機(jī)電控制工程基礎(chǔ)作業(yè)-答案.doc

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機(jī)電控制工程基礎(chǔ)第1次作業(yè) 第1章 一、簡(jiǎn)答 1．什么是自動(dòng)控制？ 是相對(duì)于人工控制而言的，就是在沒有人直接參與的情況下，利用控制裝置使生產(chǎn)過程或被控對(duì)象的某一物理量(輸出量)準(zhǔn)確地按照給定的規(guī)律(輸入量)運(yùn)行或變化。 2．控制系統(tǒng)的基本要求有哪些？ 控制系統(tǒng)的基本要求：穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性(穩(wěn)態(tài)精度)，即穩(wěn)、快、準(zhǔn) 3．什么是自動(dòng)控制系統(tǒng)？ 指能夠?qū)Ρ豢刂茖?duì)象的工作狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)控制的系統(tǒng)。它一般由控制裝置和被控制對(duì)象組成。 4．反饋控制系統(tǒng)是指什么反饋？ 反饋控制系統(tǒng)是負(fù)反饋 5．什么是反饋？什么是正反饋？什么是負(fù)反饋？ 從系統(tǒng)(或元件)輸出端取出信號(hào)，經(jīng)過變換后加到系統(tǒng)(或元件)輸入端，這就是反饋。當(dāng)它與輸入信號(hào)符號(hào)相同，即反饋結(jié)果有利于加強(qiáng)輸入信號(hào)的作用時(shí)叫正反饋。反之，符號(hào)相反抵消輸入信號(hào)作用時(shí)叫負(fù)反饋。 6．什么叫做反饋控制系統(tǒng)？ 從系統(tǒng)(或元件)輸出端取出信號(hào)，經(jīng)過變換后加到系統(tǒng)(或元件)輸入端，這樣的系統(tǒng)稱為反饋控制系統(tǒng) 7．控制系統(tǒng)按其結(jié)構(gòu)可分為哪3類？ 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) 8．舉例說明什么是隨動(dòng)系統(tǒng)。 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 9．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； ⑵ 提高了產(chǎn)品的質(zhì)量； ⑶ 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，去從事更有效的勞動(dòng)； ⑷ 由于近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多生產(chǎn)過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)過程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。 10．對(duì)于一般的控制系統(tǒng)，當(dāng)給定量或擾動(dòng)量突然增加某一給定值時(shí)，輸出量的暫態(tài)過程可能有幾種情況？ 單調(diào)過程、衰減振蕩過程、持續(xù)振蕩過程、發(fā)散振蕩過程 二、判斷 1．自動(dòng)控制中的基本的控制方式有開環(huán)控制、閉環(huán)控制和復(fù)合控制。 正確 2．系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)主要有調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量，穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)為穩(wěn)態(tài)誤差。 正確 3．如果系統(tǒng)的輸出端和輸入端之間不存在反饋回路，輸出量對(duì)系統(tǒng)的控制作用沒有影響時(shí)，這樣的系統(tǒng)就稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。 正確 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 6．對(duì)于一個(gè)閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果其暫態(tài)過程不穩(wěn)定，系統(tǒng)可以工作。 錯(cuò)誤 7．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 8．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 第2章 一、簡(jiǎn)答 1．什么是數(shù)學(xué)模型？ 描述系統(tǒng)輸入變量、輸出變量以及系統(tǒng)內(nèi)部各變量間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式 2．建立控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的主要方法哪些？ 建立控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的主要方法有解析法和實(shí)驗(yàn)法 3．什么是系統(tǒng)的傳遞函數(shù)？ 在線性定常系統(tǒng)中，初始條件為零時(shí)，系統(tǒng)(或元件)輸出的拉氏變換Xc(s)和輸入的拉氏變換Xr(s)之比稱為系統(tǒng)(或元件)的傳遞函數(shù) 4．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？ 