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文档简介
(完好版)《控制工程基础》参照复习题及答案(完好版)《控制工程基础》参照复习题及答案(完好版)《控制工程基础》参照复习题及答案《控制工程基础》参照复习题及习题解答第一部分单项选择题1.闭环控制系统的主反响取自【D】A.给定输入端B.搅乱输入端C.控制器输出端D.系统输出端2.不相同属性的物理系统能够有形式相同的【A】A.数学模型B.被控对象C.被控参量D.结构参数3.闭环控制系统的开环传达函数为G(s)H(s),其中H(s)是反响传达函数,则系统的误差信号为【A】A.X(s)-H(s)X(s)B.X(s)-X(s)C.X(s)-X(s)D.X(s)-H(s)X(s)i0i0or0or03-1闭环控制系统的开环传达函数为0(G(s)H(s),其中H(s)是反响传达函数,则系统的误差信号为【A】A.i(s)-(s)0(s)B.i()-s)C.or(s)-0(s)D.or()-()0(s)XHXXsXXXXsHsX4.微分环节使系统【A】A.输出提前B.输出滞后C.输出大于输入D.输出小于输入5.当输入量发生突变时,惯性环节的输出量不能够突变,只能按【B】A.正弦曲线变化B.指数曲线变化C.斜坡曲线变化D.加速度曲线变化6.PID调治器的微分部分能够【A】A.提高系统的快速响应性B.提高系统的稳态性C.降低系统的快速响应性D.降低系统的稳态性6-1.PID调治器的微分部分能够【A】A.提高系统的牢固性B.提高系统的稳态性C.降低系统的牢固性D.降低系统的稳态性7.闭环系统前向传达函数是【C】输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比输出信号的拉氏变换与误差信号的拉氏变换之比误差信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比8.一阶系统的时间常数为T,其脉冲响应为【C】A.1ettTTet1tTTeTB.TC.eTD.T8-1.一阶系统的时间常数为T,其单位阶跃响应为【C】A.1etB.tTTetC.1etD.TTeTTTT8-2.一阶系统的时间常数为T,其单位斜坡响应为【C】
tTtTA.1tB.tTtC.1etTeteTTeTTD.TTT8-3.一阶系统的时间常数为T,其单位阶跃响应的稳态误差为【C】B.TC.1D.TTetTT8-4.一阶系统的时间常数为T,其单位斜坡响应的稳态误差为【C】T1TTetB.C.D.TT9.过阻尼二阶系统的单位阶跃稳态响应为【】控制工程基础习题集及解答A.零B.常数C.单调上升曲线D.等幅衰减曲线10.搅乱作用下,偏离原来平衡状态的牢固系统在搅乱作用消失后【】A.将发散走开原来的平衡状态B.将衰减收敛回原来的平衡状态C.将在原平衡状态处等幅振荡D.将在偏离平衡状态处永远振荡11.单位脉冲函数的拉普拉斯变换是【】C.1s2D.1+1/s12.线性控制系统的频率响应是系统对输入【】A.阶跃信号的稳态响应B.脉冲信号的稳态响应C.斜坡信号的稳态响应D.正弦信号的稳态响应13.积分环节的输出比输入滞后【】A.900B.900C.1800D.180014.奈魁斯特围线中所包围系统开环传达函数G(s)的极点数为3个,系统闭环传达函数的极点数为2个,则照射到G(s)复平面上的奈魁斯特曲线将【】A.逆时针围绕点(0,j0)1圈B.顺时针围绕点(0,j0)1圈C.逆时针围绕点(-1,j0)1圈D.顺时针围绕点(-1,j0)1圈15.最小相位系统牢固的条件是【】A.>0和Lg<0B.<0和Kg>1C.>0和L(g)<0D.<0和L(g)>016.若惯性环节的时间常数为T,则将使系统的相位【】A.滞后tan1(T)B.滞后tan1C.超前tan1(T)D.超前tan117.控制系统的误差是【】A.希望输出与实质输出之差B.给定输入与实质输出之差C.瞬态输出与稳态输出之差D.扰动输入与实质输出之差18.若闭环系统的特点式与开环传达函数的关系为F(s)1G(s)H(s),则【】A.F(s)的零点就是系统闭环零点B.F(s)的零点就是系统开环极点C.F(s)的极点就是系统开环极点D.F(s)的极点就是系统闭环极点19.要使自动调速系统实现无静差,则在扰动量作用点的前向通路中应含有【】A.微分环节B.积分环节C.惯性环节D.比率环节20.积分器的作用是直到输入信号消失为止,其输出量将【】A.直线上升B.垂直上升C.指数线上升D.保持水平线不变21.自动控制系统的控制调治过程是以误差除掉【】A.误差的过程B.输入量的过程C.搅乱量的过程D.稳态量的过程22.系统输入输出关系为xoxoxocosxi,则该系统为【】A.线性系统B.非线性系统C.线性时变系统D.线性定常系统23.线性定常二阶系统的输出量与输入量之间的关系是【】A.振荡衰减关系B.比率线性关系C.指数上升关系D.等幅振荡关系24.微分环节可改进系统的牢固性并能【】A.增加其固有频率B.减小其固有频率C.增加其阻尼D.减小其阻尼控制工程基础习题集及解答25.用终值定理可求得F(s)4的原函数f(s)的稳态值为【】s(s5)(s8)A.∞B.426.能够用叠加原理的系统是【】A.开环控制系统B.闭环控制系统C.失散控制系统D.线性控制系统27.惯性环节含有贮能元件数为【】D.不确定28.一阶系统的单位阶跃响应在t=0处的斜率越大,系统的【】A.响应速度越快B.响应速度越慢C.响应速度不变D.响应速度趋于零29.临界阻尼二阶系统的单位阶跃稳态响应为【】A.零B.常数C.单调上升曲线D.等幅衰减曲线30.欠阻尼二阶系统的输出信号振幅的衰减速度取决于【】A.nB.C.gD.c31.单位加速度信号的拉氏变换为【】B.1C.1D.1ss2s332.线性系统的输入信号为xi(t)sint,则其输出信号响应频率为【】A.B.nC.jD.jn33.微分环节的输出比输入超前【】A.900B.900C.1800D.180034.若闭环系统的特点式与开环传达函数的关系为F(s)1G(s)H(s),则【】A.F(s)的极点就是系统开环零点B.F(s)的零点就是系统开环极点C.F(s)的零点就是系统闭环极点D.F(s)的极点就是系统闭环极点35.系统开环传达函数为1)不用计算或作图,凭思虑就能判断该闭环系统的牢固情况是【】G(s)s2(0.1s1)A.牢固B.不牢固C.牢固界线D.取决于K的大小36.为了保证系统有足够的牢固裕量,在设计自动控制系统时应使穿越频率周边L()的斜率为【】A.-40dB/decB.-20dB/decC.+40dB/decD.+20dB/dec37.线性定常系统的误差信号就是误差信号的条件为【】A.反响传达函数H(s)=1B.反响信号B(s)=1C.开环传达函数G(s)H(s)=1D.前向传达函数G(s)=138.降低系统的增益将使系统的【】A.牢固性变差B.稳态精度变差C.超调量增大D.稳态精度变好39.含有扰动顺馈补偿的复合控制系统能够显然减小【】A.超调量B.开环增益C.扰动误差D.累计误差40.PID调治器的微分部分能够【】A.改进系统的牢固性B.调治系统的增益C.除掉系统的稳态误差D.减小系统的阻尼比41.