理工控制工程习题精讲Word格式文档下载.doc
《理工控制工程习题精讲Word格式文档下载.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《理工控制工程习题精讲Word格式文档下载.doc（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
4.当输入已知，确定系统，且确定的系统应使得输出尽可能符合给定的最佳要求，此即为最优设计问题。
5.按系统有无反馈，通常可将控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统。
6.在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有微分方程、传递函数等。
7.稳态误差反应稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来衡量系统控制精度的程度。
由图可知系统稳定
8.评价二阶控制系统对单位阶跃输入的瞬态时域性能指标有、和等。
其中，反映了系统的相对稳定性。
9.一阶系统的单位阶跃响应的表达是。
11.一阶系统的传递函数为，其幅频特性为、相频特性为。
10．不稳定现象产生的原因不恰当的反馈，控制系统稳定的定义系统在初始条件的作用下，随着时间趋于无穷大，而输出响应逐渐趋于零。
稳定的条件为闭环特征根全部具有负实部。
11．校正是指在系统中增加一些环节，用以改善系统性能，按校正环节的频率特性分为相位超前校正，相位滞后校正和滞后超前校正。
13．传递函数定义为线性系统在零被始条件下,输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比。
12．已知开环系统为当输入为单位阶跃函数时，系统的稳态偏差为0_，当输入为单位速度输入时，稳态偏差为_0.5__，单位加速度输入时，稳态偏差为无穷大。
二．判断正误
（×
）１．控制系统的被控变量简称控制量。
（√）２．闭环系统稳定，则其开环系统未必是稳定的。
）３．由系统初始状态引起的响应，称为零状态响应。
）４．控制系统的谐振峰值就是系统的最大超调量．
（√）５．稳定的系统不一定是非最小相位系统。
）６．Nyquist判据既能反映绝对稳定性,也能反映相对稳定性,但不能用于延迟系统.
1.传递函数只适用与线性定常系统。
（√）
2．稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数，而且与输入信号的类型有关。
（√）
3．系统的稳定性不仅与系统自身结构有关，而且与初始条件、外作用的幅值有关。
）
4．系统的开环增益越大，系统的稳态误差越小。
（√）
5．频率响应是线性定常系统对正弦输入的稳态响应。
（√）
三、简答题：
微分方程：
在时域中描述系统（或元件）动态特性的数学模型。
传递函数：
在外界输入作用前，输入、输出的初始条件为零时，线性定常系统、环节或元件的输出的拉普拉斯变换与输入的拉普拉斯变换之比。
前向通道传递函数
反馈回路传递函数
什么是时间响应？
答：
机械工程系统在外加作用（输入）激励下，其输出量随时间变化的函数关系称之为系统的时间响应，通过对时间响应的分析可揭示系统本身的动态特性。
4-2时间响应有哪两部分组成？
各部分的定义是什么？
任一系统的时间响应都是由瞬态响应和稳态响应两部分组成。
瞬态响应：
系统受到外加作用激励后，从初始状态到最终状态的响应过程称为瞬态响应。
稳态响应:
时间趋于无穷大时，系统的输出状态称为稳态响应。
瞬态响应反映了系统动态性能，而稳态响应偏离系统希望值的程度可用来衡量系统的精确程度。
试述开环控制系统的主要优缺点。
优点：
开环控制系统无反馈回路，结构简单，成本较低。
缺点：
控制精度低，容易受到外界干扰，输出一旦出现误差无法补偿。
6-1什么是频率特性？
答：
当不断改变输入的正弦波频率（由0变化到无穷大）时，该幅值比和相位差的变化情况即称为系统的频率特性。
7-1系统稳定性的定义是什么？
一个控制系统在实际应用中，当受到扰动作用时，就要偏离原来的平衡状态，产生初始偏差。
所谓控制系统的稳定性，就是指当扰动消失之后，系统从初始偏差恢复到原平衡状态的能力。
7-2一个系统稳定的充分和必要条件是什么？
系统特征方程的全部根都具有实部。
或者说，闭环传递函数的全部极点均在[s]平面的左半部。
8-3系统在何种情况下采用相位超前校正、相位滞后校正和相位滞后-超前校正。
解答：
01为了既能提高系统的响应速度，又能保证系统的其他特性不变坏，需要采用相位超前校正；
02为了减小稳态误差而又不影响稳定性和响应的快速性，只要加大低频段的增益就可以时，需要采用相位滞后校正；
03需要同时改善系统的瞬态响应和稳态精度时，用相位滞后-超前校正
四、计算题
1.已知系统微分方程为
传递函数为
2.某线性定常系统，在单位阶跃输入作用下，其输出为
试求系统的传递函数。
3.4-9设单位反馈系统的开环传递函数为
求这个系统的单位脉冲响应和单位阶跃响应。
4-6设单位反馈控制系统的开环传递函数为
试求系统的上升时间、峰值时间、最大过调量和调整时间。
4-7设有一闭环系统的传递函数为
为了使系统对阶跃输入的响应有约5%的过调量和2秒的调整时间，试求和值应为等于多大。
6-2已知系统的单位阶跃响应为，t≥0;
试求系统幅频特性和相频特性。
解：
6-6已知系统传递函数方框图如图（题6-6）所示，现作用于系统输入信号，试求系统的稳态输出。
系统的传递函数如下：
（1）
（2）
（3）。
——
+
图（题6-6）
解:
（1）
（3）
6-7试绘制具有下列传递函数的各系统的Nyquist图:
（2）
（3）
（2）
（3）
试画出极坐标图
（2）
7-8判别图（题7-7）（a），（b）所示系统的稳定性。
图（题7-8
解（a）
10.2
0.190.1
-0.33
0.1
由劳斯表可以看出第一列数字不全大于零，所以系统不稳定。
（b）
110
2110
9.52
10
由劳斯表可以看出第一列数字全大于零，所以该系统稳定。
7-9画出下列各开环传递函数的乃奎斯特图，并判别系统是否稳定。
奈氏轨迹穿过点，所以系统临界稳定。
8-4已知两系统的开环传递函数幅频特性如图（题8-4）所示，试问在系统（a）中加入何种的串联环节可以达到系统（b）。
题（图8-4）
（a）的传递函数为：
（b）的传递函数：
升级会员 