开本1116《机电控制工程基础》期末复习资料20XX年田贞军.docx
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开本1116《机电控制工程基础》期末复习资料20XX年田贞军
开本1116《机电控制工程基础》期末复习资料--20XX年6月田贞军
电大1116《机电控制工程基础》12年春期期末考试总复习资料
机电控制工程基础试题
一、填空(每小题3分,共30分)一、填空题
1.传递函数的分母就是系统的_特征多项式__,分母多项式的根称为系统的_极点_。
2.控制系统按其结构可分为_开环控制系统__、_闭环控制系统__、_复合控制系统_。
3.对控制系统的基本要求可归结为_稳定性___、_准确性__和_快速性__。
4.单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是__1/s__。
5.系统的稳态误差与_系统的结构_和_外输入__有关。
6.线性系统的特点是信号具有_齐次性__性和__叠加性_性。
7.在零初始条件下,_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)的传递函数。
8.系统的频率特性是G(
j)描述的,G(j)称为系统的_幅频特性__;
六、(10分)
21.某电网络系统结构如图2所示,Ur为输入,Uc为输出,求该系统的传
递函数。
G(j)称为系统的_相频特性__。
9.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__闭环极点_根轨迹图。
10.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:
当绕点_P/2_圈。
二、选择题(每小题5分,共15分)
11.劳斯稳定判据能判断(A)系统的稳定性。
A.线性定常系统B.线性时变系统C.非线性系统 D.任何系统12.一阶系统的传递函数为
则其时间常数为(C)。
s
A.0.25 B.4 C.2 D.113.PI校正为(A)校正。
A.滞后 B.超前 C.滞后超前 D.超前滞后三、判断题(共10分)
14.传递函数是物理系统的数学模型,但不能反映物理系统的性质,因而不同的物理系统不能有相同的传递函数。
(错)
15.某环节的输出量与输人量的关系为
y(t)Kx(t),K是一个常数,则称
其为比例环节。
(对)
16.反馈控制系统是指正反馈。
(错)四、计算题(25分)
已知一个n阶闭环系统的微分方程为
a0yb1rb0rany(n)an1y(n1)a2y
(2)a1y17.写出该系统的闭环传递函数;系统的闭环传递函数:
Gb(s)b1sb0ansnan1sn1a1sa0
机电控制工程基础试题
一、填空(每小题3分,共30分)
1.在零初始条件下,_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)的传递函数。
2.三种基本的控制方式有_开环控制 闭环控制 复合控制_。
3.控制系统的稳态误差大小取决于_系统结构参数和____外输入__。
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.开环传递函数的分母阶次为n,分子阶次为m(n≥m),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__。
7.单位脉冲函数的拉氏变换结果为___1_。
8.单位负反馈系统的开环传递函数为G(s),则闭环传递函数为__。
9.频率特性是线性系统在_正弦__输入信号作用下的输出和输入之比。
10.实轴上二开环零点间有根轨迹,则它们之间必有_汇合点__点。
二、选择题(每小题5分,共15分)
18.写出该系统的特征方程;系统的特征方程:
ansnan1sn119.当
a1sa00
、
a01,a1,a2,ai0(i2)b10,b02,r(t)1(t)时,试评价该二阶系统的如下性能:
n、%、ts和y。
19.各值如下:
Gb(s)
1.一阶系统的传递函数为,则其时间常数为(B)。
A.0.25 B.4 C.2 D.1
2.已知线性系统的输入sc(t),输出y(c),传递函数G(s),则正确的关系是(B)。
2211s21s142
22n4n2
2/nts31
n3s
3.PI校正为(A)校正。
A.滞后 B.超前 C.滞后超前 D.超前滞后三、判断题(10分)
1.劳斯稳定判据能判断线性定常系统的稳定性。
(对)2.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。
(错)
3.线性系统稳定,其开环极点一定均位于s平面的左半平面。
( 错)四、(10分)
设某系统可用下列一阶微分方程
五、(10分)
12ylimY(s)limsGb(s)lim22s0s0s1
五、(20分)
单位反馈系统的开环传递函数为
20.已知系统动态结构图如图1所示,试求从U(s)到Y(s)的传递函数及从
N(s)到Y(s)的传递函数。
(1)要求系统稳定,试确定K的取值范围。
第1页共16页
1)闭环特征方程为:
s(s+3)(s+5)十K=0 应用劳斯稳定判据得:
0ω3,斜率保持不
ω增到ω3,斜率[-20]转为[-40],该环节为
3变。
故系统开环传递函数应上述各典型环节串联组成,即
涉及的知识点及答题分析:
这个题的考核知识点是用频率法综合控制系统,掌握校正的基本概念,常用串联校正环节的传递函数及特点。
掌握串联校正、反馈校正的具体方法。