一般情况下开环控制系统是【】控制工程基础习题集及解答A.不牢固系统B.牢固系统C.时域系统D.频域系统42.求线性定常系统的传达函数条件是【】A.牢固条件B.稳态条件C.零初始条件D.瞬态条件43.单位负反响系统的开环传达函数为G(s),则其闭环系统的前向传达函数与【】A.反响传达函数相同B.闭环传达函数相同C.开环传达函数相同D.误差传达函数相同44.微分环节是高通滤波器,将使系统【】A.增大搅乱误差B.减小搅乱误差C.增大阶跃输入误差D.减小阶跃输入误差45.控制框图的等效变换原则是变换前后的【】A.输入量和反响量保持不变B.输出量和反响量保持不变C.输入量和搅乱量保持不变D.输入量和输出量保持不变46.对于一个确定的系统,它的输入输出传达函数是【】A.唯一的B.不唯一的C.决定于输入信号的形式D.决定于详尽的解析方法47.衡量惯性环节惯性大小的参数是【】A.固有频率B.阻尼比C.时间常数D.增益系数三个一阶系统的时间常数关系为T2<T1<T3,则【】A.T2系统响应快于T3系统系统响应快于T2系统C.T2系统响应慢于T1系统D.三个系统响应速度相等49.闭环控制系统的时域性能指标是【】A.相位裕量B.输入信号频率C.最大超调量D.系统带宽50.输入阶跃信号牢固的系统在输入脉冲信号时【】A.将变成不牢固系统B.其牢固性变好C.其牢固性不变D.其牢固性变差51.二阶欠阻尼系统的阶跃响应为【】A.单调上升曲线B.等幅振荡曲线C.衰减振荡曲线D.指数上升曲线52.单位斜坡信号的拉氏变换为【】B.1C.1D.1ss2s353.线性控制系统【】A.必然是牢固系统B.是满足叠加原理的系统C.是稳态误差为零的系统D.是不满足叠加原理的系统54.延缓环节G(s)eTs的幅频特点为【】A.A()=1B.A()=0C.A()<1D.A()>155.闭环系统牢固的充分必要条件是其开环极坐标曲线逆时针围绕点(-1,j0)的圈数等于落在S平面右半平面的【】A.闭环极点数B.闭环零点数C.开环极点数D.开环零点数56.频率响应是系统对不相同频率正弦输入信号的【】A.脉冲响应B.阶跃响应C.瞬态响应D.稳态响应57.传达函数的零点和极点均在复平面的左侧的系统为【】A.非最小相位系统B.最小相位系统C.无差系统D.有差系统58.零型系统追踪阶跃信号的稳态误差为【】lim()()B.∞C.常数D.s059.降低系统的增益将使系统的【】A.牢固性变差B.快速性变差C.超调量增大D.稳态精度变好60.把系统从一个稳态过渡到新的稳态的误差称为系统的【】A.静态误差B.稳态误差C.动向误差D.累计误差61.闭环控制系统除拥有开环控制系统全部的环节外,还必定有【】控制工程基础习题集及解答A.给定环节B.比较环节C.放大环节D.执行环节62.同一系统由于研究目的的不相同,可有不相同的【】A.牢固性B.传达函数C.谐波函数D.脉冲函数63.以相同精度元件组成的开环系统和闭环系统其精度比较为【】A.开环高B.闭环高C.相差不多D.相同高64.积分环节的积分时间常数为T,其脉冲响应为【】+1/T65.串通环节的对数频率特点为各串通环节的对数频率特点的【】A.叠加B.相乘C.相除D.相减66.非线性系统的最主要特点是【】A.能应用叠加原理B.不能够应用叠加原理C.能线性化D.不能够线性化67.理想微分环节的输出量正比于【】A.反响量的微分B.输入量的微分C.反响量D.输入量68.若二阶系统的阻尼比和固有频率分别为和n,则其共轭复数极点的实部为【】A.nB.nC.dD.d69.控制系统的时域稳态响应是时间【】A.等于零的初值B.趋于零的终值C.变化的过程值D.趋于无量大时的终值70.一阶系统的时间常数T越小,系统追踪斜坡信号的【】A.牢固性越好B.牢固性越差C.稳态性越好D.稳态性越差71.二阶临界阻尼系统的阶跃响应为【】A.单调上升曲线B.等幅振荡曲线C.衰减振荡曲线D.指数上升曲线72.线性系统的输入信号为xi(t)Asint,则其稳态输出响应相位【】A.等于输入信号相位B.一般为输入信号频率的函数C.大于输入信号相位D.小于输入信号相位73.延缓环节G(s)eTs的相频特点为【】A.()tan1TB.()tan1TC.()TD.()T74.Ⅱ型系统的开环传达函数在虚轴上从右侧围绕其极点的无量小圆弧线所对应的开环极坐标曲线是半径为无量大,且按顺时针方向旋转【】A.2的圆弧线B.v的圆弧线C.-2的圆弧线D.的圆弧线75.闭环系统牢固的充要条件是系统开环对数幅频特点过零时,对应的相频特点【】A.(c)180B.(c)180C.(c)180(c)18076.对于二阶系统,加大增益将使系统的【】A.稳态性变差B.牢固性变差C.瞬态性变差D.快速性变差77.Ⅰ型系统追踪阶跃信号的稳态误差为【】limG()()B.∞C.常数D.s078.控制系统含有的积分个数多,开环放大倍数大,则系统的【】A.稳态性能愈好B.动向性能愈好C.牢固性愈好D.稳态性能愈差79.控制系统的稳态误差主要取决于系统中的【】A.微分和比率环节B.惯性和比率环节C.比率和积分环节D.比率和延时环节80.比率积分微分(PID)校正对应【】控制工程基础习题集及解答A.相位不变B.相位超前校正C.相位滞后校正D.相位滞后超前校正81.闭环控制系统必定经过【】A.输入量前馈参加控制B.搅乱量前馈参加控制C.输出量反响到输入端参加控制D.输出量局部反响参加控制82.不相同属性的物理系统能够有形式相同的【】A.传达函数B.反函数C.正弦函数D.余弦函数83.输出信号对控制作用有影响的系统为【】A.开环系统B.闭环系统C.局部反响系统D.牢固系统84.比率环节能马上地响应【】A.输出量的变化B.输入量的变化C.误差量的变化D.反响量的变化85.满足叠加原理的系统是【】A.定常系统B.非定常系统C.线性系统D.非线性系统86.弹簧-质量-阻尼系统的阻尼力与两相对运动构件的【】A.相对位移成正比B.相对速度成正比C.相对加速度成正比D.相对作用力成正比87.当系统极点落在复平面S的虚轴上时,其系统【】A.阻尼比为0B.阻尼比大于0C.阻尼比小于1大于0D.阻尼比小于088.控制系统的最大超调量【】A.只与阻尼比有关B.只与固有频率有关C.与阻尼比和固有频率都有关D.与阻尼比和固有频率都没关89.过阻尼的二阶系统与临界阻尼的二阶系统比较,其响应速度【】A.过阻尼的小于临界阻尼的B.过阻尼的大于临界阻尼的C.过阻尼的等于临界阻尼的D.过阻尼的反比于临界阻尼的90.二阶过阻尼系统的阶跃响应为【】A.单调衰减曲线B.等幅振荡曲线C.衰减振荡曲线D.指数上升曲线91.一阶系统在时间为T时辰的单位阶跃响应为【】A.192.线性系统的输出信号完好能复现输入信号时,其幅频特点【】A.A()≥1B.A()<1C.0<A()<1D.A()≤093.Ⅱ型系统是定义于包含有两个积分环节的【】A.开环传达函数的系统B.闭环传达函数的系统C.误差传达函数的系统D.扰动传达函数的系统94.系统的幅值穿越频率是开环极坐标曲线与【】A.负实轴订交处频率B.单位圆订交处频率C.Bode图上零分贝线订交处频率图上-180°相位线订交处频率94-1.系统的幅值穿越频率是对数频率特点曲线与【】A.负实轴订交处频率B.单位圆订交处频率C.Bode图上零分贝线订交处频率图上-180°相位线订交处频率95.