液压气动.docx
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液压气动
控制工程基础期末试题(A)
一、单项选择题(本大题共10小题,每小题2分,,共20分)
1.如果系统中加入一个微分负反馈,将使系统的超调量σp( )
A.增加 B.减小 C.不变 D.不定
2.运算放大器具有_____的优点。
( )
A.输入阻抗高,输出阻抗低 B.输入阻抗低,输出阻抗高
C.输入阻抗高,输出阻抗高 D.输入、输出阻抗都低
3.在伯德图中反映系统抗高频干扰能力的是( )
A.低频段 B.中频段 C.高频段 D.无法反映
4.设开环系统频率特性G(jω)= ,当ω=1rad/s时,其频率特性幅值M
(1)=( )
A. B.4 C. D.2
5.设开环传递函数G(s)H(s)= ,α>0,K>0,随着K增大,闭环系统
( )
A.相对稳定性变差,快速性不变 B.相对稳定性变好,快速性不变
C.相对稳定性不变,快速性变好 D.相对稳定性变差,快速性变差
6.对于一阶、二阶系统来说,系统特征方程的系数都是正数是系统稳定的( )
A.充分条件 B.必要条件
C.充分必要条件 D.以上都不是
7.开环传递函数为G(s)H(s)=, 则实轴上的根轨迹为( )
A.〔-4,∞) B.〔-4,0〕
C.(-∞,-4) D. 〔0,∞〕
8.进行串联滞后校正后,校正前的穿越频率ωc与校正后的穿越频率 的关系,通常是( )
A.ωc= B.ωc> C.ωc< D.ωc与 无关
9.PID控制规律是____控制规律的英文缩写。
( )
A.比例与微分 B.比例与积分
C.积分与微分 D.比例、积分与微分
10.比例环节的频率特性相位移θ(ω)=( )
A.90° B.-90° C.0° D.-180°
二、填空题(本大题共10小题,每小空1分,共15分)
1.根轨迹全部在根平面的__________部分时,系统总是稳定的。
2.设系统的频率特性G(jω)=R(ω)+JI(ω),则相频特性∠G(jω)=__________。
3.随动系统中常用的典型输入信号是__________和__________。
4.超前校正装置的最大超前角处对应的频率ωm=__________。
5.根据系统给定值信号特点,控制系统可分为__________控制系统、__________控制系统和程序控制系统。
6.一个系统的控制作用能否对系统的所有状态产生影响,从而能对系统的状态实现控制,称为__________。
7.系统渐近稳定的充分必要条件是闭环控制系统传递函数的__________都具有__________。
8.信号流图中,节点可以把所有_______的信号叠加,并把叠加后的信号传送到所有的_____。
9.增加极点对系统的__________性能是不利的。
10.剪切频率ωc不仅影响系统的__________还影响动态过程的__________。
三、简答题(本大题共4小题,每小题5分,共20分)
1.试写出闭环频率特性性能指标。
2.简述何为全局稳定性,何为局部稳定性?
3.设开环传递函数G(s)= ,试说明开环系统频率特性极坐标图的起点和终点。
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?
四、计算题(本大题共3小题,每小题15分,共45分)
1.某系统闭环传递函数为φ(s)= ,当输入为r(t)= sin( t+45°)时,试用频率特性的概念求其稳态输出yss(t)。
2.已知某单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(s)= ,绘制奈奎斯特曲线,判别系统的稳定性;并用劳斯判据验证其正确性。
3.系统方框图如下,试画出其信号流图,并求出传递函数 。
控制工程基础期末试题(A)答案
一、单项选择题(本大题共10小题,每小题2分,共20分)
1.B 2.A 3.C 4.C 5.A
6.C 7.B 8.B 9.D 10.C
二、填空题(本大题共10小题,每小空1分,共15分)
1.左半 2 tg-1 3.斜坡函数,抛物线函数4. 5.恒值,随动6.系统可控性问题
7.全部极点,负实部 8.输入支路,输出支路 9.动态 10.相位裕量,调整时间
三、简答题(本大题共4小题,每小题5分,共20分)
1.闭环频率特性性能指标有:
(1)谐振峰值Mr;
(2)谐振频率ωr;
(3)截止频率ωb;
(4)频带宽度0~ωb。
2.全局稳定是指系统无论在怎样的外力或扰动的作用下,只要这些外力消除,系统将能恢复到平衡状态的过程。
局部稳定性是指系统在外力或扰动力的作用下,若系统在某一范围内运动时稳定,超过该范围时系统将不稳定,这种特性叫局部稳定性。
3.G(s)化成时间常数表示形式:
G(s)=
G(jω)=
G(jω)极坐标图起点:
(0.2,j0)
G(jω)极坐标图终点;(0,j0), ∠G(jω)=-180°
|G(jω)|=0。
4.
