 8解析法 實驗法 9輸出量的拉氏變換 輸入量的拉氏變換10最小相位1傳遞函數階次為n的分母多項式的根被稱為系統的_，共有_個。2系統輸出全部或部分地返回到輸入端，此類系統稱為_。3線性系統穩定，其_均應在s平面的_平面。4二階閉環系統傳遞函數標準型為，其中稱為系統的_，為_。5用勞斯表判斷連續系統的穩定性，要求它的第一列系數_系統才能穩定。6開環傳遞函數的分母階次為n，分子階次為m(nm)，則其根軌跡有一條分支，和_條獨立漸近線。7頻率響應是系統在_信號下的穩態響應。 8建立控制系統數學模型的主要方法有_法和_法。 9在零初始條件下，_與_之比稱為線性系統(或元件)的傳遞函數。 1

8、0系統的對數幅頻特性和相頻指性有一一對應關系，則它必是_系繞。二、選擇題(每小題5分，共15分)1某二階系統的特征根為兩個純虛根，則該系統的單位階躍響應為(B )。 A單調上升 B等幅振蕩 C衰減振蕩 D振蕩發散2傳遞函數G(s)=1/s表示(B )環節。 A微分 B積分 C比例 D滯后3系統的穩定性取決于(C)。 A系統干擾的類型 B系統干擾點的位置 C系統閉環極點的分布 D系統的輸入三、判斷題(10分)1勞斯穩定判據只能判斷線性定常系統的穩定性，不可以判斷相對穩定性。(錯 )2閉環傳遞函數中積分環節的個數決定了系統的類型。( 錯 )3實際的物理系統都是非線性的系統。( 對 )四、(10分)

9、如圖所示的電網絡系統，其中ui為輸入電壓，uo為輸出電壓，試寫出此系統的微分方程和傳遞函數表達式。五、(20分)設系統的特征方程為：為使系統穩定，求K的取值范圍。應用勞斯穩定判據得：0K<30六、(15分)已知系統閉環傳遞函數為：,求系統的、及性能指標、。機電控制工程基礎 試題一、填空(每小題3分，共30分) 1.極點 零點2.閉環極點 左半 3.系統結構參數 無關 4.小 5.全部為正數6. n m nm 7.1 8.解析法 實驗法 9.輸出量的拉氏變換 輸人量的拉氏變換 10.分離點1.傳遞函數分母多項式的根被稱為系統的_，分子多項式的根被稱為系統的_.2.線性系統穩定，其_均應在s

10、平面的_平面。3傳遞函數只與_有關，與輸出量、輸人量_。4.慣性環節的慣性時間常數越_，系統快速性越好。5.用勞斯表判斷系統的穩定性，要求它的第一列系數_，系統才能穩定。6.開環傳遞函數的分母階次為n，分子階次為m（nm）則其根軌跡有_條分支，其中_條分支終止于開環有限零點，_條分支終止于無窮遠。7.單位脈沖函數拉氏變換結果為_。8建立控制系統數學模型的主要方法有_法和_法。9.在零初始條件下，_與_之比稱為線性系統(或元件)的傳遞函數。10.實軸上二開環極點間有根軌跡，則它們之間必有_點。二、選擇題（每小題5分，共15分）1勞斯穩定判據能判斷（A）系統的穩定性。 A線性定常系統 B線性時變系

11、統 C非線性系統 D任何系統2某二階系統的特征根為兩個互不相等的實數，則該系統的單位階躍響應曲線表現為（B）。 A單調衰減 B單調上升 C等頓振蕩D振蕩衰減3.系統的根軌跡（A）。A.起始于開環極點，終止于開環零點 B.起始于閉環極點，終止于閉環零點C.起始于閉環零點，終止于閉環極點 D.起始于開環零點，終止于開環極點三、判斷題(10分)1二階系統的超調量越大，則系統的快速性越差。( 錯 )2系統的傳遞函數和系統結構及外輸人有關。( 錯 )3系統穩態誤差不儀與系統的結構參數有關，與輸人無關。( 錯 )四、(15分)某單位負反憤系統的閉環傳遞函數為，試求系統的開環傳遞函數，并說明該系統是否穩定。

