机械工程控制基础(杨叔子)简答题答案

机械工程控制基础(杨叔子)简答题答案1.何谓控制系统，开环系统与闭环系统有哪些区别？答：控制系统是指系统的输出，能按照要求的参考输入或控制输入进行调节的。开环系统构造简单，不存在不稳定问题、输出量不用测量；闭环系统有反馈、控制精度高、结构复杂、设计时需要校核稳定性。2.什么叫相位裕量？什么叫幅值裕量？答：相位裕量是指在乃奎斯特图上，从原点到乃奎斯特图与单位圆的交点连一直线，该直线与负实轴的夹角。幅值裕量是指在乃奎斯特图上，乃奎斯特图与负实轴交点处幅值的倒数。3.试写出PID控制器的传递函数？答：GC(s)=KP+KDs+KI/s4,什么叫校正（或补偿）？答：所谓校正（或称补偿），就是指在系统中增加新的环节或改变某些参数，以改善系统性能的方法。5.请简述顺馈校正的特点答：顺馈校正的特点是在干扰引起误差之前就对它进行近似补偿，以便及时消除干扰的影响。6.传函的主要特点有哪些？答：（1）传递函数反映系统本身的动态特性，只与本身参数和结构有关，与外界输入无关；（2）对于物理可实现系统，传递函数分母中s的阶数必不少于分子中s的阶数；（3）传递函数不说明系统的物理结构，不同的物理结构系统，只要他们的动态特性相同，其传递函数相同。7.设系统的特征方程式为4s4+6s3+5s2+3s+6=0，试判断系统系统的稳定性。答：各项系数为正，且不为零，满足稳定的必要条件。列出劳斯数列：s44s363s236s1-25/3s06所以第一列有符号变化，该系统不稳定。8.机械控制工程主要研究并解决的问题是什么？答：（1）当系统已定，并且输入知道时，求出系统的输出(响应)，并通过输出来研究系统本身的有关问题，即系统分析。（2）当系统已定，且系统的输出也已给定，要确定系统的输入应使输出尽可能符合给定的最佳要求，即系统的最佳控制。（3）当输入已知，且输出也是给定时，确定系统应使得输出金肯符合给定的最佳要求，此即最优设计。（4）当系统的输入与输出均已知时，求出系统的结构与参数，即建立系统的数学模型，此即系统识别或系统辨识。（5）当系统已定，输出已知时，以识别输入或输入中得有关信息，此即滤液与预测。9，在系统校正中，常用的性能指标有哪些？答：（1）在系统校正中，常用的性能指标按其类型可分为：(1)时域性能指标，它包括瞬态性能指标（即上升时间、峰值时间、最大超调量、调整时间等）和稳态性能指标（即稳态误差）。（2）频域性能指标，它包括相位裕量、幅值裕量、频宽等。10.求拉氏反变换的方法有哪些？答：（1）查表法；（2）有理函数法；（3）部分分式法。11.简述二阶欠阻尼系数a，wn与性能指标Mp(超调量)、ts(调整时间)的关系。答：二阶欠阻尼系统若a不变，增大或减小w(n)，则超调量t(p)不变，调整时间t(s)减小（或增大）;若t(n)不变，增大（或减小）a，则超调量M(p)减小（或增大），调整时间t(s)减小（增大）12.简述串联超前校正环节的作用。答：串联超前校正环节的作用是：串联超前校正环节增大了相位裕量，加大了宽带，这就意味着提高了系统的相对稳定性，加快了系统的响应速度，使过度过程得到显著改善。但由于系统的增益和型次都未变化，所以稳态精度变化不大。13.传递函数的典型环节主要有哪几种？答：（1）比例环节K；（2）积分环节1/s（3）微分环节s（4）惯性环节1/（Ts+1）（5）一阶微分环节Ts+1（6）震荡环节1/(T2s2+2aTs+1)（7）二阶微分环节T2s2+2aTs+1（8）延时环节e-ts。14.终值定理的应用条件是什么？答：若函数f（t）及其一阶导数都是可拉氏变换的，并且除在原点处唯一的极点外，sF（s）在包括含jw轴的右半s平面内是解析的，这就意味着当t趋近与无穷时f（t）趋于一个确定的值，则函数f（t）的终值为limf（t）=limF（s）。15.什么叫系统分析？答：当系统已定，并且输入知道时，求出系统的输出（响应），并且通过输出来研究系统本身的有关问题，即系统分析。16.对数坐标图的主要优点有哪些？答：（1）可以将幅值相乘转化为幅值相加，便于绘制多个环节串联组成的系统的对数频率特性图。（2）可采用渐近线近似的作用方法绘制对数幅频图，简单方便，尤其是在控制系统设计、校正及系统辨识等方面，优点更为突出。（3）对数分度有效地扩展了频率范围，尤其是低频段的扩展，对工程系统设计具有重要意义。17.简述拉氏反变换中部分分式法的步骤。答：部分分式法是通过代数运算，先将一个复杂的象限函数化为数个简单的部分分式之和，再分别求出各个分式的原函数，总的原函数即可求得。18.请写出超前校正装置的传递函数，如果将它用于串联校正，可以改善系统什么性能？答：Gc(s)=1/a乘aTs+1/(Ts+1),a>1可增加相位裕量，调整频带宽度。19.影响系统稳态误差的因素有哪些？答：影响系统稳态误差的因素有系统的类型、开环增益和输入信号。20.已知系统的调节器为Gc(s)=(T1s+1)(T2s+1)/s,其中T1、T2>0，问是否可以称其为PID调节器，请说明理由。答：可以称其为PID调节器。Gc(s)=(T1+T2)+T1T2S+1/S.Gc(s)由比例部分(T1+T2)、微分部分T1T2s及积分部分1/s相加而成。21.什么叫机械系统的动柔度和动刚度？答：若机械系统的输入为力，输出为位移（变形），则机械系统的频率特性就是机械系统的动柔度；机械系统的频率特性的倒数就是机械系统的动刚度。22.什么叫机械系统的基本要求？答：对控制系统的基本要求有系统的稳定性、响应的快速性和响应的准确性等，其中系统的稳定性是控制系统工作的首要条件。在参数已知的情况下分析和评定系统的稳定性、快速性和准确性。23.设开环传递函数Gs=100/s+10s+50,试说明开环系统频率特性极坐标图的起点和终点。答：G（s）=0.2/（0.1s+1）（0.02s+1）G（jw）=0.2/(j0.1w+1)(j0.02w+1)G(jw)极坐标图起点：（0.2.j0）G(jw)极坐标图终点（0，j0）29.什么是数学模型？答：数学模型是系统动态特性的数学表达式。建立数学模型是分析、研究一个动态特性的前提。一个合理的数学