开本1116《机电控制工程基础》期末复习资料20XX年田贞军.docx
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开本1116《机电控制工程基础》期末复习资料20XX年田贞军
开本1116《机电控制工程基础》期末复习资料--20XX年6月田贞军
电大1116《机电控制工程基础》12年春期期末考试总复习资料
机电控制工程基础试题
一、填空（每小题3分，共30分）一、填空题
1．传递函数的分母就是系统的_特征多项式__，分母多项式的根称为系统的_极点_。
2．控制系统按其结构可分为_开环控制系统__、_闭环控制系统__、_复合控制系统_。
3．对控制系统的基本要求可归结为_稳定性___、_准确性__和_快速性__。
4．单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是__1/s__。
5．系统的稳态误差与_系统的结构_和_外输入__有关。
6．线性系统的特点是信号具有_齐次性__性和__叠加性_性。
7．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。
8．系统的频率特性是G（
j）描述的，G（j）称为系统的_幅频特性__；
六、（10分）
21．某电网络系统结构如图2所示，Ur为输入，Uc为输出，求该系统的传
递函数。
G（j）称为系统的_相频特性__。
9．根轨迹是根据系统_开环__传递函数中的某个参数为参变量而画出的__闭环极点_根轨迹图。
10．根据Nyquist稳定性判据的描述，如果开环是不稳定的，且有P个不稳定极点，那么闭环稳定的条件是：
当绕点_P/2_圈。
二、选择题（每小题5分，共15分）
11．劳斯稳定判据能判断（A）系统的稳定性。
A．线性定常系统B．线性时变系统C．非线性系统 D．任何系统12．一阶系统的传递函数为
则其时间常数为（C）。
s
A．0．25 B．4 C．2 D．113．PI校正为（A）校正。
A．滞后 B．超前 C．滞后超前 D．超前滞后三、判断题（共10分）
14．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）
15．某环节的输出量与输人量的关系为
y（t）Kx（t），K是一个常数，则称
其为比例环节。
（对）
16．反馈控制系统是指正反馈。
（错）四、计算题（25分）
已知一个n阶闭环系统的微分方程为
a0yb1rb0rany（n）an1y（n1）a2y
（2）a1y17．写出该系统的闭环传递函数；系统的闭环传递函数：
Gb（s）b1sb0ansnan1sn1a1sa0
机电控制工程基础试题
一、填空（每小题3分，共30分）
1.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。
2．三种基本的控制方式有_开环控制 闭环控制 复合控制_。
3．控制系统的稳态误差大小取决于_系统结构参数和____外输入__。
5．若二阶系统的阻尼比大于1，则其阶跃响应_不会__出现超调，最佳工程常数为阻尼比等于__0．707__。
6．开环传递函数的分母阶次为n，分子阶次为m（n≥m），则其根轨迹有__n__条分支，其中，m条分支终止于_开环有限零点__，n—m条分支终止于_无穷远__。
7．单位脉冲函数的拉氏变换结果为___1_。
8．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__。
9．频率特性是线性系统在_正弦__输入信号作用下的输出和输入之比。
10．实轴上二开环零点间有根轨迹，则它们之间必有_汇合点__点。
二、选择题（每小题5分，共15分）
18．写出该系统的特征方程；系统的特征方程：
ansnan1sn119．当
a1sa00
、
a01，a1，a2，ai0（i2）b10，b02，r（t）1（t）时，试评价该二阶系统的如下性能：
n、%、ts和y。
19．各值如下：
Gb（s）
1．一阶系统的传递函数为，则其时间常数为（B）。
A．0．25 B．4 C．2 D．1
2．已知线性系统的输入sc（t），输出y（c），传递函数G（s），则正确的关系是（B）。
2211s21s142
22n4n2
2/nts31
n3s
3．PI校正为（A）校正。
A．滞后 B．超前 C．滞后超前 D．超前滞后三、判断题（10分）
1．劳斯稳定判据能判断线性定常系统的稳定性。
（对）2．某二阶系统的特征根为两个具有负实部的共轭复根，则该系统的单位阶跃响应曲线表现为等幅振荡。
（错）
3．线性系统稳定，其开环极点一定均位于s平面的左半平面。
（ 错）四、（10分）
设某系统可用下列一阶微分方程
五、（10分）
12ylimY（s）limsGb（s）lim22s0s0s1
五、（20分）
单位反馈系统的开环传递函数为
20．已知系统动态结构图如图1所示，试求从U（s）到Y（s）的传递函数及从
N（s）到Y（s）的传递函数。
（1）要求系统稳定，试确定K的取值范围。
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1）闭环特征方程为：
s（s+3）（s+5）十K＝0 应用劳斯稳定判据得：
0ω3，斜率保持不
ω增到ω3，斜率[-20]转为[-40]，该环节为
3变。
故系统开环传递函数应上述各典型环节串联组成，即
涉及的知识点及答题分析：
这个题的考核知识点是用频率法综合控制系统，掌握校正的基本概念，常用串联校正环节的传递函数及特点。
掌握串联校正、反馈校正的具体方法。
【解】该系统是积分、放大和两个惯性环节串联构成的K=10 20lgK=20分贝
