机电控制工程基础考试复习题概要

重点题：重点题： 1.Nyquist1.Nyquist 图图 2.Bode2.Bode 图。图。 3.3.稳定性分析及劳斯判据稳定性分析及劳斯判据 4.4.稳态误差稳态误差 5.5.时域性能指标，频率性能指标求取（稳定裕量的指标求取（时域性能指标，频率性能指标求取（稳定裕量的指标求取（wcwc，，r r）） ）） 第一章习题答案第一章习题答案 一、简答 1 1．什么是自动控制？．什么是自动控制？ 就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使生产过程或被控对象的某一物理量(输 出量)准确地按照给定的规律(输入量)运行或变化。 2 2．控制系统的基本要求有哪些？．控制系统的基本要求有哪些？ 控制系统的基本要求可归结为稳定性；准确性和快速性。 3 3．什么是自动控制系统？．什么是自动控制系统？ 指能够对被控制对象的工作状态进行自动控制的系统。 它一般由控制装置和被控制对象组 成 4 4．反馈控制系统是指什么反馈？．反馈控制系统是指什么反馈？反馈控制系统是指负反馈。 5 5．什么是反馈？什么是正反馈？什么是负反馈？．什么是反馈？什么是正反馈？什么是负反馈？ 反馈信号反馈信号( (或称反馈或称反馈) )：从系统(或元件)输出端取出信号，经过变换后加到系统(或 元件)输入端，这就是反馈信号。当它与输入信号符号相同，即反馈结果有利于加强输入信 号的作用时叫正反馈。反之，符号相反抵消输入信号作用时叫负反馈。 6 6．什么叫做反馈控制系统．什么叫做反馈控制系统 系统输出全部或部分地返回到输入端，此类系统称为反馈控制系统（或闭环控制系统） 。 7 7．控制系统按其结构可分为哪．控制系统按其结构可分为哪 3 3 类？类？ 控制系统按其结构可分为开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统。 8 8．举例说明什么是随动系统。．举例说明什么是随动系统。 这种系统的控制作用是时间的未知函数， 即给定量的变化规律是事先不能确定的， 而输出 量能够准确、迅速的复现给定量(即输入量)的变化，这样的系统称之为随动系统。随动系统 应用极广，如雷达自动跟踪系统，火炮自动瞄准系统，各种电信号笔记录仪等等。 9 9．自动控制技术具有什么优点？．自动控制技术具有什么优点？ ⑴ 极大地提高了劳动生产率；⑵ 提高了产品的质量；⑶ 减轻了人们的劳动强度，使 人们从繁重的劳动中解放出来，去从事更有效的劳动；⑷ 由于近代科学技术的发展，许多 生产过程依靠人们的脑力和体力直接操作是难以实现的， 还有许多生产过程则因人的生理所 限而不能由人工操作， 如原子能生产， 深水作业以及火箭或导弹的制导等等。 在这种情况下， 自动控制更加显示出其巨大的作用 1010．对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加某一给定值时，输出量的暂态过程．对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加某一给定值时，输出量的暂态过程 可能有几种情况？可能有几种情况？ 单调过程衰减振荡过程持续振荡过程发散振荡过程 1 二、判断 1．自动控制中的基本的控制方式有开环控制、闭环控制和复合控制。正确 2．系统的动态性能指标主要有调节时间和超调量，稳态性能指标为稳态误差。正确 3． 如果系统的输出端和输入端之间不存在反馈回路， 输出量对系统的控制作用没有影响时， 这样的系统就称为开环控制系统。正确 4． 凡是系统的输出端与输入端间存在反馈回路， 即输出量对控制作用能有直接影响的系统， 叫做闭环系统。正确 5．无静差系统的特点是当被控制量与给定值不相等时，系统才能稳定。错误 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．线性微分方程的各项系数为常数时，称为定常系统。正确 第二章习题答案第二章习题答案 1．什么是数学模型？ 描述系统在运动过程中各变量之间相互关系的数学表达式叫做系统的数学模型。正确 2．建立控制系统数学模型的主要方法哪些？ 建立控制系统数学模型的主要方法有解析法和实验法。 3．什么是系统的传递函数？ 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。 4．单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)，则其闭环传递函数是什么？ 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 G(s) 1G(s) 5．二阶闭环系统传递函数标准型是什么？其中的变量有什么含义？ 222 二阶闭环系统传递函数标准型为n/(s  2ns n)，其中称为系统的阻尼比，n为 无阻尼自振荡角频率。 6．微分环节和积分环节的传递函数表达式各是什么？ 微分环节：Gs s。积分环节Gs 1 s 7．振荡环节包含两种形式的储能元件，并且所储存的能量相互转换，输出量具有振荡的性 质。设振荡环节的输出量为xc，输入量为 xr，其运动方程式和传递函数是什么？ 运动方程式为 d2x c dx cTT x c  Kx rk dtdt2 2 其传递函数为 G(s)  K 22T s T k s 1 一、判断 1． 传递函数只与系统结构参数有关，与输出量、输入量无关。正确 2．对于非线性函数的线性化方法有两种：一种方法是在一定条件下，忽略非线性因素。另 2 一种方法就是切线法，或称微小偏差法。正确 3．在自动控制系统中， 用来描述系统内在规律的数学模型有许多不同的形式， 在以单输入、 单输出系统为研究目标的经典控制理论中， 常用的模型有微分方程、 传递函数、 动态结构图、 频率特性等。正确 4. 控制系统的稳态误差大小取决于系统结构参数和外输入。正确 5．传递函数是复变量 s 的有理真分式，分母多项式的次数 n 高于分子多项式的次数 m，而 且其所有系数均为实数。正确 6．在复数平面内，一定的传递函数有一定的零，极点分布图与之相对应。正确 7．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。（错误） 8．自然界中真正的线性系统是不存在的。许多机电系统、液压系统、气动系统等，在变量 之间都包含着非线性关系。正确 9．实际的物理系统都是线性的系统。（错误） 10． 某环节的输出量与输入量的关系为yt Kxt，K是一个常数，则称其为惯性环节。 错误 11.惯性环节的时间常数越大，则系统的快速性越好。（错误 ） 12．系统的传递函数分母中的最高阶若为n，则称系统为 n 阶系统 13．已知线性系统的输入x(t)，输出 y(t)，传递函数 G(s)，则Y(s)  G(s) X(s)。正确 14． 线性化是相对某一额定工作点进行的。 工作点不同， 得到线性化微分方程的系数也不同。 正确 15．若使线性化具有足够精度，调节过程中变量偏离工作点的偏差信号必须足够小。正确 三、 设某系统可用下列一阶微分方程 (t)  c(t)  r (t)  r(t)Tc 近似描述，在零初始条件下，试确定该系统的传递函数。 C(s)s 1  R(s)Ts 1 四、四、如图所示为一具有弹簧、阻尼器的机械平移系统。当外力作用于系统时，系统产生位移 为 xo。求该系统以 xi(t)为输入量，xo(t)为输出量的运动微