機(jī)電控制工程基礎(chǔ)試卷及答案(填空和判斷)

1、填空題1. 傳遞函數(shù)的定義是對(duì)于 線性定常系統(tǒng) ,在初始條件為零 的條件下，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換 之比。2.瞬態(tài)響應(yīng)是系統(tǒng)受到外加作用激勵(lì)后，從初始狀態(tài)到 最終或穩(wěn)定 狀態(tài)的響應(yīng)過程。3.判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的出發(fā)點(diǎn)是系統(tǒng)特征方程的根必須為負(fù)實(shí)根或負(fù)實(shí)部的復(fù)數(shù)根，即系統(tǒng)的特征根必須全部在 復(fù)平面的左半平面是系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件。K在單位階躍輸入下，穩(wěn)態(tài)誤差為0 ，在單位加速度輸入下4. I 型系統(tǒng) G (s)s(s2)穩(wěn)態(tài)誤差為 。5. 頻率響應(yīng)是系統(tǒng)對(duì) 正弦輸入 穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，頻率特性包括 幅頻和相頻 兩種特性。6. 如果系統(tǒng)受擾動(dòng)后偏離了原工作狀態(tài)，擾動(dòng)消失后，系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)到原來的

2、工作狀態(tài)，這樣的系統(tǒng)是 (漸進(jìn) )穩(wěn)定的 系統(tǒng)。7. 傳遞函數(shù)的組成與 輸入、輸出信號(hào) 無關(guān)，僅僅決定于 系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和參數(shù) ，并且只適于零初始條件下的 線性定常 系統(tǒng)。8. 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與 輸入信號(hào)的形式 及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)或系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)有關(guān)。傳遞函數(shù)反映系統(tǒng)本身的瞬態(tài)特性，與本身參數(shù)， 結(jié)構(gòu)有關(guān) ，與輸入 無關(guān) ；不同的物理系統(tǒng) ，可以 有相同的傳遞函數(shù)，傳遞函數(shù)與初始條件無關(guān)。9. 如果在系統(tǒng)中只有離散信號(hào)而沒有連續(xù)信號(hào)，則稱此系統(tǒng)為 離散 (數(shù)字 )控制 系統(tǒng)，其輸入、輸出關(guān)系常用差分方程來描述。10. 反饋控制系統(tǒng)開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性三頻段的劃分是以c（截止頻率） 附近的區(qū)段為

3、中頻段，該段著重反映系統(tǒng)階躍響應(yīng)的穩(wěn)定 性和快速 性；而低頻段主要表明系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能 。11. 對(duì)于一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個(gè)方面：穩(wěn)定 性、快速性和準(zhǔn)確性。1 .對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求一般可以歸納為穩(wěn)定性 、快速性和準(zhǔn)確性。2 .按系統(tǒng)有無反饋，通?？蓪⒖刂葡到y(tǒng)分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。3 .在控制工程基礎(chǔ)課程中描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有微分方程 、傳遞函數(shù) 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖頻率特性 等。4 .穩(wěn)態(tài)誤差 反映出穩(wěn)態(tài)響應(yīng)偏離系統(tǒng)希望值的程度，它用來衡量系統(tǒng)控制精度 的程度。5 .一階系統(tǒng)1的單位階躍響應(yīng)的表達(dá)是1e t / T。Ts16 .有系統(tǒng)的性能指標(biāo)按照其類型分為時(shí)域性能指標(biāo) 和頻

4、域性能指標(biāo) 。7 .頻率響應(yīng)是線性定常系統(tǒng)對(duì) 正弦輸入 的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。8 .穩(wěn)態(tài)誤差不僅取決于系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)參數(shù) ，而且與 輸入信號(hào) 的類型有關(guān)。9.脈沖信號(hào) 可以用來反映系統(tǒng)的抗沖擊能力。10. 階躍信號(hào)的拉氏變換是 1/s 。1、頻率響應(yīng)是響應(yīng)。正弦輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)2、控制系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)，可以劃分為瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)兩個(gè)過程。瞬態(tài)過程是指系統(tǒng)從到接近最終狀態(tài)的響應(yīng)過程；穩(wěn)態(tài)過程是指時(shí)間t 趨于時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)。初始狀態(tài)無窮z3 2z21y( kT ) 的前三項(xiàng)是y(0) , y(T ) y(2T ) 依次3、 Y( z)z所對(duì)應(yīng)的z3是，。1，2，34、s 平面與 z 平面的對(duì)應(yīng)關(guān)系是： s平面的左半