系统的穿越频率越大,则其【】A.响应越快B.响应越慢C.牢固性越好D.牢固性越差96.最小相位系统传达函数的【】A.零点和极点均在复平面的右侧B.零点在复平面的右侧而极点在左侧C.零点在复平面的左侧而极点在右侧D.零点和极点均在复平面的左侧97.Ⅰ型系统能够追踪斜坡信号,但存在稳态误差,其稳态误差系数等于【】B.开环放大系数C.∞D.时间常数98.把系统扰动作用后又重新平衡的误差称为系统的【】A.静态误差B.稳态误差C.动向误差D.累计误差99.0型系统追踪斜坡信号的稳态误差为【】控制工程基础习题集及解答limG()()B.∞C.常数D.s0调治器的比率部分主要调治系统的【】A.增益B.固有频率C.阻尼比D.相频特点101.随动系统要求系统的输出信号能随从【】A.反响信号的变化B.搅乱信号的变化C.输入信号的变化D.模拟信号的变化102.传达函数的量纲是【】A.取决于输入与反响信号的量纲B.取决于输出与输入信号的量纲C.取决于搅乱与给定输入信号的量纲D.取决于系统的零点和极点配置103.对于抗搅乱能力强系统有【】A.开环系统B.闭环系统C.线性系统D.非线性系统104.积分调治器的输出量取决于【】A.搅乱量对时间的积累过程B.输入量对时间的积累过程C.反响量对时间的积累过程D.误差量对时间的积累过程105.理想微分环节的传达函数为【】A.1B.1D.1+Ts1Tss105.一阶微分环节的传达函数为【】A.1B.1D.1+Ts1Tss106.实质系统传达函数的分母阶次【】A.小于分子阶次B.等于分子阶次C.大于等于分子阶次D.大于或小于分子阶次107.当系统极点落在复平面S的负实轴上时,其系统【】A.阻尼比为0B.阻尼比大于0C.阻尼比大于或等于1D.阻尼比小于0108.欠阻尼二阶系统的输出信号的衰减振荡角频率为【】A.无阻尼固有频率B.有阻尼固有频率C.幅值穿越频率D.相位穿越频率109.反响系统动向精度的指标是【】A.超调量B.调整时间C.上升时间D.振荡次数110.典型二阶系统在欠阻尼时的阶跃响应为【】A.等幅振荡曲线B.衰减振荡曲线C.发散振幅曲线D.单调上升曲线111.一阶系统时间常数为T,在单位阶跃响应误差范围要求为±时,其调整时间为【】112.比率环节的输出能不滞后地马上响应输入信号,其相频特点为【】A.()00B.()1800C.()900D.()900113.实质的物理系统G(s)的极点照射到G(s)复平面上为【】A.坐标原点B.极点C.零点D.无量远点114.系统的相位穿越频率是开环极坐标曲线与【】A.负实轴订交处频率B.单位圆订交处频率C.Bode图上零分贝线订交处频率图上-180°相位线订交处频率114-1.系统的相位穿越频率是对数频率特点曲线与【】A.负实轴订交处频率B.单位圆订交处频率C.Bode图上零分贝线订交处频率图上-180°相位线订交处频率115.比率微分环节(时间常数为T)使系统的相位【】A.滞后tan1TB.滞后tan1C.超前tan1TD.超前tan1116.系统开环频率特点的相位裕量愈大,则系统的牢固性愈好,且【】控制工程基础习题集及解答A.上升时间愈短B.振荡次数愈多C.最大超调量愈小D.最大超调量愈大117.Ⅱ型系统追踪阶跃信号的稳态误差为零,其静态地址误差系数等于【】B.开环放大系数C.∞D.时间常数118.PID调治器的积分部分除掉系统的【】A.瞬态误差B.搅乱误差C.累计误差D.稳态误差119.Ⅰ型系统追踪斜坡信号的稳态误差为【】lim()()B.∞C.常数D.s0120.比率微分校正将使系统的【】A.抗搅乱能力下降B.抗搅乱能力增加C.稳态精度增加D.稳态精度减小120-1.比率微分校正将使系统的【】A.牢固性变好B.稳态性变好C.抗搅乱能力增强D.阻尼比减小121.若反响信号与原系统输入信号的方向相反则为【】A.局部反响B.主反响C.正反响D.负反响122.实质物理系统微分方程中输入输出及其各阶导数项的系数由表征系统固有特点【】A.结构参数组成B.输入参数组成C.搅乱参数组成D.输出参数组成123.对于一般控制系统来说【】A.开环不振荡B.闭环不振荡C.开环必然振荡D.闭环必然振荡124.积分环节输出量随时间的增加而不断地增加,增加斜率为【】C.1+1/T2125.传达函数只与系统【】A.自己内部结构参数有关B.输入信号有关C.输出信号有关D.搅乱信号有关126.闭环控制系统的开环传达函数是【】输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比反响信号的拉氏变换与误差信号的拉氏变换之比误差信号的拉氏变换与反响信号的拉氏变换之比127.当系统极点落在复平面S的Ⅱ或Ⅲ象限内时,其系统【】A.阻尼比为0B.阻尼比大于0C.阻尼比大于0而小于1D.阻尼比小于0128.欠阻尼二阶系统是【】A.牢固系统B.不牢固系统C.非最小相位系统D.Ⅱ型系统129.二阶无阻尼系统的阶跃响应为【】A.单调上升曲线B.等幅振荡曲线C.衰减振荡曲线D.指数上升曲线130.二阶系统总是【】A.开环系统B.闭环系统C.牢固系统D.非线性系统131.一阶系统时间常数为T,在单位阶跃响应误差范围要求为±0.02时,其调整时间为【】132.积分环节1的幅值穿越频率为【】G(s)TsA.1B.-1C.20lg1D.-20lg1TTTT132-1.微分环节G(s)Ts的幅值穿越频率为【】A.1B.-1C.20lg1D.-20lg1TTTT132-2.积分环节G(s)1的幅值穿越频率为【】Ts2A.1B.-1C.1D.-1TTTT控制工程基础习题集及解答133.实质的物理系统G(s)的零点照射到G(s)复平面上为【】A.坐标原点B.极点C.零点D.无量远点134.判断系统牢固性的穿越看法就是开环极坐标曲线穿过实轴上【】A.(-∞,0)的区间B.(-∞,0]的区间C.(-∞,-1)的区间D.(-∞,-1]的区间135.控制系统抗扰动的稳态精度是随其前向通道中【】A.微分个数增加,开环增益增大而愈高B.微分个数减少,开环增益减小而愈高C.积分个数增加,开环增益增大而愈高D.积分个数减少,开环增益减小而愈高136.若系统无开环右极点且其开环极座标曲线只穿越实轴上区间(-1,+∞),则该闭环系统必然【】A.牢固B.临界牢固C.不牢固D.不用然牢固137.比率环节的输出能不滞后地马上响应输入信号,其相频特点为【】A.()00B.()1800C.()900D.()900138.控制系统的随从误差与前向通道【】A.积分个数和开环增益有关B.微分个数和开环增益有关C.积分个数和阻尼比有关D.微分个数和阻尼比有关139.Ⅰ型系统追踪阶跃信号的稳态误差为【】B.∞C.常数D.lim()()sGsHs0140.Ⅱ型系统追踪斜坡信号的稳态误差为零,其静态地址误差系数等于【】B.开环放大系数C.∞D.时间常数141.实质物理系统的微分方程中输入输出及其各阶导数项的系数由表征系统固有特点【】A.特点参数组成B.输入参数组成C.搅乱参数组成D.输出参数组成142.输出量对系统的控制作用没有影响的控制系统是【】A.开环控制系统B.闭环控制系统C.反响控制系统D.非线性控制系统143.传达函数代表了系统的固有特点,只与系统自己的【】A.