12、該系統的閉環極點均位于s平面的左半平面，所級系統穩定。五、(15分)巳知單位負反饋系統的開環傳遞函數為，為保證該系統穩定，試確定K的取值范圈。應用勞斯穩定判據得：0K3六、(15分)由實驗側得各最小相位系統的對數幅頻特性如下圖所示，試分別確定各系統的傳遞畝數。對于圖a： 對于圖b：機電控制工程基礎 試題一、選擇題（每小題5分，共15分）1.一階系統的傳遞函數為，則其時間常數為（ B）。A. 0.25 B. 4 C. 2 D. 12.已知線性系統的輸入sc(t)，輸出y(c)，傳遞函數G(s)，則正確的關系是( B )。3.PI校正為( A )校正。 A滯后 B超前 C滯后超前 D超前滯后二、判

13、斷題(10分)4.（ 錯 ）一個動態環節的傳遞函數乘以1/s，說明對該環節串聯了一個徽分環節。5.（ 正 ）某二階系統的調節時間和其特征根的虛部大小有關。虛部數值越大，動分節時間越短。6.（ 錯）一個線性定常系統是穩定的，則其閉環零點位于s平面的左半平面。三、填空(每小題4分，共40分) 7.G(s) H(s) 8. 9.單位圓 負實軸 10.系統結構參數 外輸人11.-0.5 0 -1 -0.4 12.差13.2w 90°14. 高頻 相頻 15. 開環控制 復合控制 16.07.負反飲結構的系統，其前向通道.上的傳遞函數為G(s)，反饋通道的傳遞H(s)，則該系統的開環傳遞函數為

14、_，閉環傳遞函數為_。8.單位階躍函數的拉氏變換結果是_。9.在Bode中，對數幅頻特性圖中的零分貝線對應于奈奎斯特圖中的_，對數相頻特性圖中的-1800線對應于奈奎斯特圖中的_。10.線性系統的穩態誤差取決于_和_。11.傳遞函數召的零點為_，極點為_。12.慣性環節的時間常數越大，系統的快速性越_。13.微分環節的傳遞函數為2s，則它的幅頻特性的數學表達式是_，相頻特性的數學表達式是_。14.頻率特性包括_特性和_特性。15.三種基本的控制方式有_、閉環控制和_。16.某單位負反箭系統的開環傳遞函數為，則此系統在單位位階躍輸人下的穩態誤差為_。四、(15分)17.典型的二階系統的單位階躍響

15、應曲線如下圖1所示，試確定系統的閉環傳遞函數。17.解 由系統階躍響應曲線有由聯立求解的則系統閉環傳遞函數為五、(10分)18.單位反饋系統的開環傳遞函數為(1)要求系統的閉環傳遞函數；(2)若要求閉環系統穩定，試確定K的取值范圍。（1）閉環傳遞函數為（2）應用勞斯穩定判據得0K12六、(10分)19.已知系統的特征方程如下，試判別系統的穩定性。六、根據勞斯穩定判據，得系統穩定。機電控制工程基礎 試題 一、選擇題(每小題5分，共15分)1. 勞斯穩定判據能判斷(A )系統的穩定性。 A.線性定常系統 B線性時變系統 C.非線性系統 D任何系統2. 某二階系統的特征根為兩個互不相等的實數，則該系

16、統的單位階躍響應曲線表現為(B )。 A.單調衰減 B單調上升 C.等幅振蕩 D振蕩衰減3系統的根軌跡( A)。 A.起始于開環極點，終止于開環零點 B起始于閉環極點，終止于閉環零點 C.起始于閉環零點，終止于閉環極點 D起始于開環零點，終止于開環極點二、判斷(共10分)4. 積分環節的幅頻特性，其幅值與頻率成正比關系。 ( 錯 )5. 適合于應用傳遞函數描述的系統可以是線性系統，也可以是非線性系統。 ( 錯 )6. I型系統的開環增益為10，系統在單位斜坡輸入作用下的穩態誤差為。 ( 錯)三、填空(每小題4分，共40分)7系統的開環傳遞函數為，則閉環特征方程為_。8對于單位負反饋系統，其開環

