國(guó)開電大-機(jī)電控制工程基礎(chǔ)形成性考核冊(cè)答案(一)

機(jī)電控制工程基礎(chǔ)作業(yè)1一、簡(jiǎn)答題對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求通常有哪些？穩(wěn)定性（長(zhǎng)期穩(wěn)定性）、準(zhǔn)確性（精度）和快速性（相對(duì)穩(wěn)定性。人工控制的恒溫箱，人工調(diào)節(jié)過(guò)程包括哪些內(nèi)容？1） .觀測(cè)恒溫箱內(nèi)的溫度（被控制量）與要求的溫度（給定值）進(jìn)行比較，得到溫度2） .的大小和方向根據(jù)偏差大小和方向調(diào)節(jié)調(diào)壓器，控制加熱電阻絲.的電流以調(diào)節(jié)溫度回復(fù)到要求值。人工控制過(guò)程的實(shí)質(zhì)：檢測(cè)偏差再糾正偏差對(duì)于一般的控制系統(tǒng)，當(dāng)給定量或擾動(dòng)量突然增加時(shí)，輸出量的暫態(tài)過(guò)程可能有哪些？單調(diào)過(guò)程衰減振蕩過(guò)程持續(xù)振蕩過(guò)程發(fā)散振蕩過(guò)程開環(huán)控制系統(tǒng)有哪兩個(gè)主要特點(diǎn)？開環(huán)控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式，其特點(diǎn)是，在控制器與被控對(duì)象之間只有正向控制作用而沒有反饋控制作用，即系統(tǒng)的輸出量對(duì)控制量沒有影響。閉環(huán)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是什么？閉環(huán)控制的特點(diǎn)是，在控制器與被控對(duì)象之間，不僅存在著正向作用，而且存在著反饋?zhàn)饔茫聪到y(tǒng)的輸出量對(duì)控制量有直接影響。什么叫做反饋控制系統(tǒng)系統(tǒng)輸出全部或部分地返回到輸入端，此類系統(tǒng)稱為反饋控制系統(tǒng)（或閉環(huán)控制系統(tǒng)）?？刂葡到y(tǒng)按其結(jié)構(gòu)可分為哪3類？控制系統(tǒng)按其結(jié)構(gòu)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和復(fù)合控制系統(tǒng)。舉例說(shuō)明什么是隨動(dòng)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的控制作用是時(shí)間的未知函數(shù)，即給定量的變化規(guī)律是事先不能確定的，而輸出量能夠準(zhǔn)確、迅速的復(fù)現(xiàn)給定量（即輸入量）的變化，這樣的系統(tǒng)稱之為隨動(dòng)系統(tǒng)。隨動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用極廣，如雷達(dá)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，火炮自動(dòng)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，各種電信號(hào)筆記錄儀等等。自動(dòng)控制技術(shù)具有什么優(yōu)點(diǎn)？⑴極大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率；（2）提高了產(chǎn)品的質(zhì)量；（3）減輕了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，使人們從繁重的勞動(dòng)中解放出來(lái)，去從事更有效的勞動(dòng)；（4）由于近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多生產(chǎn)過(guò)程依靠人們的腦力和體力直接操作是難以實(shí)現(xiàn)的，還有許多生產(chǎn)過(guò)程則因人的生理所限而不能由人工操作，如原子能生產(chǎn)，深水作業(yè)以及火箭或?qū)椀闹茖?dǎo)等等。在這種情況下，自動(dòng)控制更加顯示出其巨大的作用對(duì)于一般的控制系統(tǒng)，當(dāng)給定量或擾動(dòng)量突然増加某一給定值時(shí)，輸出量的暫態(tài)過(guò)程可能有幾種情況？單調(diào)過(guò)程衰減振蕩過(guò)程持續(xù)振蕩過(guò)程發(fā)散振蕩過(guò)程什么是數(shù)學(xué)模型？描述系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)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。

