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机电控制工程基础期末考试复习题库
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南昌大学学年第一学期控制工程基础期末试题(B)
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机械工程控制基础期末测试试题
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格式 文档名称 用户评分 浏览量 下载量在??10处作-40dB/10倍频线，在??25；因为振荡环节的阻尼比为0.1，在转折频率处的对数；20lg??20lg2?0.1?14dB；2?；由于开环有一个积分环节，需要在相频曲线?＝+；0处向上补画π/2角；六、已知系统的开环传递函数为：；10；G(S)?；S(0.1S?1)(0.04S?1)；试：1．绘出对数渐近幅频特性曲线以及相频特性曲线；．确定
在??10处作 -40dB/10倍频 线，在??25处作 C60dB/10倍频线
因为振荡环节的阻尼比为0.1，在转折频率处的对数幅频值为
20lg??20lg2?0.1?14dB
由于开环有一个积分环节，需要在相频曲线?＝+
0处向上补画π/2角。根据对数判据，在L(?)?0的所有频率范围内，相频?(?)曲线在-1800线有一次负穿越，且正负穿越之差不为零。因此，闭环系统是不稳定的。
六、已知系统的开环传递函数为：
S(0.1S?1)(0.04S?1)
试：1．绘出对数渐近幅频特性曲线以及相频特性曲线；
．确定系统稳定裕度?。
L（?）&0的范围内，相频特性在??处没有穿越，所以系统稳定
?1，所以?c?10
?G(10)??90?tg?1(10?0.1)?tg?1(10?0.04)??156.80
?=180?156.80=23.20
七、已知最小相位系统开环对数频率特性曲线如图所示。试写出开环传递函数Gk(s) 。
涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是系统的开环对数频率特性。目的掌握各典型环节的对数频率特性曲线。
【解】 1)、ω&ω1的低频段斜率为[-20]，故低
频段为K/ｓ。
涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点ω增至ω1，斜率由[-20]转为[-40]，增加[-20]，是用频率法综合控制系统，掌握校正的基本概念，常所以ω1应为惯性环节的转折频率， 用串联校正环节的传递函数及特点。掌握串联校正、1
该环节为 。 反馈校正的具体方法。 1
s?1【解】该系统是由积分、放大和两个惯性环节串
ω增至ω2，斜率由[C40]转为[C20]，增加
（1） K=10
20lgK=20分贝
[+20]，所以ω2应为一阶微分环节的转折频率，该环
11?1???101
s?1 。 节为T10.1
??25 T20.04
（2） 低频为积分放大环节，在??1，K=20分
贝处作 -20dB/10倍频 线
ω增到ω3，斜率由[-20]转为[-40]，该环节为
,ω&ω3，斜率保持不变。
故系统开环传递函数应由上述各典型环节串联组成，即
2)、确定开环增益K
当ω=ωc时，A(ωc)=1 。 所以
Gc(s)?G0(s)?
s(100s?1)(0.2s?1)
所以，G(s)?
2）?(?c)?90??tg?110?tg?1100?tg?10.2?73.6?
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：
《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)?,校正环节为
(10s?1)(2s?1)
Gc(s)?绘制其校正前和校正后的
(100s?1)(0.2s?1)
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)??
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。
PI控制结构图
PI校正器的传递函数为
11(KpTis?1)
Gc(s)?Kp??
式中，Ti是积分时间常数。当KP?1时，GC(s)的频率特性为GC(j?)?
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
≤0.01，相位裕量γ≥45о，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】（1）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。
（2）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, ?1所示。可计算出其穿
越频率与相位裕量分别为
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
（5）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
100(1?0.044s) G(s)G(s)?
s(1?0.011s)(0.1s?1)
系统校正前后的伯德
幅值穿越频率 ?c＝31.6，
校正后系统的相位裕量为
满足给定要求。
相位裕量 机电控制工程基础
???c??180????90????17.5
一、填空(每小题3分，共30分)
10?? 1．传递函数阶次为n的分母多项式的根被称为
显然，相位裕量不能满足要求。 系统的_______________，共有______________个。
（3）选取校正环节。由于满足稳态要求时，系统2．系统输出全部或部分地返回到输入端，此类的相位裕量小于期望值，因此要求加入的校正装置，系统称为______________。 能使校正后系统的相位裕量增大，为此可采用超前校3．传递函数与______________有关，与输出量、正。 输入量______________。
（4）选取校正环节的参数。 4．惯性环节的惯性时间常数越______________，根据系统相位裕量的要求，校正环节最大相位移系统快速性越好。 应为 5．若二阶系统的阻尼比大于1，则其阶跃响应
?max?45?17.5?27.5 ______________出现超调，最佳工程常数为阻尼比等
考虑到校正装置对穿越频率位置的影响，增加一于______________。 定的相位裕量，取 6．开环传递函数的分母阶次为n，分子阶次为
?max?45??17.5??10??37.5? 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a?1
?max?arcsin?37.5?