17、傳遞函數為G(s)，則閉環傳遞函數為_。9. 某單位負反饋系統的開環傳遞函數為，則此系統在單位階躍函數輸入下的穩態誤差為_0 _。10. 一階系統的傳遞函數為，其時間常數為_2_。11若二階系統的阻尼比為0.65，則系統的階躍響應為_衰減振蕩_。12負反饋結構的系統，其前向通道上的傳遞函數為G(s)，反饋通道的傳遞函數為H(s)，則該系統的閉環傳遞函數為_。13頻率特性是線性系統在_正弦信號_輸入作用下的穩態響應。14頻率特性包括_幅頻_特性和_相頻_特性。15單位脈沖函數的拉氏變換為_1_。16傳遞函數的零點為_ （-3 0），極點為 -2， -0.25_。四、(15分)17已知一階系統結構

18、圖如圖1所示。要求：(1)寫出系統的閉環傳遞函數(5分)；(2)要求系統閉環增益，調節時間，試確定參數K1，K2的值(10分)。圖117解：(1)由結構圖寫出閉環系統傳遞函數(2)令閉環增益，得：=0.5令調節時間，得：。五、(10分)18如圖2所示系統，求：(1)該系統的開環傳遞函數；(2)圖218(1)開環傳遞函數為：(2) 六、(10分)19對于圖3所示的系統，用勞斯穩定判據確定系統穩定時系數K的取值范圍。圖319解：列出勞斯表得閉環穩定的充要條件是：由此解得。機電控制工程基礎作業評講第2次第3章一、簡答 1. 單位階躍函數的拉普拉斯變換結果是什么？單位斜坡函數的拉氏變換結果是什么？答：

19、單位階躍函數的拉氏變換為Xr(s)=L1(t)=1/s單位斜坡函數的拉氏變換是Xr(s)=LAt=1/s22什么是極點和零點？答：高階系統傳遞函數一般可以表示為 （nm）式中：zi（i1，m）系統閉環傳遞函數的零點，又稱系統零點；pj（i1，n）系統閉環傳遞函數的極點，又稱系統極點。3. 某二階系統的特征根為兩個互不相等的實數，則該系統的單位階躍響應曲線有什么特點？答：特征根為兩個互不相等的實數的二階系統，則為過阻尼狀況。其時域響應必然包含兩個衰減的指數項，動態過程呈現非周期性，沒有超調和振蕩。4什么叫做二階系統的臨界阻尼？畫圖說明臨界阻尼條件下二階系統的輸出曲線。答：臨界阻尼(=1) 其時域

20、響應為 上式包含一個衰減指數項。c(t)為一無超調的單調上升曲線5動態性能指標通常有哪幾項？如何理解這些指標？答：動態性能指標通常有如下幾項：延遲時間 階躍響應第一次達到終值的50所需的時間。上升時間 階躍響應從終值的10上升到終值的90所需的時間；對有振蕩的系統，也可定義為從0到第一次達到終值所需的時間。峰值時間 階躍響應越過穩態值達到第一個峰值所需的時間。調節時間 階躍響到達并保持在終值誤差帶內所需的最短時間；有時也用終值的誤差帶來定義調節時間。超調量 峰值超出終值的百分比，即 在上述動態性能指標中，工程上最常用的是調節時間（描述“快”），超調量（描述“勻”）以及峰值時間。 6勞斯穩定判據

21、能判斷什么系統的穩定性？答：勞斯穩定判據能判斷線性系統的穩定性。7一階系統的階躍響應有什么特點？當時間t滿足什么條件時響應值與穩態值之間的誤差將小于52%？答：一階系統的單位階躍響應曲線是一條由零開始，按指數規律上升并最終趨于1的曲線。當t3T或4T時，響應值與穩態值之間的誤差將小于52%8在欠阻尼的情況下，二階系統的單位階躍響應有什么特點？答：在欠阻尼的情況下，二階系統的單位階躍響應的暫態分量為一振幅按指數規律衰減的簡諧振蕩時間函數。9阻尼比0時的二階系統有什么特點？答：無阻尼(0)其時域響應為 在這種情況下，系統的響應為等幅(不衰減)振蕩， 當0時，特征根將位于復平面的虛軸之右，其時域響應

22、中的e的指數將是正的時間函數，因而為發散的，系統是不穩定的。顯然，0時的二階系統都是不穩定的10已知系統閉環傳遞函數為：則系統的、n及性能指標、ts（5）各是多少？答：由標準傳遞函數得1/n20.25 2/n0.707解得n2 0.707由于0.707故4.3ts（5）3/(n)3/(0.707x2)2.12s三、已知一個n階閉環系統的微分方程為1. 寫出該系統的閉環傳遞函數；2. 寫出該系統的特征方程；3. 當，時，試評價該二階系統的如下性能：、和。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是高階系統的階躍響應。解： 1系統的閉環傳遞函數：2系統的特征方程：3各值如下： 四、某單位負反饋系統