实质输入量B.实质输出量C.希望输出量D.内部结构,参数144.惯性环节不能够马上复现【】A.反响信号B.输入信号C.输出信号D.误差信号145.系统开环传达函数为G(s),则单位反响的闭环传达函数为【】A.G(s)B.G(s)H(s)C.G(s)D.H(s)1G(s)1G(s)H(s)1G(s)H(s)1G(s)H(s)146.线性定常系统输出响应的等幅振荡频率为n,则系统存在的极点有【】A.1jnB.jnC.1jnD.1147.开环控制系统的传达函数是【】输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比反响信号的拉氏变换与误差信号的拉氏变换之比误差信号的拉氏变换与反响信号的拉氏变换之比147-1.闭环控制系统的开环传达函数是【】输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比反响信号的拉氏变换与误差信号的拉氏变换之比误差信号的拉氏变换与反响信号的拉氏变换之比控制工程基础习题集及解答148.欠阻尼二阶系统的单位阶跃稳态响应为【】A.零B.常数C.等幅振荡曲线D.等幅衰减曲线149.一阶系统是【】A.最小相位系统B.非最小相位系统C.Ⅱ型系统D.不牢固系统150.单位阶跃函数的拉普拉斯变换是【】C.1s2D.1+1/s151.一阶系统的响应曲线开始时辰的斜率为【】A.TB.TC.1D.1TT152.惯性环节G(s)1的转折频率越大其【】Ts1A.输出响应越慢B.输出响应越快C.输出响应精度越高D.输出响应精度越低153.对于零型系统的开环频率特点曲线在复平面上【】A.始于虚轴上某点,终于坐标原点B.始于实轴上某点,终于实轴上另一点C.始于坐标原点,终于虚轴上某点D.始于虚轴上某点,终于虚轴上另一点153-1.对于Ⅰ型系统的开环频率特点曲线在复平面上【】A.始于G(j0)180o的点,终于坐标原点B.始于G(j0)90o的点,终于坐标原点C.始于G(j0)180o的点,终于实轴上任意点D.始于G(j0)90o的点,终于虚轴上任意点154.相位裕量是当系统的开环幅频特点等于1时,相应的相频特点离【】A.负实轴的距离B.正实轴的距离C.负虚轴的距离D.正虚轴的距离155.对于二阶系统,加大增益将使系统的【】A.动向响应变慢B.牢固性变好C.稳态误差增加D.牢固性变差155-1.对于二阶系统,加大增益将使系统的【】A.动向响应变慢B.稳态误差减小C.稳态误差增加D.牢固性变好156.惯性环节使系统的输出【】A.幅值增大B.幅值减小C.相位超前D.相位滞后156-1.惯性环节使系统的输出随输入信号频率增加而其【】A.幅值增大B.幅值减小C.相位超前D.相位滞后157.无差系统是指【】A.搅乱误差为零的系统B.稳态误差为零的系统C.动向误差为零的系统D.累计误差为零的系统158.Ⅱ型系统追踪加速度信号的稳态误差为【】B.常数C.∞D.时间常数159.控制系统的稳态误差组成是【】A.随从误差和扰动误差B.随从误差和瞬态误差C.输入误差和静态误差D.扰动误差和累计误差160.Ⅰ型系统的速度静差系数等于【】B.开环放大系数C.∞D.时间常数161.线性定常系统输入信号导数的时间响应等于该输入信号时间响应的【】A.傅氏变换B.拉氏变换C.积分D.导数控制工程基础习题集及解答162.线性定常系统输入信号积分的时间响应等于该输入信号时间响应的【】A.傅氏变换B.拉氏变换C.积分D.导数第一部分单项选择题第二部分填空题1.积分环节的特点是它的输出量为输入量对时间的积累。2.满足叠加原理的系统是线性系统。3.一阶系统的单位阶跃响应在t=0处的斜率越大,系统的响应速度越快。4.临界阻尼二阶系统的单位阶跃稳态响应为常数。5.线性系统的输入信号为xi(t)sint,则其输出信号响应频率为.。6.微分环节的输出比输入超前.900。7.若闭环系统的特点式与开环传达函数G(s)H(s)的关系为F(s)1G(s)H(s),则F(s)的零点就是系统闭环极点。8.线性定常系统的误差信号就是误差信号的条件为反响传达函数H(s)=1。9.降低系统的增益将使系统的稳态精度变差。10.统在前向通路中含有积分环节将使系统的牢固性严重变差。11.不相同属性的物理系统能够有形式相同的数学模型或传达函数。12.当输入量发生突变时,惯性环节的输出量按指数曲线单调上升变化。13.闭环系统前向传达函数是输出信号的拉氏变换与误差信号的拉氏变换之比。1et14.一阶系统的时间常数为T,其脉冲响应为T。T15.过阻尼二阶系统的单位阶跃稳态响应为常数。16.搅乱作用下,偏离原来平衡状态的牢固系统在搅乱作用消失后将衰减收敛回原来的平衡状态。17.单位脉冲函数的拉普拉斯变换是1。18.线性控制系统的频率响应是系统对输入正弦信号或谐波信号的稳态响应。19.积分环节的输出比输入滞后900。20.控制系统的误差是希望输出与实质输出之差。21.积分环节的积分时间常数为T,其脉冲响应为1/T。22.理想微分环节的输出量正比于输入量的微分。控制工程基础习题集及解答23.一阶系统的时间常数T越小,系统追踪斜坡信号的稳态误差也越小。24.二阶临界阻尼系统的阶跃响应为单调上升曲线。25.线性系统的输入信号为xi(t)Asint,则其稳态输出响应相位为输入信号频率的函数。26.延缓环节G(s)eTs的相频特点为()T。27.Ⅱ型系统的开环传达函数在虚轴上从右侧围绕其极点的无量小圆弧线所对应的开环极坐标曲线是半径为无量大,且按顺时针方向旋转2的圆弧线。28.对于二阶系统,加大增益将使系统的牢固性变差。29.Ⅰ型系统追踪阶跃信号的稳态误差为0。30.控制系统含有的积分个数多,开环放大倍数大,则系统的稳态性能愈好。31.求线性定常系统的传达函数条件是零初始条件。32.微分环节是高通滤波器,将增大系统搅乱误差。33.控制框图的等效变换原则是变换前后的输入量和输出量保持不变。34.二阶欠阻尼系统的阶跃响应为衰减振荡曲线。35.延缓环节G(s)eTs的幅频特点为A()=1。36.闭环系统牢固的充分必要条件是其开环极坐标曲线逆时针围绕点(-1,j0)的圈数等于落在S平面右半平面的开环极点数。37.频率响应是系统对不相同频率正弦输入信号的稳态响应。38.Ⅰ型系统追踪阶跃信号的稳态误差为0。39.积分环节的特点是它的输出量为输入量对时间的积累。40.传达函数的零点和极点均在复平面的左侧的系统为最小相位系统。41.理想微分环节的传达函数为S。42.实质系统传达函数的分母阶次大于等于分子阶次。43.当系统极点落在复平面S的负实轴上时,其系统阻尼比大于或等于1。44.欠阻尼二阶系统的输出信号以有阻尼固有频率为角频率衰减振荡。45.一阶系统时间常数为T,在单位阶跃响应误差范围要求为±0.05时,其调整时间为3T。46.比率环节的输出能不滞后地马上响应输入信号,其相频特点为()00。47.实质的物理系统G(s)的极点照射到G(s)复平面上为无量远点。48.系统的相位穿越频率是开环极坐标曲线与负实轴订交处的频率。49.比率微分环节使系统的相位超前角。50.系统开环频率特点的相位裕量愈大,则系统的牢固性愈好。51.比率环节能马上地响应输入量的变化。52.满足叠加原理的系统是线性系统。53.弹簧-质量-阻尼系统的阻尼力与两相对运动构件的相对速度成正比。