5、平面對(duì)應(yīng)于 z 平面上單位圓以內(nèi)， s 平面的虛軸對(duì)應(yīng)于 z 平面 單位圓 ， s 平面的右半平面，對(duì)應(yīng)于 z 平面單位圓以外。5、若系統(tǒng)輸入為Asint ，其穩(wěn)態(tài)輸出相應(yīng)為B sin(t) ，則該系統(tǒng)的頻率特性可表示1為。B e jA6、 2 型系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性低頻漸近線斜率為。 40dB/dec7、慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為。1G (s)Ts18、當(dāng)輸入信號(hào)的角頻率 在某一范圍內(nèi)改變時(shí)所得到的一系列頻率的響應(yīng)稱為這個(gè)系統(tǒng)的頻率特性 。9、對(duì)于一階系統(tǒng)，當(dāng) 由 0時(shí)，矢量D(j ) 逆時(shí)針 方向旋轉(zhuǎn)，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。否2則系統(tǒng)不穩(wěn)定。10、如果在系統(tǒng)中只有離散信號(hào)而沒有連續(xù)信號(hào)，則稱此系統(tǒng)為系統(tǒng)

6、，其輸入、輸出關(guān)系常用差分方程來描述。離散11、當(dāng)采樣頻率滿足s2 max 時(shí)，則采樣函數(shù)f(t )到原來的連續(xù)函數(shù) f (t ) 。能無失真地恢復(fù)12、時(shí)間響應(yīng)由響應(yīng)和響應(yīng)兩部分組成。瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)13、 A(y( )G ( j) 為系統(tǒng)的，它描述系統(tǒng)對(duì)不同頻率輸入信號(hào))x0的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)幅值衰減（或放大）的特性。( )G ( j) 為系統(tǒng)的，它描述系統(tǒng)對(duì)不同頻率輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，相位遲后(0) 或超前 (0) 的特性。幅頻特性，相頻特性1、自動(dòng)控制系統(tǒng)主要元件的特性方程式的性質(zhì)，可以分為和非線性控制系統(tǒng)。線性控制系統(tǒng)2.環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是G sY sK。慣性X sTs13、系統(tǒng)輸出全部或部分地返回

7、到輸入端，就叫做。反饋4、有些系統(tǒng)中，將開環(huán)與閉環(huán)結(jié)合在一起，這種系統(tǒng)稱為.。復(fù)合控制系統(tǒng)5、我們把輸出量直接式間接地反饋到，形成閉環(huán)參與控制的系統(tǒng)，稱作。 輸入端閉環(huán)控制系統(tǒng)6、控制的任務(wù)實(shí)際上就是，使不管是否存在擾動(dòng)，均能使的輸出量滿足給定值的要求。形成控制作用的規(guī)律；被控制對(duì)象。7、單位階躍信號(hào)對(duì)時(shí)間求導(dǎo)的結(jié)果是。 積分是。單位脈沖信號(hào)單位斜坡信號(hào)8、單位階躍函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果是。1s9、單位脈沖函數(shù)的拉普拉斯變換為。110、 e t 的拉氏變換為。s1111. 若Lf(t)=F(s)， 則Lf(t-b)=、。e-bs F(s)12. 若 Lf(t)= F(s)，則 Lf (t-3)

8、=、。e-3s F(s)13、描述系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過程中各變量之間相互關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，叫做系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型14、在初條件為零時(shí)，與之比稱為線性系統(tǒng)（或元件）的傳遞函數(shù)。輸出量的拉氏變換；輸入量的拉氏變換15、如果系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型, 方程是 線性 的，這種系統(tǒng)叫線性系統(tǒng)。216、系統(tǒng)受擾動(dòng)后偏離了原工作狀態(tài)，擾動(dòng)消失后，系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)這樣的系統(tǒng)是系統(tǒng)。穩(wěn)定217、二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)型式為。Gb (s)n2n s2s 2n18、I 型系統(tǒng)開環(huán)增益為 10，系統(tǒng)在單位斜坡輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差e( ) 為。 0.119、 F s1f(0)=0，終值 f () =1s( s的原函數(shù)的初值1)20、已