23、的閉環傳遞函數為，試求系統的開環傳遞函數，并說明該系統是否穩定。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是控制系統的穩定性分析。解：系統的開環傳遞函數 系統的閉環傳遞函數為特征方程式為0即 勞斯行列表為 1 17 8 10 0 10由于勞斯陣的每一列系數符號都大于0，故該系統穩定。五、有一系統傳遞函數，其中Kk4。求該系統的超調量和調整時間；涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是二階系統的動態性能指標的計算。掌握二階系統標準形式的傳遞函數和動態性能指標的計算公式。解：系統的閉環傳遞函數為 與二階系統標準形式的傳遞函數對比得：(1) 固有頻率 (2) 阻尼比 由得 (3) 超調 (4)

24、調整時間 六、已知單位反饋系統開環傳函為，求系統的、n及性能指標、ts（5）。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是二階系統的動態性能指標的計算。掌握二階系統標準形式的傳遞函數和動態性能指標的計算公式。解：系統閉環傳遞函數為： 與二階傳遞函數的標準形式相比較，可知：100， 10，所以，系統為欠阻尼狀態所以，單位階躍響應的性能指標為：10.8(5%）0.6s七、 系統的特征方程為，試用勞斯判據判斷系統的穩定性。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是勞斯穩定判據。掌握勞斯穩定判據計算方法。解 計算勞斯表中各元素的數值，并排列成下表由上表可以看出，第一列各數值的符號改變了兩次，由2變成

25、1，又由1改變成9。因此該系統有兩個正實部的根，系統是不穩定的。八、某典型二階系統的單位階躍響應如圖所示。試確定系統的閉環傳遞函數。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是欠阻尼二階系統的動態性能指標。掌握欠阻尼二階系統的動態性能指標的基本知識，會分析欠阻尼時二階系統的單位階躍響應。解：首先明顯看出，在單位階躍作用下響應的穩態值為2，故此系統的增益不是1，而是2。系統模型為然后由響應的、及相應公式，即可換算出、。s由公式得：聯立求解得 ，所以有系統的閉環傳遞函數九、某系統開環傳遞函數為，分別求 r(t)l，t和()時的穩態誤差。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是典型輸入下系統的穩

26、態誤差。解：由開環傳函數為知它是開環放大系統的I型單位反饋系統，其穩態誤差系統可查表31得到：，相應得位置誤差為0，速度誤差為1，加速度誤差為機電控制工程基礎作業評講第3次第4章二、已知某系統的開環傳遞函數為，式中0，0。試求其根軌跡的分離點和會合點。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是根軌跡的分離點和會和點。在有根軌跡的實軸上，存在著兩個開環極點時，必然有一個分離點a。同樣，在有根軌跡的實軸上，存在兩個開環零點(包括無窮遠零點)時，必然有一個會合點b。當為a(a點的值)或b(b點的值)時，特征方程都將出現重根。這是兩者的共性。此外，分離點a的值，是其實軸根軌跡上的最大值；會合點b的值

27、，是其實軸根軌跡上的最小值。根據重根現象或的極值條件，都可以確定分離點和會合點的位置?！窘狻?由于 ，上式對s求導后得；代入式(4-9)，得 由此得分離點和會合點分別為 實際上，分離點和會合點也可能位于復平面上。由于根軌跡的對稱性，故在復平面上的分離點和會合點也必然對稱于實軸。三、設某系統的開環傳遞函數為，試計算其根軌跡的漸近線傾角。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是三階系統的根軌跡，無開環零點時漸近線傾角的計算?！窘狻?）三條根軌跡的起點分別為，；三條根軌跡的終點都在無窮遠(因)；2）實軸上的根軌跡位于0-1和-4-兩個區間； 3）在0-1區間有兩個起點，故必然有分離點，由得和。因