54.当系统极点落在复平面S的虚轴上时,系统阻尼比为0。55.控制系统的最大超调量只与阻尼比有关。56.一阶系统在时间为T时辰的单位阶跃响应为。57.线性系统的输出信号完好能复现输入信号时,其幅频特点A()≥1。58.Ⅱ型系统是定义于包含有两个积分环节的开环传达函数的系统。59.系统的幅值穿越频率是开环极坐标曲线与单位圆订交处的频率。60.传达函数的零点和极点均在复平面的左侧的系统为最小相位系统。61.降低系统的增益将使系统的快速性变差。62.单位脉冲函数的拉普拉斯变换是1。63.欠阻尼二阶系统的输出信号随阻尼比减小振荡幅度增大。控制工程基础习题集及解答64.一阶系统的响应曲线开始时辰的斜率为1。T65.惯性环节的转折频率越大其输出响应越快。66.0型系统的开环频率特点曲线在复平面上始于实轴上某点,终于坐标原点。67.相位裕量是当系统的开环幅频特点等于1时,相应的相频特点离负实轴的距离。68.对于二阶系统,加大增益将使系统的牢固性变差。69.惯性环节使系统的输出相位滞后。70无差系统是指稳态误差为零的系统。71.积分环节输出量随时间的增加而不断地增加,增加斜率为1/T。72.当系统极点落在复平面S的二或三象限内时,其系统阻尼比大于0而小于1。73.欠阻尼二阶系统的输出信号随阻尼比减小而振荡幅度增大。74.二阶系统总是牢固系统。75.一阶系统时间常数为T,在单位阶跃响应误差范围要求为±时,其调整时间为4T。76.积分环节G(s)11。Ts的幅值穿越频率为T77.判断系统牢固性的穿越看法就是开环极坐标曲线穿过实轴上(-∞,-1)区间的区间。控制系统前向通道中的(积分个数愈多或开环增益愈大)其抗扰动的稳态精度愈高。79.若系统无开环右极点且其开环极坐标曲线只穿越实轴上区间(-1,+∞),则该闭环系统必然.牢固。80.Ⅱ型系统追踪斜坡信号的稳态误差为零,其静态地址误差系数等于∞。第三部分简答题写出线性定常系统传达函数的两种数学表达形式。1)传达函数的基本模型:Xo(s)bmsmbm1sm1b1sb0(nm)G(s)ansnan1sn1a1sa0Xi(s)2)传达函数的零极点增益模型mXo(s)(sz1)(sz2)(szm)(szi)G(s)kKin1(nm)Xi(s)(sp1)(sp2)(spn)(spj)j1式中,K——控制系统的增益;i(i1,2,,m)——控制系统的零点;pj(j1,2,,n)——控制系统的极点。z3)传达函数的时间常数模型pq2s2Xo(s)(Tks1)(Tl2ls1)G(s)Kk1l1Xi(s)ghsv(Tj2s2(Tis1)2jTjs1)i1j1(p2qm,vg2hn,nm)式中,K——控制系统的增益;Ti,Tj,Tp,Tq——为控制系统的各种时间常数。简述线性定常控制系统牢固性的充分必要条件。1)当系统特点方程的全部根(系统极点)拥有负实部,或特点根全部在S平面的左半平面时,则系统是牢固的;控制工程基础习题集及解答2)当系统特点方程的根(系统极点)有一个在S平面的右半平面(即实部为正),则系统不牢固;3)当系统特点方程的根有在S平面虚轴上时,则系统为临界牢固状态。简述积分、微分及惯性环节对最小相位系统牢固性的影响。由于积分环节和惯性环节均为相位滞后环节,故系统在前向通路中每增加一个积分环节将使系统的相位裕量减小一个90°,使其牢固性严重变差;增加一个惯性环节也会使系统的相位裕量减小arctanTc,其牢固性也随之变差,其惯性时间常数T越大,这种影响就越显然;而微分环节是相位超前环节,能够增加系统的相位裕量,可改进系统的牢固性。简述改进系统的稳态性能的路子。1)增大增益;2)在前向通路中,扰动量作用点前,增加积分环节(校正环节)。5.题35图为系统在ω=0→+∞时的开环频率特点曲线,Np为系统的开环右极点。1)画出ω在区间(-∞,+∞)的极坐标图;2)确定系统的型次;3)判断系统的牢固性。Np=0题35图答;题35图无开环右极点,即Np=0,系统为0型系统。由图可得该系统在ω=-∞→+∞时的开环频率特点见答35图所示。由于封闭的开环频率特点曲线不包围实轴上-1点,故其闭环系统为牢固系统。00答35图简述控制系统的基本联接方式。1)环节的串通联接方式由n个环节串通而成的系统,则其系统传达函数为各环节传达函数之积,即nG(s)Gi(s)i12)环节的并联联接方式由n个环节并联而成的系统,则其系统传达函数为各环节传达函数之和,即nG(s)Gi(s)i13)环节的反响联接若系统的前向通道传达函数为G(s);反响通道的传达函数为H(s),则系统的传达函数为控制工程基础习题集及解答(s)
G(s)G(s)H(s)简述控制系统的动向性能指标。1)延缓时间;2)上升时间;3)峰值时间;4)调治时间;5)超调量;6)振荡次数。简述判断系统牢固的对数频率牢固判据。若是系统在开环状态下是牢固的,则其闭环系统牢固的判据为:1)当系统在穿越频率c处的2)当系统在穿越频率c处的3)当系统在穿越频率c处的
(c)180时,为闭环牢固系统;(c)180时,闭环系统处于牢固界线;(c)180时,为闭环不牢固系统。简答0型系统在不相同输入(阶跃、斜坡、抛物线)信号作用下,系统的静态误差和静态误差系数。U1)输入单位阶跃信号时,静态误差系数为K,静态误差为;1K2)输入单位斜坡信号时,静态误差系数为0,静态误差为∞;3)输入单位抛物线信号时,静态误差系数为0,静态误差为∞。10.题35图为系统在ω=0→+∞时的开环频率特点曲线,Np为系统的开环右极点。1)画出ω在区间(-∞,+∞)的极坐标图;2)确定系统的型次;3)判断系统的牢固性。Np=0题35图题35图无开环右极点,即Np=0,系统为Ⅱ型系统(2分)。由图可得该系统在ω=-∞→+∞时的开环频率特点见答35图所示(2分)。由于封闭的开环频率特点曲线顺时针绕实轴上-1点2圈,即N=-2≠Np=0,故其闭环系统为不牢固系统。00答35图11.已知控制系统如题31图a)所示,利用系统匡图等效变换原则确定题31图b)所示系统函数方框中的内容A、B。Xi(s)Xo(s)Xi(s)Xo(s)AB依照系统框图等效原则,由题31图a)得控制工程基础习题集及解答Xo(s)(s)G2(s)G2(s)(1(s)1)A(BG1(s)1)G1G1Xi(s)G2(s)由此可知,AG2(s)B1G2(s)(a)(b)题31图12.简述三种典型输入信号的数学描述。)单位阶跃信号xi(t)u(t)1t00t02)单位斜坡信号tt0xi(t)r(t)t003)单位加速度信号xi(t)a(t)1t2t020t04)单位脉冲信号10th(h0)xi(t)(t)h0t0,th5)单位正弦信号xi(t)sint13.简述开环频率特点的极座标图与其对数频率特点图的对应关系。1)极座标图上A()=1的单位圆对应于对数幅频特点图上L()=0的零分贝线;当A()>1时,L()>0;当A()<1时,L()<0。2)极座标图上的负实轴对应于对数相频特点上的-180°的相位线。3)对数频率特点图只对应于ω=0→+∞变化的极座标图。14.简答Ⅰ型系统在不相同输入(阶跃、斜坡、抛物线)信号作用下,系统的静态误差和静态误差系数。1)输入单位阶跃信号时,静态误差系数为∞,静态误差为0;2)输入单位斜坡信号时,静态误差系数为K,静态误差为U;K3)输入单位抛物线信号时,静态误差系数为0,静态误差为∞。15.题35图为系统在ω=0→+∞时的开环频率特点曲线,Np为系统的开环右极点。1)画出ω在区间(-∞,+∞)的极坐标图;2)确定系统的型次;3)判断系统的牢固性。控制工程基础习题集及解答pN=2题35图题35图无开环右极点,即Np=2,系统为0型系统。由图可得该系统在ω=-∞→+∞时的开环频率特点见答35图所示。由于封闭的开环频率特点曲线顺时针绕实轴上-1点0圈,N=0≠Np=2,故其闭环系统为不牢固系统。00答35图16.已知控制系统如题31图a)所示,利用系统匡图等效变换原则确定题Xi(s)Xo(s)Xi(s)A(a)题31图依照系统框图等效原则,由题31图a)及题31图b)得