9、知 f (t )的拉氏變換為s，則初值 f (0) =（）。 02)2(s421、 f te2tt。s( )sin 2 的拉氏變換為( s2) 2422、若 Lf (t )F (s) ，則 L eat f (t)。F (sa)23、對(duì)于函數(shù)f (t) ，它的拉氏變換的表達(dá)式為。 F (s)f (t )e st dt0判斷題1 傳遞函數(shù)只與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，與輸出量、輸入量無關(guān)。正確2對(duì)于非線性函數(shù)的線性化方法有兩種：一種方法是在一定條件下，忽略非線性因素。另一種方法就是切線法，或稱微小偏差法。正確3在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用來描述系統(tǒng)內(nèi)在規(guī)律的數(shù)學(xué)模型有許多不同的形式，在以單輸入、單輸出系統(tǒng)為研究目

10、標(biāo)的經(jīng)典控制理論中， 常用的模型有微分方程、 傳遞函數(shù)、 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖、頻率特性等。 正確4. 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差大小取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和外輸入。正確5傳遞函數(shù)是復(fù)變量 s 的有理真分式，分母多項(xiàng)式的次數(shù)n 高于分子多項(xiàng)式的次數(shù)m，而且其所有系數(shù)均為實(shí)數(shù)。正確6在復(fù)數(shù)平面內(nèi)，一定的傳遞函數(shù)有一定的零，極點(diǎn)分布圖與之相對(duì)應(yīng)。正確7傳遞函數(shù)是物理系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，但不能反映物理系統(tǒng)的性質(zhì)，因而不同的物理系統(tǒng)不能有相同的傳遞函數(shù)。（錯(cuò)誤）8自然界中真正的線性系統(tǒng)是不存在的。許多機(jī)電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)等，在變量之間都包含著非線性關(guān)系。正確9實(shí)際的物理系統(tǒng)都是線性的系統(tǒng)。（錯(cuò)誤）10 某環(huán)節(jié)的輸出量與

11、輸入量的關(guān)系為y t Kx t ，K 是一個(gè)常數(shù)，則稱其為慣性環(huán)節(jié)。錯(cuò)誤11. 慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)越大，則系統(tǒng)的快速性越好。（錯(cuò)誤 ）12系統(tǒng)的傳遞函數(shù)分母中的最高階若為n，則稱系統(tǒng)為n 階系統(tǒng)正確13已知線性系統(tǒng)的輸入x(t) ，輸出 y(t)，傳遞函數(shù) G(s) ，則 Y (s)G ( s) X ( s) 。 正確14線性化是相對(duì)某一額定工作點(diǎn)進(jìn)行的。工作點(diǎn)不同， 得到線性化微分方程的系數(shù)也不同。正確15若使線性化具有足夠精度，調(diào)節(jié)過程中變量偏離工作點(diǎn)的偏差信號(hào)必須足夠小。正確1.線性系統(tǒng)穩(wěn)定，其閉環(huán)極點(diǎn)均應(yīng)在s 平面的左半平面。正確2.用勞斯表判斷連續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，當(dāng)它的第一列系數(shù)全部為

12、正數(shù)系統(tǒng)是穩(wěn)定的。正確3系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于系統(tǒng)閉環(huán)極點(diǎn)的分布。正確4.閉環(huán)傳遞函數(shù)中積分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)決定了系統(tǒng)的類型。錯(cuò)誤5.若二階系統(tǒng)的阻尼比大于1，則其階躍響應(yīng)不會(huì)出現(xiàn)超調(diào)，最佳工程常數(shù)為阻尼比等于30.707。正確6. 某二階系統(tǒng)的特征根為兩個(gè)具有負(fù)實(shí)部的共軛復(fù)根，則該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線表現(xiàn)為等幅振蕩。（錯(cuò)誤）7最大超調(diào)量只決定于阻尼比 。 越小，最大超調(diào)量越大。正確8二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，調(diào)整時(shí)間ts 與 n 近似成反比。但在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，阻尼比 通常由要求的最大超調(diào)量所決定，所以只有自然振蕩角頻率 n 可以改變調(diào)整時(shí)間ts。正確9所謂自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就是系統(tǒng)在使它偏離穩(wěn)定狀態(tài)的擾

13、動(dòng)作用終止以后，能夠返回原來穩(wěn)態(tài)的性能。正確10線性系統(tǒng)穩(wěn)定,其開環(huán)極點(diǎn)均位于s 平面的左半平面。（錯(cuò)誤）11 0 型系統(tǒng)（其開環(huán)增益為K ）在單位階躍輸入下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為1。正確1K212. 2e t 的拉氏變換為。正確s113勞斯穩(wěn)定判據(jù)只能判斷線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不可以判斷相對(duì)穩(wěn)定性。（錯(cuò)誤）14. 某二階系統(tǒng)的特征根為兩個(gè)純虛根，則該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為等幅振蕩。正確15一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為0.5，則其時(shí)間常數(shù)為2。正確s0.516二階系統(tǒng)阻尼比 越小，上升時(shí)間 tr 則越?。?越大則 tr越大。固有頻率 n 越大， tr越小，反之則 tr 越大。正確17線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條

