3机械控制工程基础复习题及参考答案Word格式文档下载.docx
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,,,%
8(二阶系统当0<
<
1时,如果减小,则输出响应的最大超调量将A.增加B.减小
C.不变D.不定
9(线性定常系统的传递函数,是在零初始条件下
A(系统输出信号与输入信号之比
B(系统输入信号与输出信号之比
C(系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比
D(系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比
t10(余弦函数cos的拉氏变换是,1A.B.22s,,s,,
1sC.D.2222s,,s,,
11•微分环节的频率特性相位移9(3)=
A.90?
B.-90?
C.0?
D.-180?
12.II型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为
A.-40(dB/dec)B.-20(dB/dec)
C.0(dB/dec)D.+20(dB/dec)
1
13(令线性定常系统传递函数的分母多项式为零,则可得到系统的
A(代数方程B(特征方程
C(差分方程D(状态方程
14.主导极点的特点是
A.距离实轴很远B.距离实轴很近
C.距离虚轴很远D.距离虚轴很近
15(采用负反馈连接时,如前向通道的传递函数为G(s),反馈通道的传递函数
为H(s),则其等效传递函数为
1G(s)A(B(1,G(s)1,G(s)H(s)
G(s)G(s)C(D(1,G(s)H(s)1,G(s)H(s)
二、填空题:
1(线性定常系统在正弦信号输入时,稳态输出与输入的相位移随频率而变化的函数关系称为____。
2(积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线,直线的斜率为____dB,dec。
3(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
准确性。
。
4(单位阶跃函数1(t)的拉氏变换为。
5(二阶衰减振荡系统的阻尼比E的范围为。
6(当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实部都是____时,系统是稳定的。
7(系统输出量的实际值与___之间的偏差称为误差。
8(在单位斜坡输入信号作用下,0型系统的稳态误差e=_____。
ss
9(设系统的频率特性为,则称为。
I(,)G(j,),R(j,),jI(,)
10.用频域法分析控制系统时,最常用的典型输入信号是__。
11.线性控制系统最重要的特性是可以应用_____原理,而非线性控制系统则不能。
12.方框图中环节的基本连接方式有串联连接、并联连接和___连接。
13.分析稳态误差时,将系统分为0型系统、I型系统、II型系统…,这是按开环传递函数的____环节数来分类的。
14.用频率法研究控制系统时,采用的图示法分为极坐标图示法和__图示
法。
15.决定二阶系统动态性能的两个重要参数是阻尼系数E和_。
25G(s),三、设单位负反馈系统的开环传递函数为ks(s,6)
求
(1)系统的阻尼比Z和无阻尼自然频率①;
n
⑵系统的峰值时间t、超调量(T,、调整时间t(?
=0.05);
pS
四、设单位反馈系统的开环传递函数为
16G(s),Ks(s,4)
(1)求系统的阻尼比Z和无阻尼自然频率①;
⑵求系统的上升时间t、超调量(T,、调整时间t(?
=0.02);
。
tp五、某系统如下图所示,试求其无阻尼自然频率con,阻尼比Z,超调量
c,,峰值时间,
ts调整时间(?
=0.02)。
六、已知单位负反馈系统的开环传递函数如下:
20(s,1)G(s),K2s(s,2)(s,2s,2)求:
(1)试确定系统的型次v和开环增益K;
(2)试求输入为时,系统的稳态误差。
r(t),1,2t
七、已知单位负反馈系统的开环传递函数如下:
100G(s),Ks(s,2)
求:
(1)试确定系统的型次v和开环增益K;
2r(t),1,3t,2t
(2)试求输入为时,系统的稳态误差。
八、已知单位负反馈系统的开环传递函数如下:
20G(s),K(0.2s,1)(0.1s,1)
2r(t),2,5t,2t
(2)试求输入为时,系统的稳态误差。
九、设系统特征方程为
432s,2s,3s,4s,5,0
试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。
十、设系统特征方程为
432s,6s,12s,10s,3,0试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。
十一、设系统特征方程为
322s,4s,6s,1,0试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。
十二、设系统开环传递函数如下,试绘制系统的对数幅频特性曲线。
1s
10G(s),0.05s,1十三、设系统开环传递函数如下,试绘制系统的对数幅频特性曲线。
100G(s),s(0.1s,1)(0.01s,1)十四、设系统开环传递函数如下,试绘制系统的对数幅频特性曲线。
,,100.5s,1,,Gs,2,,s0.1s,1十五、如下图所示,将方框图化简,并求出其传递函数。
G曲
十六、如下图所示,将方框图化简,并求出其传递函数。
H1
C(S)R(S)—GG12十七、如下图所示,将方框图化简,并求出其传递函数。
G4H2
十C(S)R(S)
GGG123
H2
十八、如下图所示,将方框图化简,并求出其传递函数
C(S)R(S)GGG123
参考答案
一、单项选择题:
1.D2.B3.C4.C5.C
6.B7.D8.A9.D10.C
11(相频特性2(,20__3(_0_4(0,,,15(6(负数s
7(输出量的希望值8(9(虚频特性10.正弦函数11.___叠加__12.反馈_13.__积分__14.__对数坐标_15.无阻尼自然振荡频率wn
4
25
2525s(s,6)三、解:
系统闭环传递函数G(s),,,B225s(s,6),25s,6s,251,s(s,6)