28、為在-1-4區間沒有根軌跡，故分離點應為。4）漸近線有條，它們的傾斜角為第5章三、最小相位系統的對數幅頻特性如下圖所示，試分別確定各系統的傳遞函數。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是由最小相位系統的對數幅頻特性求解系統的傳遞函數。目的掌握各典型環節的對數頻率特性曲線?！窘狻浚╝）、如圖系統傳遞函數為其中， 或所以傳遞函數。(b)（c）自作。其他舉例1：其他舉例2：四、試繪制具有下列開環傳遞函數的系統的波德圖。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是開環系統對數坐標頻率特性的繪制（繪制波德圖）。開環系統對數頻率特性曲線的繪制方法：先畫出每一個典型環節的波德圖，然后相加?！窘狻吭斠娊?/p>

29、材P139141。五、已知系統的開環傳遞函數為試用對數穩定判據判別系統的穩定性。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是對數頻率特性穩定判據。【解】繪制系統對數頻率特性曲線，如圖 所示因為振蕩環節的阻尼比為0.1，在轉折頻率處的對數幅頻值為由于開環有一個積分環節，需要在相頻曲線w0+處向上補畫/2角。根據對數判據，在L(w)³0的所有頻率范圍內，相頻j(w)曲線在-1800線有一次負穿越，且正負穿越之差不為零。因此，閉環系統是不穩定的。六、已知系統的開環傳遞函數為：試：1繪出對數漸近幅頻特性曲線以及相頻特性曲線； 2確定系統穩定裕度。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是用

30、頻率法綜合控制系統，掌握校正的基本概念，常用串聯校正環節的傳遞函數及特點。掌握串聯校正、反饋校正的具體方法?！窘狻吭撓到y是由積分、放大和兩個慣性環節串聯構成的（1） K=10 20lgK=20分貝 （2） 低頻為積分放大環節，在，K=20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 2L（）>0的范圍內，相頻特性在處沒有穿越，所以系統穩定 ，所以 =180= 七、已知最小相位系統開環對數頻率特性曲線如圖所示。試寫出開環傳遞函數 。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是系統的開環對數頻率特性。目的掌握各典型環節的對數頻率特性曲線?！?/p>

31、解】 1)、<1的低頻段斜率為-20，故低頻段為K/。增至1，斜率由-20轉為-40，增加-20，所以1應為慣性環節的轉折頻率，該環節為 。增至2，斜率由40轉為20，增加+20，所以2應為一階微分環節的轉折頻率，該環節為 。增到3，斜率由-20轉為-40，該環節為,>3，斜率保持不變。故系統開環傳遞函數應由上述各典型環節串聯組成，即 2)、確定開環增益K當=c時，A(c)=1 。所以 故 所以，機電控制工程基礎作業評講第4次第6章二、已知某單位反饋系統開環傳遞函數為,校正環節為繪制其校正前和校正后的對數幅頻特性曲線以及校正環節圖形與校正后的相角裕量 涉及的知識點及答題分析：這個題

32、的考核知識點是用頻率法綜合控制系統，掌握校正的基本概念，常用串聯校正環節的傳遞函數及特點。掌握串聯校正、反饋校正的具體方法。【解】 2） 三、什么是PI校正？其結構和傳遞函數是怎樣的？ 涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是PI校正的概念及其其結構和傳遞函數。【解】PI控制又稱為比例積分控制。其結構圖如圖所示： PI控制結構圖PI校正器的傳遞函數為式中，是積分時間常數。當時，的頻率特性為。 四、某單位負反饋系統的結構圖如圖所示。要求校正后系統在r(t)=t作用下的穩態誤差ess0.01，相位裕量45，試確定校正裝置的傳遞函數。涉及的知識點及答題分析：這個題的考核知識點是超前校正的計算。掌

33、握超前校正的一般步驟?！窘狻浚?）根據穩態誤差的要求，可計算出開環放大系數K100?，F取K=100。（2）根據取定的K值，作出未校正系統的開環對數頻率特性曲線。如下圖中L1, 所示?？捎嬎愠銎浯┰筋l率與相位裕量分別為系統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）選取校正環節。由于滿足穩態要求時，系統的相位裕量小于期望值，因此要求加入的校正裝置，能使校正后系統的相位裕量增大，為此可采用超前校正。（4）選取校正環節的參數。根據系統相位裕量的要求，校正環節最大相位移應為考慮到校正裝置對穿越頻率位置的影響，增加一定的相位裕量，取即 a=4設系統校正后的穿越頻率為

