机电控制工程基础期末复习资料及参考答案.doc

1、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 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

2、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 A 225 25ses B. 22 25sses C. 22 25sses D. 225 25ses 6. L t2e-2t =（ ） C A. 123( )sB. 1as a( )C. 223( )sD. 23s7. 若 F(s)= 42 1s ，则 Limf tt0 ()=（ ） B 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. 5252s B. ss2 16C. 12s D.

3、12s 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 D. 线性系统在实际系统中普遍存在，而非线性系统在实际中存在较少 10. 某系统的微分方程为 25 ( ) 2 ( ) s i n ( )t x t x t t y t ，它是 （ ） A A. 线性时变系统 B. 线性定常系统 C. 非线性系统 D. 非线性时变系统 11. 某环节的传递函数为 ( ) 1G s Ts，它是（ ） C A积分环节

4、B. 微分环节 一阶积分环节 D. 一阶微分环节 12. 下面因素中，与系统稳态误差无关的是（ ） D A系统的类型 B. 开环增益 输入信号 D开环传递函数中的时间常数 13. 系统方框图如图示，则该系统的开环传递函数为（ ） D R ( s ) C ( s )1050s+12sA. 105 1s B. 2s C. 102 5 1s s( )D. 205 1ss 14. 图示系统的传递函数为（ ） B R LC u 2u 1A. 1( ) 1L R CsB. 2 1 1LCs RCsC. 2( ) 1L R Cs D. 2 1LRCs15. 二阶系统的极点分别为 s s1 20 5 4 .

5、, ，系统增益为 5，则其传递函数为（ ） B A. 205 4( . )( )s s B. 205 4( . )( )s s C. 505 4( . )( )s s D. 1005 4( . )( )s s 16. 二阶系统的传递函数为 G(s)= 34 1002s s ,其无阻尼固有频率 n 是（ ） B A. 10 B. 5 C. 2.5 D. 25 17. 已知系统的传递函数为2 100(0 .1 1)(5 4)s s s，则系统的开环增益以及型次为（ ） A A 25，型 B. 100，型 C. 100，型 D. 25， 0 型 18. 设单位反馈系统的开环传递函数为 ()( 1)(

6、 2 )KGs s s s ，则系统稳定时的开环增益 K 值的范围是（ ） D A 0 6 C 1 K 2 D 0 K 6 19. 利用奶奎斯特稳定性判据判断系统的稳定性时， Z=P-N 中的 Z 表示意义为（ ） D A开环传递函数零点在 S 左半平面的个数 B开环传递函数零点在 S 右半平面的个数 C闭环传递函数零 点在 S 右半平面的个数 D闭环特征方程的根在 S 右半平面的个数 20. 若要增大系统的稳定裕量，又不能降低系统的响应速度和精度，通常可以采用（ ） C A相位滞后校正 B提高增益 C相位超前校正 D顺馈校正 二、填空题： 1. 已知系统的传递函数为 10()(1 0.5 )

7、sGs ss ，则系统的幅频特性为 。 222100A ( ) 1 0.5 2. 对于最小相位系统而言，系统的相对稳定性是指，相位裕量和幅值裕量 Kg 都应该 大于零 。 3. 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 。 4. Mp 表示了系统的 相对稳定性 ， td、 tr 及 ts 表征了系统的 灵敏性 。 传递函数表示系统 本身的动态特性 ，与外界输入无关。 5. 若二阶系统的无阻尼振荡频率为 n ，当系统发生阻尼振荡时，其振荡频率为 。 21an 6. 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

8、须全部在 复平面的左半平面 是系统稳定的充要条件 7. 频率响应是系统对 正弦 输入的稳态响应。 8. 频率特性包括 幅频 和 相频 两种特性。 9. 某环节的传递函数为 G(s)=e 2s，它是 延时 环节 校正元件的作用是改善系统的 控制 性能。 10. 闭环环控制系统的基本工作原理是不断地 检测 偏差并 纠正 偏差。 11. 当系统的传递函数 10() 1Gs s 时，其极点为 s=-1 。 12. 开环传递函数等于 前向 通道的传递函数和 反馈 通道的传递函数的乘积。 在伯德图上，幅值裕量表示为当系统和相频特性曲线达到 -180 时 幅值距零分贝线的距离 。 13. 极坐标图（ Nyq