5．二階閉環(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？ ωn--無阻尼自然頻率或固有頻率，； ζ--阻尼比，。 6．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？ 一階微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)表達(dá)式G(s)=Xc(s)/Xr(s)=Ks 二階微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)表達(dá)式 積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)表達(dá)式G(s)=Xc(s)/Xr(s)=K/s 7．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？ 振蕩環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方程式為 其傳遞函數(shù)為 二、判斷 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)。 錯(cuò)誤 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)的輸出量與輸入量的關(guān)系為，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。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 三、設(shè)某系統(tǒng)可用下列一階微分方程 近似描述，在零初始條件下，試確定該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。 解：上式進(jìn)行拉氏變化： 得： 四、如圖所示為一具有彈簧、阻尼器的機(jī)械平移系統(tǒng)。當(dāng)外力作用于系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生位移為xo。求該系統(tǒng)以xi(t)為輸入量，xo(t)為輸出量的運(yùn)動(dòng)微分方程式。 書21頁 五、下圖為一具有電阻－電感－電容的無源網(wǎng)絡(luò)，求以電壓u為輸入，uc為輸出的系統(tǒng)微分方程式。 解 根據(jù)基爾霍夫電路定律，有 而 ，則上式可寫成如下形式 六、簡(jiǎn)化下圖所示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，求系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。 書39頁 七、如圖所示的電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中ui為輸入電壓，uo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。 解： 消去得： 拉式變化 G（s）= 八、在齒輪傳動(dòng)中，若忽略嚙合間隙，則主動(dòng)齒輪輸入轉(zhuǎn)速n1和從動(dòng)齒輪輸出轉(zhuǎn)速n2 之間的關(guān)系為n2=Z1.n1/Z2，求其傳遞函數(shù)。 G(s)=N2(s)/N1(s)=Z1/Z2 式中 Zl／Z2——主動(dòng)齒輪齒數(shù)和從動(dòng)齒輪齒數(shù)之比。 九、下圖所示RC網(wǎng)絡(luò)，輸入為電壓ur，輸出為電壓uc，求其傳遞函數(shù)。 微分方程： 拉氏變換： 傳遞函數(shù)： 機(jī)電控制工程基礎(chǔ)第2次作業(yè) 第3章 一、簡(jiǎn)答 1. 單位階躍函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果是什么？ 單位斜坡函數(shù)的拉氏變換結(jié)果是什么？ 單位階躍函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果：Xr(s)=L[1(t)]=1/s 單位斜坡函數(shù)的拉氏變換結(jié)果：Xr(s)=L[At]=A/s2 2．什么是極點(diǎn)和零點(diǎn)？ 如果羅朗級(jí)數(shù)中有有限多個(gè)的負(fù)冪項(xiàng)，且為最高負(fù)冪稱是f(z)的m級(jí)極點(diǎn)。 其中在解析且不等于0，是f(z)的m級(jí)零點(diǎn)。 3. 某二階系統(tǒng)的特征根為兩個(gè)互不相等的實(shí)數(shù)，則該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線有什么特點(diǎn)？ 該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線動(dòng)態(tài)過程呈現(xiàn)非周期性，沒有超調(diào)和振蕩 4．什么叫做二階系統(tǒng)的臨界阻尼？畫圖說明臨界阻尼條件下二階系統(tǒng)的輸出曲線。 當(dāng)ζ=1時(shí)是二階系統(tǒng)的臨界阻尼 5．動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)通常有哪幾項(xiàng)？如何理解這些指標(biāo)？ 延遲時(shí)間 階躍響應(yīng)第一次達(dá)到終值的50％所需的時(shí)間。 上升時(shí)間 階躍響應(yīng)從終值的10％上升到終值的90％所需的時(shí)間；對(duì)有振蕩的系統(tǒng)，也可定義為從0到第一次達(dá)到終值所需的時(shí)間。 