s1K（Gk（s）s（112s1）1
1s1）（3s1）11 1225
低频为积分放大环节，在1，K=20分贝处作-20dB/10倍频线
在10处作-40dB/10倍频线，在25处作
–60dB/10倍频线
2）、确定开环增益K
当ω=ωc时，A（ωc）=1。
所以
K（A（c）12c）211K121c1
c（故 K11
c）2（3c）21c1c2c11所以。
Gk（s）s（2c1（s1）121s1）（1
3s1）《机电控制工程基础》作业评讲第4次第6章二、已知某单位反馈系统开环传递函数为G0（s）10,校正环节为
s（2s1）Gc（s）（10s1）（2s1）（100s1）
（1）绘制其校正前和校正后的对数幅频特性曲
线以及校正环节图形与校正后的相角裕量
（c）
2．L>0的范围内，相频特性在处没有穿越，所以系统稳定
涉及的知识点及答题分析：
这个题的考核知识点是用频率法综合控制系统，掌握校正的基本概念，常用串联校正环节的传递函数及特点。
掌握串联校正、反馈校正的具体方法。
【解】
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系统校正前后的伯德图
幅值穿越频率相位裕量
c＝。
c18090arctan10
显然，相位裕量不能满足要求。
选取校正环节。
于满足稳态要求时，系统的相位裕量小于期望值，因此要求加入的校正装置，能使校正后系统的相位裕量增大，为此可采用超前校正。
选取校正环节的参数。
根据系统相位裕量的要求，校正环节最大相位移应为
max45
考虑到校正装置对穿越频率位置的影响，增加一定的相位裕量，取
10（10s1） Gc（s）G0（s）
s（100s1）
（1）2）
max4510
maxarcsina1
a1（c）90tg110tg1100tg
三、什么是PI校正？
其结构和传递函数是怎样的？
涉及的知识点及答题分析：
这个题的考核知识点是PI校正的概念及其其结构和传递函数。
【解】PI控制又称为比例－积分控制。
其结构图如图所示：
即 a=4
设系统校正后的穿越频率为校正装置两交接频率的几何中点，得交接频率为
mc在交接频率处。
100c
1Ac1cc10
1aT
PI控制结构图
PI校正器的传递函数为
11（KpTis1）TisTis式中，Ti是积分时间常数。
当KP1时，GC（s）Gc（s）Kp则有T=
因此，校正环节的传递函数为
解得1，2，c
Gc（s）1
1的频率特性为
GC（j）1jTI。
jTI为抵消超前校正网络所引起的开环放大倍数的衰减，必须附加放大器，其放大系数为
a=4
校验校正后的结果。
加入校正环节后系统的开环传递函数为
Gc（s）G（s）校正后系统的相位裕量为:
100
（1）s
（1）
（1）四、某单位负反馈系统的结构图如图所示。
要求校正后系统在r（t）=t作用下的稳态误差ess≤，相位裕量γ≥45，试确定校正装置的传递函数。
涉及的知识点及答题分析：
这个题的考核知识点是超前校正的计算。
掌握超前校正的一般步骤。
【解】根据稳态误差的要求，可计算出开环放大系数K≥100。
现取K=100。
根据取定的K值，作出未校正系统的开环对数频率特性曲线。
如下图中L1,所示。
可计算出其穿越频率与相位裕量分别为
о
1满足给定要求。
机电控制工程基础试题
一、填空（每小题3分，共30分）
1．传递函数阶次为n的分母多项式的根被称为系统的_______________，共有______________个。
2．系统输出全部或部分地返回到输入端，此类系统称为______________。
3．传递函数与______________有关，与输出量、输入量______________。
4．惯性环节的惯性时间常数越______________，系统快速性越好。
5．若二阶系统的阻尼比大于1，则其阶跃响应______________出现超调，最佳工程常数为阻尼比等于______________。
6．开环传递函数的分母阶次为n，分子阶次为m（n≥m），则其根轨迹有______________条分支，其中m条分支终止于______________，n－m条分支终止于______________。
7．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______________。
8．系统的动态性能指标主要有______________，稳态性能指标为______________。
9．根轨迹是根据系统——传递函数中的某个参数为参变量而画出的
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______________根轨迹图。
10．根据Nyquist稳定性判据的描述，如果开环是不稳定的，且有P个不稳定极点，那么闭环稳定的条件是：
当ω－∞→∞时，Wk（jk）的轨迹应该______________绕（-1，j0）点______________圈。
二、选择题（每小题5分，共15分）
1．传递函数G（s）＝1/s表示（ ）环节。
A．微分 B．积分 C．比例 D．滞后
2.某二阶系统的特征根为两个互不相等的实数，则该系统的单位阶跃响应曲线表现为（ ）。
A．单调衰减 B．单调上升 C．等幅振荡 D．振荡衰减3.已知线性系统的输入z（f），输出y（f），传递函数G（s），则正确的关系是（ ）。
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
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