34、校正裝置兩交接頻率的幾何中點，得交接頻率為在交接頻率處，則有 T=0.011因此，校正環節的傳遞函數為為抵消超前校正網絡所引起的開環放大倍數的衰減，必須附加放大器，其放大系數為a=4（5）校驗校正后的結果。加入校正環節后系統的開環傳遞函數為校正后系統的相位裕量為:滿足給定要求。機電控制工程基礎 試題 一、填空(每小題3分，共30分)1傳遞函數階次為n的分母多項式的根被稱為系統的_，共有_個。2系統輸出全部或部分地返回到輸入端，此類系統稱為_。3傳遞函數與_有關，與輸出量、輸入量_。4慣性環節的慣性時間常數越_，系統快速性越好。5若二階系統的阻尼比大于1，則其階躍響應_出現超調，最佳工程常數為阻

35、尼比等于_。6開環傳遞函數的分母階次為n，分子階次為m(nm)，則其根軌跡有_條分支，其中m條分支終止于_，nm條分支終止于_。7單位負反饋系統的開環傳遞函數為G(s)，則閉環傳遞函數為_。8系統的動態性能指標主要有_，穩態性能指標為_。9根軌跡是根據系統傳遞函數中的某個參數為參變量而畫出的_根軌跡圖。10根據Nyquist穩定性判據的描述，如果開環是不穩定的，且有P個不穩定極點，那么閉環穩定的條件是：當由時，的軌跡應該_繞(-1，j0)點_圈。二、選擇題(每小題5分，共15分)1傳遞函數G(s)1/s表示( )環節。 A微分 B積分 C比例 D滯后2. 某二階系統的特征根為兩個互不相等的實數

36、，則該系統的單位階躍響應曲線表現為( )。 A單調衰減 B單調上升 C等幅振蕩 D振蕩衰減3. 已知線性系統的輸入z(f)，輸出y(f)，傳遞函數G(s)，則正確的關系是( )。三、判斷題(10分)1.某二階系統的特征根為兩個具有負實部的共軛復根，則該系統的單位階躍響應曲線表現為等幅振蕩。( )2.系統的傳遞函數與系統結構及外輸入有關。( )3反饋控制系統是指正反饋。( )四、(10分) 某電網絡系統結構如圖2所示，Ur為輸入，Uc為輸出，求該系統的傳遞函數。五、(15分) 某單位負反饋系統的閉環傳遞函數為試求系統的開環傳遞函數，并說明該系統是否穩定。六、(20分) 由實驗測得各最小相位系統的

37、對數幅頻特性如下圖所示，試分別確定各系統的傳遞函數。參考答案一、填空題1極點 2反饋控制系統(或閉環控制系統) 3系統結構參數 無關4小 5不會 O707 6n 開環有限零點 無窮遠7G(s)/(1十G(s) 8調節時問和超調量 穩態誤差 9開環 閉環極點 10逆時針 P 二、選擇題1B 2B 3B 三、判斷題 1錯誤 2錯誤 3錯誤四、五、該系統的閉環極點均位于s平面的左半平面，所以系統穩定。六、二、判斷1自動控制中的基本的控制方式有開環控制、閉環控制和復合控制。 正確2系統的動態性能指標主要有調節時間和超調量，穩態性能指標為穩態誤差。正確3如果系統的輸出端和輸入端之間不存在反饋回路，輸出量

38、對系統的控制作用沒有影響時，這樣的系統就稱為開環控制系統。 正確4凡是系統的輸出端與輸入端間存在反饋回路，即輸出量對控制作用能有直接影響的系統，叫做閉環系統。 正確5無靜差系統的特點是當被控制量與給定值不相等時，系統才能穩定。 錯誤6對于一個閉環自動控制系統，如果其暫態過程不穩定，系統可以工作。 錯誤7疊加性和齊次性是鑒別系統是否為線性系統的根據。 正確8線性微分方程的各項系數為常數時，稱為定常系統。 正確第1次作業一、填空1、系統輸出全部或部分地返回到輸入端，就叫做 。反饋2、有些系統中，將開環與閉環結合在一起，這種系統稱為 .。復合控制系統3、我們把輸出量直接式間接地反饋到 ，形成閉環參與