2w,252,w,6与标准形式对比,可知,nn
w,5故,,,0.6n
22又w,w1,,,5,1,0.6,4dn
,t,,,0.785pw4d
,,,0.6,221,,1,0.6,ee%,,100%,,100%,9.5%
3t,,1s,wn
16
1616s(s,4)四、解:
系统闭环传递函数G(s),,,B216s(s,4),16s,4s,161,s(s,4)
22,w,4与标准形式对比,可知,w,16nn
w,4故,,,0.5n
22w,w1,,,4,1,0.5,3.464又dn
,t,,,0.91故pw3.464d
,,,,0.5221,,1,0.5,%,e,100%,e,100%,16.3%
4,,2ts,wn
五、解:
对于上图所示系统,首先应求出其传递函数,化成标准形式,然后可用公式求出
各项特征量及瞬态响应指标
100
,,Xs1002,,s50s,4o,,,2100,,,,Xss50s,4,2s,0.08s,
0.04i1,,0.02
,,s50s,4
2w,0.042,w,0.08与标准形式对比,可知,nn
5
,0.2rad/sn,,
,0.2
0.2,,,,,,221,10.2,,,%,e,e,52.7%,,
t,,,16.03s,,p22,,1,0.21,0.2n
44,,t,,,100ss,,0.2,0.2n
六、解:
(1)将传递函数化成标准形式
20(s,1)5(s,1)G(s),,K22s(s,2)(s,2s,2)s(0.5s,1)(0.5s,s,1)
可见,v,1,这是一个I型系统
开环增益K,5;
(2)讨论输入信号,,即A,1,B,2r(t),1,2t
AB12e,,,,,0,0.4,0.4根据表3—4,误差ssKK1,1,,5pV七、解:
(1)将传递函数化成标准形式
10050G(s),,Ks(s,2)s(0.5s,1)
可见,v,1,这是一个I型系统开环增益K,50;
2r(t),1,3t,2t
(2)讨论输入信号,,即A,1,B,3,C=2
ABC132e,,,,,,,0,0.06,,,,根据表3—4,误差ss1,KKKa1,,500pV八、解:
(1)该传递函数已经为标准形式
可见,v,0,这是一个0型系统
开环增益K,20;
2r(t),2,5t,2t
(2)讨论输入信号,,即A,2,B,5,C=2
ABC2522e,,,,,,,,,,,,,根据表3—4,误差ss1,KKKa1,200021pV九、解:
用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别,a=1,a=2,a=3,a=4,a=5均大于零,且有43210
2400
1350
,4
0240
0135
,2,01
,2,3,1,4,2,02
,2,3,4,2,2,5,4,1,4,,12,03
,5,,5,(,12),,60,043
6
所以,此系统是不稳定的。
十、解:
用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别,a=1,a=6,a=12,a=10,a=3均大于零,且有43210
61000
11230
06100
01123
,6,01
,6,12,1,10,62,02
,6,12,10,6,6,3,10,1,10,512,03
,3,,3,512,1536,043所以,此系统是稳定的。
十一、解:
(1)用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别,a=2,a=4,a=6,a=1均大于零,且有3210
410
260,,3
041
,4,01
,4,6,2,1,22,02
,4,6,1,4,4,0,1,2,1,6,03所以,此系统是稳定的。
1十二、解:
该系统开环增益K,;
10
1有一个微分环节,即v,,1;
低频渐近线通过(1,20lg)这点,即通过
(1,,1010)这点,斜率为20dB/dec;
1有一个惯性环节,对应转折频率为,斜率增加,20dB/dec。
w,,2010.05系统对数幅频特性曲线如下所示。
L(L(,)/dB,)/dBL(,)/dB
20,20dB/dec20dB/dec20dB/dec
100010101050,/(rad/s),/(rad/s),/(rad/s)20-10
(a)(b)(c)十三、解:
该系统开环增益K,100;
有一个积分环节,即v,1;
低频渐近线通过(1,20lg100)这点,即通过(1,40)这
L(L(,)/dB,)/dB,)/dB点斜率为,20dB/dec;
L(
20dB/dec
20dB/dec,20dB/dec7,40dB/dec
40dB/dec00010050,/(rad/s)0.1100,/(rad/s)110300,/(rad/s)
60dB/dec,40dB/dec,80dB/dec
(d)(e)(f)
11有两个惯性环节,对应转折频率为,,斜率分别增
加,w,,10w,,100120.010.120dB/dec
L()/dB
-20dB/dec40
-40dB/dec
0(rad/s),110100
-60dB/dec
系统对数幅频特性曲线如下所示。
十四、解:
该系统开环增益K,10;
2,低频渐近线通过(1,20lg10)这点,即通过(1,20)这有两个积分环节,即
v
点斜率为-40dB/dec;
1有一个一阶微分环节,对应转折频率为,斜率增加20dB/dec。
w,,210.5
1有一个惯性环节,对应转折频率为,斜率增加,20dB/dec。
w,,1020.1系统对数幅频特性曲线如下所示。
十五、解:
晒闾
R⑷
GiGjGi
1KhChHz^jzHi-G^iETi心"
十六、
解:
H/G12
C(S)R(S)—GG12
C(S)R(S)一G2G11+GH22
C(S)R(S)一GG12
1+GH22
C(S)R(S)GG12
1+GH+GH2211
十七、解:
C(S)R(S)G+GGG1423一
10
C(S)R(S)(G+GG)G1423
H1
C(S)R(S)G(G+GG)14231+GH(G+GG)11423十八、解:
GG12C(S)R(S)G31+GH21一
C(S)R(S)GGG1231+GH+GGH21121
11