峰值時(shí)間 階躍響應(yīng)越過穩(wěn)態(tài)值達(dá)到第一個(gè)峰值所需的時(shí)間。 調(diào)節(jié)時(shí)間 階躍響到達(dá)并保持在終值％誤差帶內(nèi)所需的最短時(shí)間；有時(shí)也用終值的％誤差帶來定義調(diào)節(jié)時(shí)間。 超調(diào)量％ 峰值超出終值的百分比，即 ％％ 6．勞斯穩(wěn)定判據(jù)能判斷什么系統(tǒng)的穩(wěn)定性？ 能夠判定一個(gè)多項(xiàng)式方程在復(fù)平面內(nèi)的穩(wěn)定性。 7．一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)有什么特點(diǎn)？當(dāng)時(shí)間t滿足什么條件時(shí)響應(yīng)值與穩(wěn)態(tài)值之間的誤差將小于5～2%。？ 一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線是一條由零開始，按指數(shù)規(guī)律上升并最終趨于1的曲線，響應(yīng)曲線具有非振蕩特征，故又稱為非周期響應(yīng)。 當(dāng)t=3T或4T時(shí)響應(yīng)值與穩(wěn)態(tài)值之間的誤差將小于5～2%。 8．在欠阻尼的情況下，二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)有什么特點(diǎn)？ 在欠阻尼的情況下，二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)的暫態(tài)分量為一振幅按指數(shù)規(guī)律衰減的簡(jiǎn)諧振蕩時(shí)間函數(shù)。 9．阻尼比ζ≤0時(shí)的二階系統(tǒng)有什么特點(diǎn)？ ζ=0時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)為等幅振蕩。ζ<0時(shí)，系統(tǒng)不穩(wěn)定?？傊啤?時(shí)的二階系統(tǒng)都是不穩(wěn)定的。 10．已知系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為： 則系統(tǒng)的ξ、ωn及性能指標(biāo)σ％、ts（5％）各是多少？ ξ=0.707 ωn=2 ts（5％）= =2.12 二、判斷： 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。 正確 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0.707 。 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。 正確 7．最大超調(diào)量只決定于阻尼比ζ。ζ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ζωn近似成反比。但在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，阻尼比ζ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ωn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。 正確 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 。 正確 12.的拉氏變換為。 正確 13．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，則其時(shí)間常數(shù)為2。 正確 16．二階系統(tǒng)阻尼比ζ越小，上升時(shí)間tr則越?。沪圃酱髣ttr越大。固有頻率ωn越大，tr越小，反之則tr越大。 正確（書61） 17．線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是：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)以系統(tǒng)穩(wěn)定為前提。正確（74） 20．單位階躍輸入()時(shí)， 0型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差一定為0。 錯(cuò)誤 三、已知一個(gè)n階閉環(huán)系統(tǒng)的微分方程為 1. 寫出該系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)； 2. 寫出該系統(tǒng)的特征方程； 3. 當(dāng)，，，，，，時(shí)，試評(píng)價(jià)該二階系統(tǒng)的如下性能：、、、和。 1.拉氏變換： 閉環(huán)傳遞函數(shù)： 2.特征方程： ＝0 3. 當(dāng)，，，，，，時(shí) 其傳遞函數(shù)為： 四、某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為 試求系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，并說明該系統(tǒng)是否穩(wěn)定。 解： G(s) = 特征方程 S3+8S2+17S+10=0 S1=-1 S2= -2 S3=-5 穩(wěn)定 五、有一系統(tǒng)傳遞函數(shù)，其中Kk＝4。求該系統(tǒng)的超調(diào)量和調(diào)整時(shí)間； 解：將Kk=4帶入 得= 由此得 2wn=1 wn=2 =1/4 超調(diào)量8%=X100%= X100% Ts（5%）= Ts（2%）= 六、 已知單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳函為，求系統(tǒng)的ξ、ωn及性能指標(biāo)σ％、ts（5％）。 