1、6、关于线性系统时间响应,说法正确的是( C )。A. 时间响应就是系统输出的稳态值 B. 由单位阶跃响应和单位脉冲响应组成C. 由强迫响应和自由响应组成 D. 与系统初始状态无关7、系统的单位脉冲响应函数为,则系统的传递函数为( A )A. B. C. D. 8、一个系统稳定的充要条件是( C )。A. 系统的全部极点都在S平面的右半平面内 B. 系统的全部极点都在S平面的上半平面内C. 系统的全部极点都在S平面的左半平面内 D. 系统的全部极点都在S平面的下半平面内9、一个线性系统稳定与否取决于( A )。A. 系统的结构和参数 B. 系统的输入C. 系统的干扰 D. 系统的初始状态10、
2、相位超前校正网络的作用是下列的哪一项( B )。A. 系统的相对稳定性得到提高 B. 增加闭环系统的稳定性裕度C. 系统的带宽下降 D. 系统的上升时间和调整时间加长二、填空题1、对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、 快速性 和 准确性 。2、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。3、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 。4、 稳态误差 反映出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。5、按照有无反馈来分类,控制系统可分为 开环控制系统 ; 闭控制系统 ; 半闭环控制系统 。6、根据控制系统元件的特性,
3、控制系统可分为 线性 控制系统、 非线性_控制系统。7、有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和 频域性能指标 。8、频率响应是线性定常系统对 正弦 输入的稳态响应。9、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。10、根据自动控制系统是否设有反馈环节来分类,控制系统可分为_开环_控制系统、_闭环_控制系统。11、脉冲信号可以用来反映系统的 抗冲击能力 。12、阶跃信号的拉氏变换是 1/s 。13、传递函数的定义是对于线性定常系统,在 初始条件为零 的条件下,系统输出量的拉氏变换与 输入量的拉氏变换 之比。14、瞬态响应是系统受到外加作用激励后,从 初始状态 到 最
4、终状态 的响应过程。15、控制系统的校正方式有串联校正、 并联校正 ; 复合校正 。其中串联校正又分为 超前校正 ; 滞后校正 ; 超前 -滞后校正 。16、判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为 负实根或负实部的复数根 ,即系统的特征根必须全部在 复平面的左半平面 是系统稳定的充要条件。17、频率响应是系统对 正弦输入 的稳态响应,频率特性包括 幅频和相频 两种特性。18、I型系统在单位阶跃输入下,稳态误差为 0 ,在单位加速度输入下,稳态误差为 。19、二阶系统的阻尼系数= 0.707_ 时,为最佳阻尼系数。这时系统的平稳性与快速性都较理想。 20、控制系统的相对稳定性可以用 相位
5、裕量 及 幅值裕量 来定量表征。三、计算题1、机械系统如图所示,其中,外力f(t)为系统的输入,位移x(t)为系统的输出,m为小车质量,k为弹簧的弹性系数,B为阻尼器的阻尼系数,试求系统的传递函数(忽略小车与地面的摩擦)。解:系统的微分方程为拉氏变换得:(零初始条件)2、已知系统结构如图,试求传递函数及123、已知机械振动系统(如图1a)所示,当在质量块上施加20牛顿的阶跃力时,其位移响应曲线如图1b所示。试求:(1)求系统的传递函数;(2)计算参数K、m和B的数值。(提示:,,)0.0250.020t (s)2b) 时间响应曲线a) 机械系统图1 (1)传递函数(2)阶跃输入力 系统稳态响应
6、为根据拉氏变换的终值定理,有可解得,K=1000N/m由系统最大超调量=0.25,可得=0.4由,可得=1.7rad/s,可得m=342kg, B=468N.s/m4、设单位负反馈系统的开环传递函数为 求(1)系统的阻尼比和无阻尼自然频率n; (2)系统的峰值时间tp、超调量Mp、 调整时间tS(=0.02);系统闭环传递函数与标准形式对比,可知故又 5、已知单位反馈系统的闭环传递函数,试求系统的相位裕量和幅值裕量kg系统的开环传递函数为,解得又四、计算题1、已知系统结构图如图2所示: 画出k=10时的开环概略Bode图。系统开环传递函数标准形式为: 该系统由四个典型环节组成: (比例环节)
7、(积分环节) (惯性环节 转角频率绘制Bode图:(k=10)1、确定转折频率:1、5,在(1,20lg2)点之左作斜率为-20的斜线。2、过(1,20lg2)点之右作斜率为-40的斜线至=5。3、在=5后作斜率为-60的斜线;2、系统如图所示,为单位阶跃函数,试求:(1)系统的阻尼比和无阻尼自然频率(2)动态性能指标:超调量Mp和调节时间(1)3、已知某系统是单位负反馈系统,其开环传递函数,则该系统在单位脉冲、单位阶跃和单位恒速信号作用下的分别是多少?该系统为单位负反馈且为0型系统,k=11, 所以该系统在单位阶跃和单位恒速信号作用下的分别是、。在单位脉冲信号作用下的稳态误差为:五、计算题1
8、、系统在静止平衡状态下,加入输入信号,测得响应为试求系统的传递函数。2、设系统特征方程为试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别,a4=1,a3=5,a2=2,a1=4,a0=3均大于零, 且有所以,此系统是不稳定的。3、已知单位反馈系统的开环传递函数为,确定使系统稳定时参数的取值范围。闭环传递函数为:无论K取何值,闭环系统都不稳定。4、已知单位反馈闭环系统的开环传递函数为,请绘出频率特性对数坐标图(Bode图),并据图评价系统的稳定性、动态性能和静态性能(要说明理由)。开环传递函数在复半平面无极点,据图相位裕度为正,幅值裕度分贝数为正,根据乃奎斯特判据,系统稳定。系统为型,具有良好的静态性能。相位裕度约为60度,具有良好的动态性能。5、已知一单位反馈控制系统如图3 所示,其中控制器采用了增益为Kp的比例控制器,试确定使系统稳定的Kp值范围。图3(1)系统闭环传递函数为: 闭环系统特征方程:D(S)=列劳斯表: 1 50 要使系统稳定,则第一列全为正值,即 解得使系统稳定的值范围:
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