31图b)所示系统函数方框中的内容A.B。Xo(s)Bb)Xo(s)G1(s)1G1(s)G2(s)BG1(s)Xi(s)1G1(s)G2(s)G2(s)1G1(s)G2(s)A1BG1(s)由此可知,1BG2(s)AG2(s)17.简述控制系统的极点在S平面上不相同地址时,其动向性能的变化情况。1)控制系统极点处于S平面右半部分时,对应的暂态响应发散或振荡发散;2)控制系统极点处于S平面左半部分时,对应的暂态响应衰减或振荡衰减;3)控制系统极点处于S平面虚轴上时,对应的暂态响应不变或等幅振荡。18.简答Ⅱ型系统在输入单位阶跃、单位斜坡、单位抛物线信号作用下,系统的静态误差和静态误差系数。1)输入单位阶跃信号时,静态误差系数为∞,静态误差为0;2)输入单位斜坡信号时,静态误差系数为∞,静态误差为0;3)输入单位抛物线信号时,静态误差系数为K,静态误差为2U。K19.简述包围S平面右半平面的奈魁斯特围线在开环传达函数(在虚轴上无零、极点)表示的开环复平面上的照射情况。采用一半径为无量大的半圆周线为奈魁斯特围线,并以直径边重合虚轴而包围整个S平面右半平面。1)虚轴部分的照射,此时,S=jω,-∞<ω<+∞,对应的照射为系统开环频率特点G(jω),-∞<ω<+∞,且G(jω)与G(-jω)为共轭复数。2)半径为无量大的半圆弧线部分的照射。此时,S→∞limG(s)0nm常数nms20.题35图为系统在ω=0→+∞时的开环频率特点曲线,Np为系统的开环右极点。1)画出ω在区间(-∞,+∞)的极坐标图;2)确定系统的型次;3)判断系统的牢固性。控制工程基础习题集及解答题35图题35图无开环右极点,即Np=0,系统为Ⅱ型系统。由图可得该系统在ω=-∞→+∞时的开环频率特点见答35图所示。由于封闭的开环频率特点曲线顺时针绕实轴上-1点2圈,即N=-2≠N=0,故其闭环系统为不牢固系统。p典型环节的传达函数有哪些?1)比率环节;2)积分环节;3)微分环节;4)惯性环节;5)振荡环节;6)延缓环节。简述一阶系统单位阶跃响应的特点。1)一阶系统是无振荡、牢固的,无突变地按指数曲线单调上升且趋近于稳态值;2)当t=T时,曲线上升到稳态值的63.2%;3)经过时间3T~4T,响应曲线已达稳态值的95%~98%,在工程上能够认为其瞬态响应过程基本结束,系统进入稳态过程。时间常数T反响了一阶惯性环节的固有特点,其值越小,系统惯性越小,响应越快。4)在t=0处,响应曲线的切线斜率为dxot11t1eTdtTTt0t05)调整时间ts:若是系统赞同有2%(或5%)的误差,则当输出值达到牢固值的98%(或95%)时,就认为系统瞬态过程结束,当t=4T时,响应值xo(4T)=0.98,t=3T时,xo(3T)=。所以调整时间的值为:ts=4T(误差范围2%时)或ts=3T(误差范围5%时)。23.求取系统频率特点有哪些方法?1)依照频率特点的定义求取系统的频率特点;2)由传达函数直接令sj求取系统频率特点;3)用试验方法求取系统频率特点。24.简答减小控制系统误差的路子。1)增大系统开环增益:开环增益越大,静态误差系数越大,系统的稳态误差越小;2)提高系统的型次,可减小或除掉稳态误差:即在前向通道的搅乱信号作用前增加积分环节(调治器),将0型系统变成到0型以上的系统,Ⅰ型系统变成Ⅰ系统以上的系统,Ⅱ型系统变成Ⅱ型以上的系统。3)引进与输入信号有关的附加环节组成复合控制系统减小或除掉误差。题35图为系统在ω=0→+∞时的开环频率特点曲线,Np为系统的开环右极点。1)画出ω在区间(-∞,+∞)的极坐标图;2)确定系统的型次;3)判断系统的牢固性。控制工程基础习题集及解答Np=1题35图题35图所示系统有1个开环右极点,即Np=1,系统为0型系统。由图可得该系统在ω=-∞→+∞时的开环频率特性见答35图所示。由于封闭的开环频率特点曲线顺时针绕实轴上-1点1圈,即N=-1≠Np=1,故其闭环系统为不稳定系统。00答35图简述传达函数的特点。1)是以系统参数表示线性定常系统输出量与输入量之间关系的代数表达式;2)若系统的输入给定,则系统的输出完好取决于传达函数;3)实质的物理系统其传达函数的分母阶次必然大于或等于分子的阶次;4)传达函数的量纲取决于系统的输入与输出;5)传达函数不能够描述系统的物理结构。简述二阶系统的动向性能随系统阻尼比的变化情况。当0时,系统的瞬态响应均处于不牢固的发散状态。当0时,系统的瞬态响应总是牢固收敛的。当0时,系统的瞬态响应变成等幅振荡的临界牢固系统。简述闭环控制系统传达函数与其开环传达函数的零、极点之间的关系。设系统的开环传达函数为G(s)H(s)=B(s)/A(s)式中,A(s)——开环特点多项式。则闭环控制系统的特点多项式为F(s)1G(s)H(s)A(s)B(s)闭环特点多项式A(s)开环特点多项式由上式可知,①F(s)的零点就是系统闭环极点;②F(s)的极点就是系统开环极点。说明如何减小自动调速系统的稳态误差及实现系统无静差的方法。1)要使自动调速系统实现无静差,可在扰动量作用点前的前向通路中增加积分环节;2)要减小系统的稳态误差,则可使作用点前的前向通路中增益合适增大一些。题35图为系统在ω=0→+∞时的开环频率特点曲线,Np为系统的开环右极点。1)画出ω在区间(-∞,+∞)的极坐标图;2)确定系统的型次;3)判断系统的牢固性。控制工程基础习题集及解答题35图题35图所示系统有0个开环右极点,即Np=0,系统为Ⅲ型系统。由图可得该系统在ω=-∞→+∞时的开环频率特性图见答35图所示。由于封闭的开环频率特点曲线顺时针和逆时针各绕实轴上-1点1圈,即N=1-1=Np=0,故其闭环系统为牢固系统。答35图简答比率环节对系统性能的影响。1)在系统中增加比率环节,即改变系统的开环增益系数。当调治增大比率环节放大系数时,系统开环增益增大,其稳态误差减小,但不能够除掉误差,反之相反;2)由于比率环节拥有使输出马上响应输入信号的特点,调治增大比率环节的放大系数,能够提高系统的快速响应性能;3)增大比率环节放大系数,将增大系统的开环增益系数。开环增益增大使系统的增益裕量减小,其相对牢固性减小。简述二阶系统特点根随阻尼比变化情况。当0时,系统的特点根为一对纯虚根;2)当01时,系统的特点根为一对拥有负实部的共轭复数根;3)当1,时系统的特点根为一对相等的负实数根;4)当1,时系统的特点根为一对不相等的负实数根。简述表示系统频率特点的种类及其相互之间的数学关系。