解：閉環(huán)傳遞函數(shù)： ts（5％）＝ 七、 系統(tǒng)的特征方程為 試用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 解：各項(xiàng)為 1 1 4 2 3 5 －0.5 1.5 9 5 第一列符號(hào)改變兩次 系統(tǒng)不穩(wěn)定 八、 某典型二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)如圖所示。試確定系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。 解：閉環(huán)傳遞函數(shù)： 九、某系統(tǒng)開換傳遞函數(shù)為，分別求 r(t)＝l，t和()時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差。 解：r(t)＝l, 則R(s)＝ r(t)＝t, 則R(s)＝ r(t)＝, 則R(s)＝ 機(jī)電控制工程基礎(chǔ)第3次作業(yè) 第4章 一、 判斷 1．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＝ 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) 。 二、已知某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，式中＞0，＞＞＞0。試求其根軌跡的分離點(diǎn)和會(huì)合點(diǎn)。書99 【解】 由于 ， 上式對(duì)s求導(dǎo)后得 ； 代入式(4-9)，得 由此得分離點(diǎn)和會(huì)合點(diǎn)分別為 三、設(shè)某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為試計(jì)算其根軌跡的漸近線傾角。 書100 第5章 一、 判斷 1．在實(shí)際存在電容、電感、慣量、彈簧等這些儲(chǔ)能元件的系統(tǒng)中，輸入不同頻率的正弦電壓，輸出電壓的幅值相同、相位不同。 正確 2. 系統(tǒng)的頻率特性是由描述的，稱為系統(tǒng)的幅頻特性；稱為系統(tǒng)的相頻特性。 正確 3．對(duì)于實(shí)際的“低通”控制系統(tǒng)，在頻率較低時(shí)，輸入信號(hào)基本上可以原樣地在輸出端復(fù)現(xiàn)出來，而不發(fā)生嚴(yán)重失真。 正確 4. 根據(jù)Nyquist穩(wěn)定性判據(jù)的描述，如果開環(huán)是不穩(wěn)定的，且有P個(gè)不穩(wěn)定極點(diǎn)，那么閉環(huán)穩(wěn)定的條件是：當(dāng)w由-時(shí)，Wk(jw)的軌跡應(yīng)該逆時(shí)針繞（-1，j0）點(diǎn)P圈。 錯(cuò)誤 5．系統(tǒng)的頻率特性可直接由G(jω)=Xc(jω)/Xr(jω)求得。只要把線性系統(tǒng)傳遞函數(shù)G(s)中的算子s換成jω，就可以得到系統(tǒng)的頻率特性G(jω)。 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。 錯(cuò)誤 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w，頻率每變化2倍，橫坐標(biāo)軸上就變化一個(gè)單位長度。 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(w)和j(w)均與頻率無關(guān)。 正確 10．系統(tǒng)的頻率特性是由描述的，稱為系統(tǒng)的復(fù)合控制；稱為系統(tǒng)的復(fù)合控制。 錯(cuò)誤 11．當(dāng)w由0時(shí)，積分環(huán)節(jié)幅頻特性與相頻特性與頻率無關(guān)，為一常值。 錯(cuò)誤 12．時(shí)滯環(huán)節(jié)的幅相頻率特性為一個(gè)以原點(diǎn)為圓心的圓。 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)。 正確 15．若系統(tǒng)的開環(huán)穩(wěn)定，且在L(w)＞0的所有頻率范圍內(nèi)，相頻j(w)＞-1800，則其閉環(huán)狀態(tài)是穩(wěn)定的。 正確 二、選擇 1、下列開環(huán)傳遞函數(shù)所表示的系統(tǒng)，屬于最小相位系統(tǒng)的是（ C ）。 A ； B （T>0）； C ；D 2、已知系統(tǒng)頻率特性為 ，則該系統(tǒng)可表示為（ C ） A ； B； C ； D 3、下列開環(huán)傳遞函數(shù)所表示的系統(tǒng)，屬于最小相位系統(tǒng)的有 D 。 A ； B （T>0）； C ； D； 4、題圖中R－C電路的幅頻特性為 B 。 A ； B ； C ； D 。 5、理想微分環(huán)節(jié)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線是一條斜率為（ B ） A ，通過ω=1點(diǎn)的直線； B -，通過ω=1點(diǎn)的直線； C -，通過ω=0點(diǎn)的直線； D ，通過ω=0點(diǎn)的直線 6、開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性對(duì)數(shù)相頻特性如圖所示，當(dāng)K增大時(shí)：A 圖 A L(ω)向上平移，不變； B L(ω)向上平移，向上平移； C L(ω)向下平移，不變； D L(ω)向下平移，向下平移。 