14、件是：系統(tǒng)特征方程的根（系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)）全部具有負(fù)實(shí)部，也就是所有閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)都位于s 平面的左側(cè)。正確18系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是控制系統(tǒng)準(zhǔn)確性的一種度量。正確19對(duì)穩(wěn)定的系統(tǒng)研究穩(wěn)態(tài)誤差才有意義，所以計(jì)算穩(wěn)態(tài)誤差應(yīng)19。以系統(tǒng)穩(wěn)定為前提。正確20單位階躍輸入 ( R s10 型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差一定為0。錯(cuò)誤)時(shí)，s1根軌跡法就是利用已知的開環(huán)極、零點(diǎn)的位置，根據(jù)閉環(huán)特征方程所確定的幾何條件，通過圖解法求出 K g 由 0時(shí)的所有閉環(huán)極點(diǎn)。正確2. 根軌跡是根據(jù)系統(tǒng)開環(huán)零極點(diǎn)分布而繪制出的閉環(huán)極點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡。正確3繪制根軌跡時(shí)，我們通常是從K g 0 時(shí)的閉環(huán)極點(diǎn)畫起，即開環(huán)極點(diǎn)是閉環(huán)根軌

15、跡曲線的起點(diǎn)。起點(diǎn)數(shù) n 就是根軌跡曲線的條數(shù)。正確4. 根軌跡是根據(jù)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中的某個(gè)參數(shù)為參變量而畫出的開環(huán)極點(diǎn)的根軌跡圖。 錯(cuò)誤5開環(huán)傳遞函數(shù)的分母階次為n，分子階次為 m(n m)，則其根軌跡有n 條分支，其中 m條分支終止于開環(huán)有限零點(diǎn)，n-m 條分支終止于無窮遠(yuǎn)。正確6.在開環(huán)系統(tǒng)中增加零點(diǎn)，可使根軌跡向左方移動(dòng)。正確7.在開環(huán)系統(tǒng)中增加極點(diǎn)，可使根軌跡向右方向移動(dòng)。正確8.實(shí)軸上二開環(huán)極點(diǎn)間有根軌跡，則它們之間必有匯合點(diǎn)。錯(cuò)誤9.實(shí)軸上二開環(huán)零點(diǎn)間有根軌跡，則它們之間必有匯合點(diǎn)。正確10系統(tǒng)的根軌跡起始于開環(huán)極點(diǎn)，終止于開環(huán)零點(diǎn)。正確1系統(tǒng)如圖所示， Gc (s) 為一個(gè)并

16、聯(lián)校正裝置，實(shí)現(xiàn)起來比較簡(jiǎn)單。正確42. 系統(tǒng)的頻率特性是由 G ( j) 描述的， G( j) 稱為系統(tǒng)的幅頻特性；G( j) 稱為系統(tǒng)的相頻特性。正確5系統(tǒng)的頻率特性可直接由G(j )=X c(j )/X r (j )求得。只要把線性系統(tǒng)傳遞函數(shù)G(s) 中的算子 s 換成 j ，就可以得到系統(tǒng)的頻率特性G(j )。 正確6. 頻率特性是線性系統(tǒng)在正弦輸入信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)輸出和輸入之比。正確7對(duì)數(shù)頻率特性是將頻率特性表示在對(duì)數(shù)坐標(biāo)中，對(duì)數(shù)坐標(biāo)橫坐標(biāo)為頻率，頻率每變化 2倍，橫坐標(biāo)軸上就變化一個(gè)單位長(zhǎng)度。錯(cuò)誤8. I 型系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性的低頻段是一條斜率為20db/dec 的直線。正確9比例環(huán)節(jié)的 A( )和 ( )均與頻率無關(guān)。正確13. 系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性和相頻指性有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，則它必是最小相位系統(tǒng)。正確14凡是在 s 左半平面上沒有極、零點(diǎn)的系統(tǒng)，稱為最小相位系統(tǒng)，錯(cuò)誤15若系統(tǒng)的開環(huán)穩(wěn)定，且在L() 0的所有頻率范圍內(nèi)，相頻( ) -1800，則其閉環(huán)狀態(tài)是穩(wěn)定的。正確3系統(tǒng)校正的方法， 按校正裝置在系統(tǒng)中的位置