1)幅相频特点G(j);2)幅频特点A()和相频特点();3)实频特点Re()和虚频特点Im()。它们之间的相互关系为:A()G(j)Re2()Im2();()G(j)tan1Im()Re()G(j)Re()jIm()A()ej()控制工程基础习题集及解答试述控制系统的误差与误差的差异。1)误差:希望输出量与实质输出量之差;2)误差:给定输入量与实质输出量之差;3)单位负反响系统的误差就是误差。题35图为系统在ω=0→+∞时的开环频率特点曲线,Np为系统的开环右极点。1)画出ω在区间(-∞,+∞)的极坐标图;2)确定系统的型次;3)判断系统的牢固性。Np=0题35图题35图所示系统有0个开环右极点,即Np=0,系统为Ⅱ型系统。由图可得该系统在ω=-∞→+∞时的开环频率特性图见答35图所示。由于封闭的开环频率特点曲线顺时针绕实轴上-1点2圈,即N=-2≠Np=0,故其闭环系统为不牢固系统。答35图简述微分环节对系统的控制作用。1)使输出提前;2)增加系统的阻尼,提高系统的牢固性;3)增强噪声作用。简述闭环系统极点在S平面上随阻尼比的变化情况。1)当0时,闭环系统的极点处于S平面的右半部分;当0时,闭环系统的极点处于S平面的虚轴上;3)当0时,闭环系统的极点处于S平面的左半部分。简述幅频特点和相频特点的物理意义。1)幅频特点A(ω)是输出信号的幅值与输入信号的幅值之比,表示输入为不相同频率的谐波信号时,系统输出信号幅值的衰减或放大特点;2)相频特点φ(ω)是输出信号的相位与输入信号的相位之差,表示其输出信号相位产生超前[φ(ω)>0]或滞后[φ(ω)<0]的特点。简答积分环节对系统性能的影响。1)积分环节能够减小或除掉系统的稳态误差。如在输入斜坡信号时,0型系统(无积分环节)稳态误差为无量大,Ⅰ型系统(有一个积分环节)的稳态误差为常数,Ⅱ型系统以及Ⅱ型以上的系统稳态误差为0。2)由于积分环节相频特点角比其他典型环节的相频特点角滞后量更大,故将使系统的相位裕量大为减小,降低系统的相对牢固性。控制工程基础习题集及解答题35图为系统在ω=0→+∞时的开环频率特点曲线,Np为系统的开环右极点。1)画出ω在区间(-∞,+∞)的极坐标图;2)确定系统的型次;3)判断系统的牢固性。Np=0题35图题35图所示系统有2个开环右极点,即Np=0,系统为Ⅲ型系统。由图可得该系统在ω=-∞→+∞时的开环频率特点图见答35图所示。由于封闭的开环频率特点曲线顺时针绕实轴上-1点2圈,即N=-2≠Np=0,故其闭环系统为不牢固系统。00答35图第四部分计算应用题系统开环传达函数为Ks2G(s)1)求幅值穿越频率c5(1/s)时系统的增益K。由系统开环传达函数得其在幅值穿越频率处的幅频特点为K2A(c)G(jc)c1222211cc代入c5(1/s)解得2K252.已知开环传达函数为G(s)2KG0(s),题37图所示为G0(s)的开环频率特点极座标图,其开环系统在复平面右半部的极点数为Np,求使闭环系统牢固的K的取值范围。控制工程基础习题集及解答题37图答37图由题37图画出其系统在ω=-∞→+∞时的开环频率特点图见答37图所示。由于G(s)2KG0(s),故两系统的相频特点相等,即在同一个相位穿越频率处有(g)0(g)180G0(s)在相位穿越频率处的幅频特点为A0(g)G0(jg)2KG(s)在相位穿越频率处的幅频特点为A(g)G(jg)2KG0(jg)4K2由答37图可知,当A0(g)G0(jg)2K1时,系统G0(s)才牢固。所以只有A(g)G(jg)2KG0(jg)4K21时,系统G(s)才牢固,解得K1。23.系统开环传达函数为G(s)Ke0.1ss(s1)(0.1s1)求幅值穿越频率c5(1/s)时系统的增益K。由系统开环传达函数得其在幅值穿越频率处的幅频特点为A(c)G(jc)K12221ccc代入c5(1/s)解得K55212521控制工程基础习题集及解答4.开环系统G0(s)在ω=0→+∞的频率特点如题37图所示,在复平面右半部存在的开环极点数为Np=2,求使开环传递函数为G(s)2KG0(s)的系统稳准时其K的取值范围。0题37图12345123454512311234560234512345答37图由题37图画出其系统在ω=-∞→+∞时的开环频率特点图见答37图所示。由于G(s)2KG0(s),故两系统的相频特点相等,即在同一个相位穿越频率处有(g)0(g)180G0(s)在相位穿越频率处的幅频特点为A0(g)G0(jg)2KG(s)在相位穿越频率处的幅频特点为A(g)G(jg)2KG0(jg)4K2由答37图可知,当A0(g)G0(jg)2K1时,系统G0(s)才牢固。所以只有A(g)G(jg)2KG0(jg)4K21时,系统G(s)才牢固,解得K1。25.单位反响系统的开环传达函数为G(s)s1,系统相位裕量为45°时,求值。s2由系统的传达函数可求得系统在幅值穿越频率处的相频特点为(c)G(jc)tan1(c)290tan1(c)180其相位裕量为180(c)180tan1(c)18045解得控制工程基础习题集及解答c11c系统在幅值穿越频率处的幅频特点为221A(c)G(jc)c21c解得2124226.已知开环传达函数为G(s)2KG0(s),题37图所示为G0(s)的开环频率特点极座标图,其开环系统在复平面右半部的极点数为Np,求使闭环系统牢固的K的取值范围。题37图00答37图由题37图画出其系统在ω=-∞→+∞时的开环频率特点图见答37图所示。由于G(s)2KG0(s),故两系统的相频特点相等,即在同一个相位穿越频率处有(g)0(g)180G0(s)在相位穿越频率处的幅频特点为A0(g)G0(jg)2KG(s)在相位穿越频率处的幅频特点为A(g)G(jg)2KG0(jg)4K2由答37图可知,当A0(g)G0(jg)2K1时,系统G0(s)才牢固。所以只有A(g)G(jg)2KG0(jg)4K21时,系统G(s)才牢固,解得K1。2控制工程基础习题集及解答7.单位反响系统的开环传达函数为由传达函数得系统的相位裕量为解得
G(s)s,求系统满足相位裕量为45°的幅值穿越频率和惯性时间常数T。Ts1180(c)18090tan1(cT)45cT11cT系统在幅值穿越频率处的幅频特点为A(c)G(jc)c122T1c1将c代入上式解得T2T;c228.已知开环传达函数为G(s)2KG0(s),题37图所示为G0(s)的开环频率特点极座标图,其开环系统在复平面右半部的极点数为Np,求使闭环系统牢固的K的取值范围。Np=0题37图00答37图由题37图画出其系统在ω=-∞→+∞时的开环频率特点图见答37图所示。由于G(s)2KG0(s),故两系统的相频特点相等,即在同一个相位穿越频率处有(g)0(g)180G0(s)在相位穿越频率处的幅频特点为2K和0.5K,G(s)在相位穿越频率处的幅频特点为4K2和K2。由答37图可知,当2K1也许1时,系统G0(s)才牢固。故系统G(s)牢固的条件为4K21或K21控制工程基础习题集及解答解得K1或K129.单位反响系统的开环传达函数为1,求系统满足相位裕量为45°的幅值穿越频率和惯性时间常数T。G(s)s(Ts1)由传达函数得系统的相位裕量为180(c)18090tan1(cT)45解得cT11cT系统在幅值穿越频率处的幅频特点为A(c)G(jc)1122cT1c1将c代入上式解得TT2;2c210.开环系统G0()37图所示,在复平面右半部存在的开环极点数为ps在ω=0→+∞的频率特点如题N=2,求使开环传达函数为G(s)2KG0(s)的系统稳准时其K的取值范围。题37图00答37图由题37图画出其系统在ω=-∞→+∞时的开环频率特点图见答37图所示。由于G(s)2KG0(s),故两系统的相频特点相等,即在同一个相位穿越频率处有(g)0(g)180G0(s)在相位穿越频率处的幅频特点为2K和0.5K,G(s)在相位穿越频率处的幅频特点为4K2和K2。由答37图可控制工程基础习题集及解答知,只有同时满足2K1和1时,系统G0(s)才牢固。故系统G(s)牢固的条件为4K21且K21解得K的取值范围为1K12单位反响系统的开环传达函数为G(s)由传达函数得系统的相位裕量为