39、控制的系統，稱作 。 輸入端 閉環控制系統4、控制的任務實際上就是 ，使不管是否存在擾動，均能使 的輸出量滿足給定值的要求。 形成控制作用的規律；被控制對象。5、系統受擾動后偏離了原工作狀態，擾動消失后，系統能自動恢復到原來的工作狀態這樣的系統是 系統。 穩定 6、對于函數，它的拉氏變換的表達式為 。 7、單位階躍信號對時間求導的結果是 。 單位沖擊信號8、單位階躍函數的拉普拉斯變換結果是 。 9、單位脈沖函數的拉普拉斯變換為 。 110、的拉氏變換為 。 12、的原函數的初值= 0 ，終值= 1 13、已知的拉氏變換為，則初值=（ ）。 014、的拉氏變換為 。 15、若，則 。 若Lf(t

40、)= F(s)，則Lf (t-b)=、 。 e-bsF(s)若Lf(t)= F(s)，則Lf (t-3)=、 。 e-3sF(s)二、選擇1、的拉氏變換為（ ）。C A ； B ；C ；D 。2、的拉氏變換為，則為（ ）。CA ；B ；C ；D 。3、脈沖函數的拉氏變換為（ C ）A 0 ； B ；C 常數； D 變量4、，則（ ）。AA 5 ；B 1 ；C 0 ； D 。5、已知 ，其原函數的終值（ 4 ）A ； B 0 ； C 0.6 ； D 0.36、已知 ，其原函數的終值（ 3 ）A 0 ；B ；C 0.75 ；D 37、已知其反變換f (t)為（ 2 ）。 A ；B ；C ；D 。8

41、、已知，其反變換f (t)為（ ）。C A ；B ；C ；D 。9、 已知的拉氏變換為（ ）。CA ； B ；C ； D 。10、圖示函數的拉氏變換為（ 1 ）。 a 0 tA ； B ；C ；D 11、若=0，則可能是以下（ 3 ）。A ；B ；C ；D 。12、開環與閉環結合在一起的系統稱為 .AA復合控制系統；B開式控制系統；C閉和控制系統；D正反饋控制系統。13、在初始條件為零時，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的 B 。 A增益比；B傳遞函數；C放大倍數；D開環傳遞函數四 已知結構框圖如下圖所示，試寫出系統微分方程表達式。解：系統的微分方程如下： 第2次作業一、填空

42、1、描述系統在運動過程中各變量之間相互關系的數學表達式， 。叫做系統的數學模型2、在初條件為零時， ，與 之比稱為線性系統（或元件）的傳遞函數。 輸出量的拉氏變換；輸入量的拉氏變換3、自動控制系統主要元件的特性方程式的性質，可以分為 和非線性控制系統。 線性控制系統4、數學模型是描述系統瞬態特性的數學表達式，或者說是描述系統內部變量之間關系的數學表達式。5、如果系統的數學模型,方程是線性的，這種系統叫線性系統。6、傳遞函數反映系統本身的瞬態特性，與本身參數，結構有關，與輸入無關；不同的物理系統，可以有相同的傳遞函數，傳遞函數與初始條件無關。7、 環節的傳遞函數是 。慣性8、二階系統的標準型式為

43、 。 9、I型系統開環增益為10，系統在單位斜坡輸入作用下的穩態誤差e()為 。 0.1二、選擇1、 已知線性系統的輸入x(t)，輸出y(t)，傳遞函數G(s)，則正確的關系是 。BA ； B ； C ； D 。2、 設有一彈簧、質量、阻尼器機械系統，如圖所示，以外力f(t)為輸入量，位移y(t)為輸出量的運動微分方程式可以對圖中系統進行描述，那么這個微分方程的階次是：（ 2 ）A 1； B 2； C 3； D 43、二階系統的傳遞函數為 ；則其無阻尼振蕩頻率和阻尼比為（ 4 ）A 1 ， ； B 2 ，1 ； C 2 ，2 ； D ，14、表示了一個（ 1 ）A 時滯環節； B 振蕩環節； C 微分環節； D 慣性環節5、一階系統的傳遞函數為 ；其單位階躍響應為（ 2 ）A ； B ； C ；D 6、已知道系統輸出的拉氏變換為 ,那么系統處于（ 3 ）A 欠阻尼； B 過阻尼； C 臨界阻尼； D 無阻尼7、 某一系統的速度誤差為零，則該系統的開環傳遞函數可能是（ 4 ）A ； B；C； D；8、二階系統的傳遞函數為 ；則其無阻尼振蕩頻率和阻尼比為（ 3 ）（1）1 ， ；（2）2 ，1 ；（3）1 ，0.25 ；（4） ，三、系統的微分方程如下