机电控制工程基础-期末复习资料答案

《机电控制工程基础》课程复习资料及参考答案适用类别：电大成人脱产、成人业余一、选择题：1.作为控制系统，一般（）AA．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（）BA.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（）BA.惯性环节B.反馈回路C. 积分环节D. PID调节器4.开环系统与闭环系统最本质的区别是（）AA. 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) ]=（）AA．22525ses-+B.2225sses-+C.2225sses+D.22525ses+6.L [ t2e-2t ] =（）CA.123()s-B.1a s a()+C.223()s+D.23s7.若F(s)=421s+，则Lim f tt→0()=（）BA. 4B. 2C. 0D. ∞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（）DA.5252s+B.ss216+C.12s-D.12s+9.线性系统与非线性系统的根本区别在于（）CA. 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()sin ()t x t x t t y t ω+⋅=，它是（ ）AA. 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（ ）CA ．积分环节 B. 微分环节 Ｃ．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（ ）DA ．系统的类型 B. 开环增益 Ｃ．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 A. 1051s + B. 2s C. 10251s s ()+ D. 2051ss +14. 图示系统的传递函数为（ ） B A. 1()1L R Cs ++ B. 211LCs RCs ++ C. 2()1L R Cs ++ D. 21L RCs ++15. 二阶系统的极点分别为s s 12054=-=-.,，系统增益为5，则其传递函数为（ ）BA. 2054(.)()s s -- B. 2054(.)()s s ++ C. 5054(.)()s s ++ D. 10054(.)()s s ++16. 二阶系统的传递函数为G(s)=341002s s ++,其无阻尼固有频率ωn 是（ ）BA. 10B. 5C. 2.5D. 2517. 已知系统的传递函数为2100(0.11)(54)s s s ++，则系统的开环增益以及型次为（ ）AA ．25，Ⅱ型 B. 100，Ⅱ型 C. 100，Ⅰ型 D. 25，0型18. 设单位反馈系统的开环传递函数为()(1)(2)KG s s s s =++，则系统稳定时的开环增益K 值的范围是（）DA ．0 < K< 2B ．K > 6C ．1 < K < 2D ．0 < K < 619. 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（ ）DA ．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（）CA．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()(10.5)sG ss s+=+，则系统的幅频特性为。

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γ和幅值裕量K g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、和。

快速性准确性4.M p表示了系统的，t d、t r及t s表征了系统的。

相对稳定性灵敏性5.传递函数表示系统，与外界输入无关。

本身的动态特性6.若二阶系统的无阻尼振荡频率为nω，当系统发生阻尼振荡时，其振荡频率为。

7.判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为，即系统的特征根必须全部在是系统稳定的充要条件。

负实根或负实部的复数根复平面的左半平面8.频率响应是系统对输入的稳态响应。

正弦9.频率特性包括和两种特性。

幅频相频10.某环节的传递函数为G(s)=e－2s，它是环节延时11.校正元件的作用是改善系统的性能。

控制12. 闭环环控制系统的基本工作原理是不断地 偏差并 偏差。

检测 纠正13. 当系统的传递函数10()1G s s =+时，其极点为 。

s=-114. 开环传递函数等于 通道的传递函数和 通道的传递函数的乘积。

前向 反馈15. 在伯德图上，幅值裕量表示为当系统和相频特性曲线达到 时幅值距零分贝线的距离。

-180o16. 极坐标图（Nyquist 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_______线；极坐标图上的负实轴对应于Bode 图上的_______线。

0分贝 -180o17. 二阶系统在阶跃信号作用下，其调整时间t s 与阻尼比、_____ __和____ ___有关。

误差带 无阻尼固有频率18. 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 19. 一个闭环系统的开环传递函数为()()(1)(21)K G s H s s s s =++，如果该系统稳定，则K 的取值范围为 。

0 < K < 1.520. 前向通道传递函数为()1K G s s =-，反馈为单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<ξ<1,ξ=0,ξ≥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<ξ<1时，输出响应为衰减振荡过程，稳态值为1；(2)ξ=0时，为不衰减振荡过程；(3)ξ≥1时，为非周期过程。

答案二：5. 简述相位裕量γ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：)(180c ωϕ+︒=γ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)K G s s Ts =+，其中K 为开环增益，T 为时间常数。

试问：答：当r( t ) = t 时，要减小系统稳态误差e ss 应调整哪个参数，为什么？ 当r( t ) = t 时，系统稳态误差11ss v e K K== 因此要减小e ss ，只有增大开环增益K （而与T 无关）8. 简述相位裕量K g 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K g 。

计算公式：1()()g g g K G j H j ωω= 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)=ωξωωnn n s s 2222++，试求最大超调量σp =9.6 %、峰值时间tp=0.2秒时的闭环传递函数的参数ξ和ωn 的值。

解： ∵σp =21e ξπξ-×100%=9.6%∴ξ= 0.6∵t p =πωξn 12-∴ωn =223.1410.210.6p t πξ==--19.6 rad/s2. 系统方框图如下，试画出其信号流图，并求出传递函数()()C s R s 。

解： 信号流图如下：应用梅森公式求传递函数：P 1=G 3G 2，P 2=G 1G 2L 1=-G 2H 1，L 2=-G 1G 2H 23. 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)G s s s s =++，()10H s =。

解：（1）系统特征方程：（2）（3）由劳斯稳定性判据：第一列元素全大于零，故系统稳定。