33
Ks,求系统满足相位裕量为60°的幅值穿越频率和增益系数K。s1180(c)18090tan1(3c)603解得tan1(3c)210c13系统在幅值穿越频率处的幅频特点为Kc1A(c)G(jc)3)221(c3将c1代入上式解得K
23312.典型二阶系统的单位阶跃响应曲线如题37图所示,1)计算系统的固有频率和阻尼比;2)确定系统的闭环传达函数。题37图1)由图可知,系统的超调量及峰值时间分别为225%tp2sMp2故由Mpe(/12)100%25%解得系统的阻尼比为控制工程基础习题集及解答由系统的峰值时间计算公式tp212n解得系统的固有频率为n1/s2)系统的传达函数形式为G(s)
K
2ns22
2nn由图可知,K=2,将系统的固有频率和阻尼比数据代人上式得该二阶系统的传达函数为G(s)s213.已知系统的结构图如题36图所示:1)求系统的闭环传达函数;2)当Kf0、Ka10时,试确定系统的阻尼比、固有频率n。题36图1)系统的闭环传达函数为(s)Ka2(2Kf)sKas2)当Kf0、Ka10时,系统的闭环传达函数为(s)10s22s10这是典型的二阶系统故有210及2n2n解得n3.16231/s、如题37图所示为最小相位系统的开环对数幅频特点折线图。(1)求系统的开环传达函数G(s);(2)求A(10)G(j10)。题37图控制工程基础习题集及解答(1)由图知,系统的开环传达函数结构形式为KG(s)s(Ts1)其中,式中时间常数为T10.02s。50由传达函数得系统的对数幅频特点的折线方程为20lgK500L()K20lg50T当100时,由图及上式得50KL(100)20lg0100解得:K200,故系统的开环传达函数为200G(s)1)(2)当10时,L(10)20lgA(10)20lgG(j10)20lg20010A(10)20如题36图所示为最小相位系统的开环对数幅频特点折线图。(1)求系统的开环传达函数G(s);(2)当A(1)G(j1)9时,求频率1。题36图(1)系统的传达函数形式为G(s)Ks2由此得L(K)20lg2由题图当180时,L()20lgK01802解得K=32400所以系统的开环传达函数为32400G(s)s2(2)当A(1)G(j1)9时,控制工程基础习题集及解答A(1)G(j1)32400921解得1601/s16.已知系统的结构图如题37图三所示,若使0.6,单位斜坡输入下系统的稳态误差ess,试求系统中Kf值和放大系数Ka值,以及系统的固有频率。题37图系统的闭环传达函数为(s)Ka2(2Kf)sKas由此可知,该系统是二阶系统其固有频率及阻尼比之间的关系为2Kan2n2Kf系统的误差传达函数为E(s)1R(s)1G(s)H(s)
1)2)由题图可求得KaG(s)H(s)s2(2Kf)s将上式代人式(2)得R(s)s2(2Kf)sE(s)s2R(s)1G(s)H(s)(2Kf)sKa在单位斜坡输入作用下系统的稳态误差为esslimss2(2Kf)s1s2(2Kf)sKas2s0解得2Kf(3)Ka联解式(1)、式(2)得Ka36Kf617.解析题38图所示阻容电路的传达函数和单位阶跃响应。ui为输入电压,uo为输出电压,i为电流,R为电阻,C控制工程基础习题集及解答为电容。题38图RC电路1)求传达函数该电路的动力学方程为:uiiR1uo1idtidtCC由上可知,CuoiuiCRuouo故取拉氏变换得Ui(s)(CRs1)Uo(s)传达函数为Uo(s)1G(s)Ts1Ui(s)式中,TRC为惯性环节的时间常数。2)求单位阶跃响应该系统为一阶系统,故其单位阶跃响应为u0(t)1et/T(t0)已知系统开环对数频率特点折线如题39图所示。求:1)系统的开环传达函数;2)求系统的相位牢固裕量并判断闭环系统的牢固性。题39图开环对数幅频特点图)求系统的开环传达函数由图可得系统的开环传达函数为1)G(s)1))判断系统的牢固性由传达函数求得系统的开环幅频特点得15021A()2211令A(c)=1可解得系统的穿越频率为c=30,故有控制工程基础习题集及解答180(c)1809030)30)arctan(0.130)由于>0所以闭环系统是牢固的19.解析题38图所示RC微分电路的传达函数和单位斜坡响应。ui为输入电压,uo为输出电压,i为电流,R为电阻,C为电容。题38图RC电路1)求传达函数该电路的动力学方程为:uiiR1uoiRidti得C由上除掉中间变量1u0dtuiu0CR故取拉氏变换得Ui(s)Uo(s)Uo(s)CRs传达函数为G(s)Uo(s)TsUi(s)Ts1式中,TRC为时间常数。2)求单位阶跃响应由传达函数得Uo(s)TsUo(s)Ts1对于斜坡输入Uo(s)Ts1Ts1s2所以u0(t)L1[Uo(s)]L1T1TTet/T(t0)Ts1s已知系统的开环传达函数为1)G(s)1s20.02s若要求系统的相位裕量为45o,求K值。这是一个最小相位系统。其幅频特点和相频特点分别为KA()2
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11())180)控制工程基础习题集及解答由于系统的相位裕量为180(c)45(c)c)180c上式得c16.39、c2。将这两个系统的穿越频率幅频特点并令A(c)=1可得K21A(c)c120.02c21cK
20.02c21c21c可解得K=K=1121.已知一调速系统的特点方程式为S32517S2.31040试用劳斯判据鉴识系统的牢固性,若不牢固请说明有几个根拥有正实部。列劳斯表S315170S21040S1S0104该表第一列系数符号不全为正,所以系统是不牢固的;且符号变化了两次,所以该方程中有二个根在S的右半平面。22.单位反响系统的闭环对数幅频特点分段折线如图39所示,要求系统拥有30°的相位裕量,试计算开环增益应增大多少倍?题39图由系统的闭环对数幅频特点图可得系统的闭环传达函数1(s)11s1s1s15(s1)(s1.25)(s5)系统为单位反响系统则其开环传达函数与闭环传达函数之间的关系为控制工程基础习题集及解答(s)G(s)1G(s)解得G(s)(s)1(s)1
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