三、 最小相位系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性如下圖所示，試分別確定各系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。 (a) (b) （c） A： B： C： 四、 試?yán)L制具有下列開環(huán)傳遞函數(shù)的系統(tǒng)的波德圖。 五、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 試用對(duì)數(shù)穩(wěn)定判據(jù)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。書150 【解】 繪制系統(tǒng)對(duì)數(shù)頻率特性曲線，如圖 所示 系統(tǒng)對(duì)數(shù)頻率特性曲線 因?yàn)檎袷幁h(huán)節(jié)的阻尼比為0.1，在轉(zhuǎn)折頻率處的對(duì)數(shù)幅頻值為 由于開環(huán)有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，需要在相頻曲線w＝0+處向上補(bǔ)畫π/2角。根據(jù)對(duì)數(shù)判據(jù)，在L(w)0的所有頻率范圍內(nèi)，相頻j(w)曲線在-1800線有一次負(fù)穿越，且正負(fù)穿越之差不為零。因此，閉環(huán)系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。 六、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： 試：1．繪出對(duì)數(shù)漸近幅頻特性曲線以及相頻特性曲線 2．確定系統(tǒng)穩(wěn)定裕度 七、已知最小相位系統(tǒng)開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性曲線如圖所示。試寫出開環(huán)傳遞函數(shù) 。 解：ω小于ω1的低頻段斜率為【-20】，故低頻段為K/s ω增至ω1，斜率由【-20】轉(zhuǎn)為【-40】，增加【-20】，所以ω1應(yīng)為慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率，該環(huán)節(jié)為 ω 增至ω2，斜率由【-40】轉(zhuǎn)為【-20】，增加【+20】，所以ω2應(yīng)為一階微分環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率，該環(huán)節(jié)為 ω增加ω3，斜率由【-20】轉(zhuǎn)為【-40】，該環(huán)節(jié)為，斜率保持不變。 所以開環(huán)傳遞函數(shù)為 機(jī)電控制工程基礎(chǔ)第3次作業(yè) 第6章 一、判斷 1．PI校正為相位滯后校正。 正確 2．系統(tǒng)如圖所示，為一個(gè)并聯(lián)校正裝置，實(shí)現(xiàn)起來比較簡(jiǎn)單。 錯(cuò)誤 3．系統(tǒng)校正的方法，按校正裝置在系統(tǒng)中的位置和連接形式區(qū)分，有串聯(lián)校正、并聯(lián)(反饋)校正和前饋（前置）校正三種。 正確 4．按校正裝置Gc(s)的物理性質(zhì)區(qū)分，又有相位超前(微分)校正，相位滯后(積分)校正，和相位滯后—超前(積分-微分)校正。 正確 5．相位超前校正裝置的傳遞函數(shù)為，系數(shù)a大于1。 正確 6．假設(shè)下圖中輸入信號(hào)源的輸出阻抗為零，輸出端負(fù)載阻抗為無窮大，則此網(wǎng)絡(luò)一定是一個(gè)無源滯后校正網(wǎng)絡(luò)。 錯(cuò)誤 7．下圖中網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)無源滯后校正網(wǎng)絡(luò)。 正確 8．下圖所示為一個(gè)系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性，該系統(tǒng)是穩(wěn)定的。 錯(cuò)誤 9．利用相位超前校正，可以增加系統(tǒng)的頻寬，提高系統(tǒng)的快速性，但使穩(wěn)定裕量變小。 錯(cuò)誤 10．滯后－超前校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)的一般形式為：，式中a>1，b<1且bT1>aT2。 正確 二、已知某單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為,校正環(huán)節(jié)為繪制其校正前和校正后的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線以及校正環(huán)節(jié)圖形與校正后的相角裕量 三、什么是PI校正？其結(jié)構(gòu)和傳遞函數(shù)是怎樣的？ PI控制又稱為比例－積分控制，其結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。PI校正器的傳遞函數(shù)為 PI控制結(jié)構(gòu)圖 式中，是積分時(shí)間常數(shù)。當(dāng)時(shí)，的頻率特性為。 四、某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖所示。 要求校正后系統(tǒng)在r(t)=t作用下的穩(wěn)態(tài)誤差ess≤0.01，相位裕量γ≥45о，試確定校正裝置的傳遞函數(shù)。 書175 22