(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。
(注:
或用图示法说明也可)
四、计算题(本大题共3小题,共45分)
1.求G(jω)=
|G(jω)
输出幅值:
y0=
输出初相位:
2.
(1)G(jω)= 该系统为Ⅱ型系统
ω=0+时,∠G(jω)=-
当a 时,∠G(jω)=-
当a 时,∠G(jω)=-
两种情况下的奈奎斯特曲线如下图所示;
(2)系统的闭环特征多项式为D(s)=s2+as+1,D(s)为二阶,a>0为D(s)稳定的充要条件,与奈氏判据结论一致。
3.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
控制工程基础期末试题(B)
一、单项选择题(每小题2分,共20分)
1.对于欠阻尼的二阶系统,当阻尼比ξ保持不变时,( )
A.无阻尼自然振荡频率ωn越大,系统的峰值时间tp越大
B.无阻尼自然振荡频率ωn越大,系统的峰值时间tp越小
C.无阻尼自然振荡频率ωn越大,系统的峰值时间tp不变
D.无阻尼自然振荡频率ωn越大,系统的峰值时间tp不定
2.开环传递函数为G(s)H(s)= ,则实轴上的根轨迹为( )
A.〔-1,∞〕 B.〔-3,-1〕 C.(-∞,-3) D.〔0,∞〕
3.在伯德图中反映系统抗高频干扰能力的是( )
A.低频段 B.中频段 C.高频段 D.无法反映
4.由电子线路构成的控制器如图,它是( )
A.超前校正装置
B.滞后校正装置
C.滞后—超前校正装置
D.超前—滞后校正装置
5.进行串联超前校正后,校正前的穿越频率ωc与校正后的穿越频率ω′c的关系,通常是( )
A.ωc=ω′c B.ωc>ω′c C.ωc<ω′c D.ωc与ω′c无关
6.设开环系统的频率特性G(jω)= ,当ω=1rad/s时,其频率特性幅值M
(1)=( )
A.2 B. C.4 D.
7.比例环节的频率特性相位移θ(ω)=( )
A.90° B.-90° C.0° D.-180°
8.PI控制规律指的是( )
A.比例、微分 B.比例、积分
C.积分、微分 D.比例、积分、微分
9.系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的( )
A.充分条件 B.必要条件 C.充分必要条件 D.以上都不是
10.随动系统中常用的输入信号是斜坡函数和( )
A.阶跃函数 B.脉冲函数 C.正弦函数 D.抛物线函数
二、填空题(每小题2分,共20分)
1.根据控制系统元件的特性,控制系统可分为______ 控制系统、______控制系统。
2.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______。
3.信号流图中,节点可以把所有____的信号叠加,并把叠加后的信号传送到所有的____。
4.用频域法分析控制系统时,最常用的典型输入信号是_______。
5.超前校正装置的最大超前角所对应的频率ωm= 。
6.二阶振荡环节的谐振频率ωr与阻尼系数ξ的关系为ωr=______。
7.剪切频率ωc不仅影响系统的__________还影响动态过程的__________。
8.如果根轨迹位于实轴上两个相邻的开环极点之间,则在这两个极点间必定存在______。
9.在系统开环传递函数中增加极点,对系统的_______性能是不利的。
10.如果要求系统的快速性好,则______应距离虚轴越远越好。
三、名词解释(每小题2分,共10分)
1.反馈控制系统
2.稳定性
3.局部反馈校正
4.最小相位系统
5.主导极点
四、简答题(每小题4分,共20分)
1.试写出闭环频率特性性能指标。
2.在0<ξ<1,ξ=0,ξ≥1三种情况下,标准二阶系统的单位阶跃响应特性分别是什么?