9、uist 图）与对数坐标图（ Bode 图）之间对应关系为：极 坐标图上的单位圆对应于 Bode图上的 _0 分贝 _线 ；极坐标图上的负实轴对应于 Bode 图上的 _-180 _线 。 14. 二阶系统在阶跃信号作用下，其调整时间 ts 与阻尼比、 _误差带 _ _和 _无阻尼固有频率 _有关。 15. 二阶系统的单位响应中，当阻尼比为零时，其振荡特性为 等幅振荡 。 16. 一个闭环系统的开环传递函数为 ( ) ( )( 1 ) ( 2 1 )KG s H s s s s ，如果该系统稳定，则 K 的取值范围为 0 K 1.5 17. 前向通道传递函 数为 () 1KGs s ，反馈为单

10、位负反馈的闭环系统，使其系统稳定的临界 K 值为 1 三、简答题 : 1. 什么是稳态误差，并分析其与系统结构（类型）的关系。 答： 控制系统的希望输出与实际输出之差；系统的结构不同，产生稳态误差不同（或系统的类别越高，误差越小） 2. 什么是频率响应？ 答： 系统对正弦信号或谐波信号的稳态响应 3. 什么是线性系统？ 答： 组成系统元件的特性均是线性的（ 3 分），其输入输出关系都能用线性微分方程描述。 4. 典型二阶系统（当 0 1, =0, 1 时）在单位阶跃输入信号作用下 的输出响应的特性是什么？（注：或用图示法说明也可） 答： 答案一： (1)0 1 时，输出响应为衰减振荡过程，稳态

11、值为 1； (2) =0 时，为不衰减振荡过程； (3) 1 时，为非周期过程。 答案二： 5. 简述相位裕量 的定义、计算公式，并在极坐标上表示出来。 答： 定义：是开环频率特性幅值为 1 时对负实轴的相位差值。即从原点到奈氏图与单位圆交点的连线与负实轴的夹角。 计算公式： )(180 c 在极坐标下表示为： 6. 已知各系统的零点 (o)、极点 (x)分布分别如图所示，请问各个系统是否有非主导极点，若有请在图上标出。 答： 无非主导极点； 非主导极点； 非主导极点 7. 已知系统开环传递函数 ()( 1)KGs s Ts ，其中 K 为开环增益， T 为时间常数。试问： 答： 当 r( t

12、 ) = t 时，要减小系统稳态误差 ess应调整哪个参数，为什么？ 当 r( t ) = t 时，系统稳态误差 11ss ve KK因此要减小 ess，只有增大开环增益 K（而与 T 无关） 8. 简述相位裕量 Kg 的定义、计算公式，并在极坐标上表示出来。 答： 在奈奎斯特图上，奈奎斯特图与负实轴交点处幅值的倒数，称幅值裕量 Kg。 计算公式： 1( ) ( )g ggK G j H j在极坐标上表示为： 四、计算题 : 1. 设系统的闭环传递函数为 G(s)= nn ns s22 22 ，试求最大超调量 p=9.6 %、峰值时间 tp=0.2 秒时的闭环传递函数的参数 和 n 的值。 解

13、： p= 21e 100%=9.6% = 0.6 tp= n 1 2 n=223.141 0.2 1 0.6pt 19.6 rad/s 2. 系统方框图如下，试画出其信号流图，并求出传递函数 ()()CsRs。 解： 信号流图如下： 应用梅森公式求传递函数： P1=G3G2， P2=G1G2 L1=-G2H1， L2=-G1G2H2 C sR s G G G GG H G G H( )( ) 3 2 1 22 1 1 2 213. 试判断具有下述传递函数的系统是否稳定，其中 G(s)为系 统的前向通道传递函数， H(s)为系统的反馈通道传递函数： 1()( 1)( 3)Gs s s s ， ( ) 10Hs 。 解： （ 1）系统特征方程： 1 ( ) ( ) 03 4 2 3 1 0 0G s H ssss （ 2） s3 1 3 s2 4 10 s1 0.5 0 s0 10 （ 3）由劳斯稳定性判据：第一列元素全大于零，故系统稳定。