于______________。 a?1
7．单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)，则即
闭环传递函数为______________。 设系统校正后的穿越频率为校正装置两交接频率的
8．系统的动态性能指标主要有______________，几何中点，得交接频率为
稳态性能指标为______________。 1
9．根轨迹是根据系统――传递函数中的某个参aT
数为参变量而画出的______________根轨迹图。 在交接频率处，
10．根据Nyquist稳定性判据的描述，如果开环?? 100c
?是不稳定的，且有P个不稳定极点，那么闭环稳定的由 A??c???c1?1??c
条件是：当ω由－∞→∞时，Wk(jk)的轨迹应该10
??46.32解得?1?21.6，?2?99.36，?c
则有 T=0.011
因此，校正环节的传递函数为
______________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(
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(
五、该系统的闭环极点均位于s平面的左半平面，所以系统稳定。
三、判断题(10分)
1.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。(
2.系统的传递函数与系统结构及外输入有关。(
3．反馈控制系统是指正反馈。(
四、(10分) 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。
1．自动控制中的基本的控制方式有开环控制、闭环控制和复合控制。
2．系统的动态性能指标主要有调节时间和超调量，稳态性能指标为稳态误差。正确
3．如果系统的输出端和输入端之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响时，这样的系统就称为开环控制系统。
4．凡是系统的输出端与输入端间存在反馈回路，即五、(15分) 某单位负反馈系统的闭环传递函数
输出量对控制作用能有直接影响的系统，叫做闭环系为
5．无静差系统的特点是当被控制量与给定值不相等
时，系统才能稳定。
错误 试求系统的开环传递函数，并说明该系统是否稳
6．对于一个闭环自动控制系统，如果其暂态过程不定。
稳定，系统可以工作。
错误 六、(20分) 由实验测得各最小相位系统的对数
7．叠加性和齐次性是鉴别系统是否为线性系统的根幅频特性如下图所示，试分别确定各系统的传递函
据。 正确 数。
8．线性微分方程的各项系数为常数时，称为定常系统。
1、系统输出全部或部分地返回到输入端，就叫
一、填空题
2．反馈控制系统(或闭环控制系统2、有些系统中，将开环与闭环结合在一起，这种系
3．系统结构参数
.。复合控制系统
3、我们把输出量直接式间接地反馈到
环有限零点
闭环参与控制的系统，称作
7．G(s)/(1十G(s))
8．调节时问和超调量
4、控制的任务实际上就是
，使不管是否存在扰
10．逆时针
动，均能使
的输出量满足给定值的要求。
二、选择题
形成控制作用的规律；被控制对象。
5、系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，
三、判断题
系统能自动恢复到原来的工作状态
这样的系统是
6、对于函数f(t)，它的拉氏变换的表达式为
4、f(t)?5??t?，则L[f(t)]?（
5、已知F(s)? ，其原函数的终值2
s(s?2)(s?2s?5)
F(s)??f(t)e?stdt
7、单位阶跃信号对时间求导的结果是
8、单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是
16、已知F(s)? ，其原函数的终值f(t)?2
t??s(s?5s?4)s
3 ） 9、单位脉冲函数的拉普拉斯变换为
1?tF(s)?e其反变换f (t)为（
）7、已知。 210、e的拉氏变换为
a1?(t?a?)；B a?(t?n?)；C a?te?n?；D
A 12、F[s]?的原函数的初值f(0)n?s(s?1)
?(t?n?) 。 值f(?)=
1 13、已知f(t)的拉氏变换为，则初值2F(s)?8、已知，其反变换f (t)为（
）。(s?2)?4
14、f(t)?esin2t的拉氏变换为 A 1?et；B 1?e?t；C 1?e?t；D
s9、 已知f(t)?e?tsin2t的拉氏变换为（
15、若L?f(t)??F(s)，则L[ef(t)]?
。s?4(s?4)2?4F(s?a) ss?2s
。 22若L[f(t)]= F(s)，则L[f (t-b)]=、
。s?4(s?1)?4
eF(s) 10、图示函数的拉氏变换为（
若L[f(t)]= F(s)，则L[f (t-3)]=、
1、e的拉氏变换为（
10.51a1?1??s??s
B ； C ； D (1?e)(1?e)； A ； B
22s?12ss?2?sas
a1?1??s?se 。 (1?e)
611、若f(?)=0，则F[s]可能是以下（
）。 2、f(t)的拉氏变换为F[s]?，则f(t)为s(s?2)s111
A ； B ； C ； D
）。C s?9s?9s2?9s2?9
A 3e?2t； B 1?e?2t； C 3(1?e?2t)；12、开环与闭环结合在一起的系统称
D 6e?2t 。
A复合控制系统； B开式控制系统； C闭3、脉冲函数的拉氏变换为（
和控制系统； D正反馈控制系统。 A
13、在初始条件为零时，输出量的拉氏变换与输入量C
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