12、系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)則閉環(huán)特征方程為?12、系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)則閉環(huán)特征方程為?s2+5s=0 閉環(huán)極點(diǎn)分別為：S1=O,S2=-5(二元一次方程的求根公式為：x=h：f)2a單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s),則閉環(huán)傳遞函數(shù)為盤1+G(S)13、什么是系統(tǒng)的傳遞函數(shù)？ 在零初始條件下，輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比稱為線性系統(tǒng)(或元件)的傳遞函數(shù)。14、單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s),則其閉環(huán)傳遞函數(shù)是什么？單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s),則閉環(huán)傳遞函數(shù)為=戛頭15、二階閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)型是什么？其中的變量有什么含義？二階閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)型為M心-+2￡伊，)，其中稱&為系統(tǒng)的阻尼比，n為無(wú)阻尼自振蕩角頻率。微分環(huán)節(jié)：=So積分時(shí)=16、微分環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)表達(dá)式各是什么？微分環(huán)節(jié)：=So積分時(shí)=積分環(huán)節(jié)微分環(huán)節(jié):積分環(huán)節(jié)17、振蕩環(huán)節(jié)包含兩種形式的儲(chǔ)能元件，并且所儲(chǔ)存的能量相互轉(zhuǎn)換，輸出量具有振蕩的性質(zhì)，設(shè)振蕩環(huán)節(jié)的輸出量為xc,輸入量為xr,其運(yùn)動(dòng)方程式和傳遞函數(shù)是什么？運(yùn)動(dòng)方程式為

其傳遞函數(shù)為d'KT運(yùn)動(dòng)方程式為

其傳遞函數(shù)為d'KTdx(.df1dtT,18、單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G知)18、單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(S)=s(s+2：s+3)，該系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為？C(s)二kR(s)一s(s+2)(s+3)+K二、判斷題1、 發(fā)散振蕩過(guò)程是指系統(tǒng)的被控制量發(fā)散振蕩，在這種情況，偏差會(huì)越來(lái)越大，這屬于穩(wěn)定過(guò)程。錯(cuò)誤(屬于不穩(wěn)定過(guò)程)2、 輸出量的暫態(tài)過(guò)程為單調(diào)過(guò)程時(shí)，輸出量單調(diào)變化，緩慢地到達(dá)新的穩(wěn)態(tài)值，這種暫態(tài)過(guò)程具有較短的暫態(tài)過(guò)程時(shí)間。上圖為恒溫控制系統(tǒng)方框圖，箭頭所指的內(nèi)容應(yīng)該是熱電偶。4、 凡是系統(tǒng)的輸出端與輸入端間存在反饋回路，即輸出量對(duì)控制作用能有直接影響的系統(tǒng)，叫做閉環(huán)系統(tǒng)。正確5、 無(wú)靜差系統(tǒng)的特點(diǎn)是當(dāng)被控制量與給定值不相等時(shí)，系統(tǒng)才能穩(wěn)定。錯(cuò)誤對(duì)于一個(gè)閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果其暫態(tài)過(guò)程不穩(wěn)定，系統(tǒng)可以工作。錯(cuò)誤疊加性和齊次性是鑒別系統(tǒng)是否為線性系統(tǒng)的根據(jù)。正確線性微分方程的各項(xiàng)系數(shù)為常數(shù)時(shí)，稱為定常系統(tǒng)。正確若線性化具有足夠精度，調(diào)節(jié)過(guò)程中變量偏離工作點(diǎn)的偏差信號(hào)必須足夠小。正確對(duì)于單位負(fù)反饋系統(tǒng)，其開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s),則閉環(huán)傳遞函數(shù)為謐。正確傳遞函數(shù)只與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，與輸出量、輸入量無(wú)關(guān)。正確傳遞函數(shù)描述的系統(tǒng)是線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)。(錯(cuò)誤)微分環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)為5s,則它的幅頻特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式是53,相頻特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式是?90?！?錯(cuò)誤控制系統(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。正確傳遞函數(shù)G(s)=l/s表示徹分環(huán)節(jié)。錯(cuò)誤在復(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)。正確若一個(gè)動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)乘以1/s,說(shuō)明對(duì)該系統(tǒng)串聯(lián)了一個(gè)微分環(huán)節(jié)。錯(cuò)誤某環(huán)節(jié)的輸出量與輸入量的關(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)已知線性系統(tǒng)的輸入x(t),輸出y(t),傳遞函數(shù)G(s),則)Hs)=G(s)?X(s)。正確三、 設(shè)某系統(tǒng)可用下列一階微分方程主石)c(〃/(，)W)近似描述，在零初始條件下，試確定該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。C(幻 ”IR(s)Ts+\四、 某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為4>=(s+i)(s*(s+5)，試求系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。6(引=腸=布忐聲袞，該系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)均位于S平面的左半平面，所以系統(tǒng)穩(wěn)定。五、 如圖所示的電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中Ui為輸入電壓，U。為輸出電壓，試寫出此系統(tǒng)的微分方程和傳遞函數(shù)表達(dá)式。rrc”：+(&+跖dt dtU°(s)RRCsRy六、某電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示，Ur為輸入，uc為輸出，求該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。六、下