3.试说明惯性环节G(s)= 的频率特性,并画出其频率特性的极坐标图。
4.设开环传递函数G(s)= ,试说明开环系统频率特性极坐标图的起点和终点。
5.试写出PID控制器的传递函数。
五、计算题(每小题10,共30分)
1.设系统的闭环传递函数为Gc(s)= ,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。
2.系统方框图如下,试画出其信号流图,并求出传递函数 。
3.设控制系统的开环传递函数为
G(s)=
试绘制该系统的根轨迹,并求出使系统稳定的K值范围。
控制工程基础期末试题(B)答案
一、单选择题(每小题2分,,共20分)
1.B 2.B 3.C 4.A 5.C 6.B 7.C 8.B 9.C 10.D
二、填空题(每小题2分,共20分)
1.线性,非线性 2.准确性 3.输入支路,输出支路 4.正弦函数 5.
6.ωn 7. φ(t)X(0)+∫t0φ(t-τ)Bu(τ)dτ 8.分离点 9.动态 10.闭环极点
三、名词解释(每小题2分,共10分)
1.反馈控制系统根据被控量与给定值的偏差进行调节,最后使系统消除偏差,达到被控量等于给定值的目的,是一种闭环控制系统。
2.系统在扰动消失后,由初始偏差状态恢复到原来平衡状态的性能。
3.校正装置Gc(s)反并接在前向通道的一个或几个环节的两端,形成局部反馈回路。
4.开环传递函数的极点和零点均位于s左半平面的系统,称为最小相位系统。
5.离虚轴最近的闭环极点对系统的动态性能影响最大,起着决定性的主导作用,称为主导极点。
四、1简答题(每小题4分,共20分)
1.闭环频率特性性能指标有:
(1)谐振幅值Mr;
(2)谐振频率ωr;
(3)截止频率ωb;
(4)频带宽度0~ωb。
2.
(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,输出响应为等幅振荡过程;
(3)ξ≥1时,输出响应为非周期过程。
(注:
或用图示说明也可)
3.惯性环节G(s)= 的频率特性为:
G(jω)=
(ω)=-tg-1ωΤ
惯性环节频率特性的极坐标图如下图所示
4.将G(s)化成时间常数表示形式:
G(s)=
G(jω)=
G(jω)极坐标图起点:
(0.5,j0)
G(jω)极坐标图终点:
(0,j0), ∠G(jω)=-180°, |G(jω)|=0
5.PID控制器的传递函数为G(s)=Kp[1+ +Tds]。
五、计算题(每小题10分,共30分)
1.∵σp= ×100%=9.6%
∴ξ=0.6
∵tp=
∴ωn= 19.6rad/s
2.信号流图如下:
应用梅森公式求传递函数:
P1=G1G2G3G4G5, L1=-G1G2G3G4, L2=-G2G3H1, L3=-G3G4H2
3.
(1)根轨迹的起点、终点及分支数:
三条根轨迹分支的起点分别为s1=0,s2=-2,s3=-4;终点为无穷远处。
(2)实轴上的根轨迹:
实轴上的0至-2和-4至-∞间的线段是根轨迹。
(3)渐近线:
渐近线的倾角分别为±60°,180°。
渐近线与实轴的交点为
σa= =-2
(4)分离点:
根据公式 =0, 得:
s1=-0.85,s2=-3.15因为分离点必须位于0和-2之间,可见s2不是实际的分离点,s1=-0.85才是实际分离点。
(5)根轨迹与虚轴的交点:
ω1=0, K=0; ω2,3=±2 , K=48
根据以上结果绘制的根轨迹如下图所示。
所要求系统稳定的K值范围是:
0
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