【解】该系统是积分、放大和两个惯性环节串联构成的K=10 20lgK=20分贝
s1K(Gk(s)s(112s1)1
1s1)(3s1)11 1225
低频为积分放大环节,在1,K=20分贝处作-20dB/10倍频线
在10处作-40dB/10倍频线,在25处作
–60dB/10倍频线
2)、确定开环增益K
当ω=ωc时,A(ωc)=1。
所以
K(A(c)12c)211K121c1
c(故 K11
c)2(3c)21c1c2c11所以。
Gk(s)s(2c1(s1)121s1)(1
3s1)《机电控制工程基础》作业评讲第4次第6章二、已知某单位反馈系统开环传递函数为G0(s)10,校正环节为
s(2s1)Gc(s)(10s1)(2s1)(100s1)
(1)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
(c)
2.L>0的范围内,相频特性在处没有穿越,所以系统稳定
涉及的知识点及答题分析:
这个题的考核知识点是用频率法综合控制系统,掌握校正的基本概念,常用串联校正环节的传递函数及特点。
掌握串联校正、反馈校正的具体方法。
【解】
第6页共16页
系统校正前后的伯德图
幅值穿越频率相位裕量
c=。
c18090arctan10
显然,相位裕量不能满足要求。
选取校正环节。
于满足稳态要求时,系统的相位裕量小于期望值,因此要求加入的校正装置,能使校正后系统的相位裕量增大,为此可采用超前校正。
选取校正环节的参数。
根据系统相位裕量的要求,校正环节最大相位移应为
max45
考虑到校正装置对穿越频率位置的影响,增加一定的相位裕量,取
10(10s1) Gc(s)G0(s)
s(100s1)
(1)2)
max4510
maxarcsina1
a1(c)90tg110tg1100tg
三、什么是PI校正?
其结构和传递函数是怎样的?
涉及的知识点及答题分析:
这个题的考核知识点是PI校正的概念及其其结构和传递函数。
【解】PI控制又称为比例-积分控制。
其结构图如图所示:
即 a=4
设系统校正后的穿越频率为校正装置两交接频率的几何中点,得交接频率为
mc在交接频率处。
100c
1Ac1cc10
1aT
PI控制结构图
PI校正器的传递函数为
11(KpTis1)TisTis式中,Ti是积分时间常数。
当KP1时,GC(s)Gc(s)Kp则有T=
因此,校正环节的传递函数为
解得1,2,c
Gc(s)1
1的频率特性为
GC(j)1jTI。
jTI为抵消超前校正网络所引起的开环放大倍数的衰减,必须附加放大器,其放大系数为
a=4
校验校正后的结果。
加入校正环节后系统的开环传递函数为
Gc(s)G(s)校正后系统的相位裕量为:
100
(1)s
(1)
(1)四、某单位负反馈系统的结构图如图所示。
要求校正后系统在r(t)=t作用下的稳态误差ess≤,相位裕量γ≥45,试确定校正装置的传递函数。
涉及的知识点及答题分析:
这个题的考核知识点是超前校正的计算。
掌握超前校正的一般步骤。
【解】根据稳态误差的要求,可计算出开环放大系数K≥100。
现取K=100。
根据取定的K值,作出未校正系统的开环对数频率特性曲线。
如下图中L1,所示。
可计算出其穿越频率与相位裕量分别为
о
1满足给定要求。
机电控制工程基础试题
一、填空(每小题3分,共30分)
1.传递函数阶次为n的分母多项式的根被称为系统的_______________,共有______________个。
2.系统输出全部或部分地返回到输入端,此类系统称为______________。
3.传递函数与______________有关,与输出量、输入量______________。
4.惯性环节的惯性时间常数越______________,系统快速性越好。
5.若二阶系统的阻尼比大于1,则其阶跃响应______________出现超调,最佳工程常数为阻尼比等于______________。
6.开环传递函数的分母阶次为n,分子阶次为m(n≥m),则其根轨迹有______________条分支,其中m条分支终止于______________,n-m条分支终止于______________。
7.单位负反馈系统的开环传递函数为G(s),则闭环传递函数为______________。
8.系统的动态性能指标主要有______________,稳态性能指标为______________。
9.根轨迹是根据系统——传递函数中的某个参数为参变量而画出的
第7页共16页
______________根轨迹图。
10.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ω-∞→∞时,Wk(jk)的轨迹应该______________绕(-1,j0)点______________圈。
二、选择题(每小题5分,共15分)
1.传递函数G(s)=1/s表示( )环节。
A.微分 B.积分 C.比例 D.滞后
2.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表现为( )。
A.单调衰减 B.单调上升 C.等幅振荡 D.振荡衰减3.已知线性系统的输入z(f),输出y(f),传递函数G(s),则正确的关系是( )。
6.对于一个闭环自动控制系统,如果其暂态过程不稳定,系统可以工作。
错误
7.叠加性和齐次性是鉴别系统是否为线性系统的根据。
正确8.线性微分方程的
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