機(jī)電控制工程基礎(chǔ)形考冊(cè)答案.doc

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機(jī)電控制工程基礎(chǔ) 作業(yè)1、 一、簡(jiǎn)答題 1、對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求通常有哪些？ 穩(wěn)定性（長期穩(wěn)定性）、準(zhǔn)確性（精度）和快速性（相對(duì)穩(wěn)定性。 2.人工控制的恒溫箱，人工調(diào)節(jié)過程包括哪些內(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。 人工控制過程的實(shí)質(zhì)：檢測(cè)偏差再糾正偏差 3.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)過程可能有哪些？ 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 4.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。 5.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。 6．什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)）。 7．控制系統(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)。 8．舉例說明什么是隨動(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。 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 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 11、什么是數(shù)學(xué)模型？ 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。 12、系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）=1s2+5s，則閉環(huán)特征方程為？ s2+5s=0 閉環(huán)極點(diǎn)分別為：S1=0，S2=-5（二元一次方程的求根公式為：x=-bb2-4ac2a） 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G(s)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 =G（s）1+G（s） 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 其中稱ξ為系統(tǒng)的阻尼比，nw為 無阻尼自振蕩角頻率。 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)：()ssG=。 積分環(huán)節(jié)()s sG1= 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 18、單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）=kss+2(s+3),該系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為？ C(s)R(s)=kss+2s+3+K 二、判斷題 1、發(fā)散振蕩過程是指系統(tǒng)的被控制量發(fā)散振蕩，在這種情況，偏差會(huì)越來越大，這屬于穩(wěn)定過程。錯(cuò)誤（屬于不穩(wěn)定過程） 2、輸出量的暫態(tài)過程為單調(diào)過程時(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)過程具有較短的暫態(tài)過程時(shí)間。 3、 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 9.若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 10.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G（s)1+G(s)。 正確 11．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 12．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） 13.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5ω，相頻特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式是-90o。 錯(cuò)誤 14.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 15.傳遞函數(shù)G(s)=1/s表示微分環(huán)節(jié)。錯(cuò)誤 16．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 17．若一個(gè)動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)乘以1/s，說明對(duì)該系統(tǒng)串聯(lián)了一個(gè)微分環(huán)節(jié)。錯(cuò)誤 18、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 19、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） 20．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 三、設(shè)某系統(tǒng)可用下列一階微分方程 =+&&t 近似描述，在零初始條件下，試確定該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。 四、某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為φ=10s+1s+2(s+5)，試求系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。 G(s)=F(s)1-F(s)=10s+1s+2s+5+10，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，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。 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)。 作業(yè)2 一、簡(jiǎn)答題 1、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)？ 單調(diào)上升 2、系統(tǒng)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td 階躍響應(yīng)第一次達(dá)到終值h（∞）的50％所需的時(shí)間。 上升時(shí)間tr 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tp 階躍響應(yīng)越過穩(wěn)態(tài)值h（∞）達(dá)到第一個(gè)峰值所需的時(shí)間。 調(diào)節(jié)時(shí)間ts 階躍響到達(dá)并保持在終值h（∞）+5％誤差帶內(nèi)所需的最短時(shí)間；有時(shí)也用終值的2％誤差帶來定義調(diào)節(jié)時(shí)間。 超調(diào)量σ％ 峰值h（tp）超出終值h（∞）的百分比，即 3、勞斯穩(wěn)定判據(jù)能判斷什么系統(tǒng)的穩(wěn)定性？ 勞斯穩(wěn)定判據(jù)能判斷線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 4、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%。？ 由于一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)沒有超調(diào)量，所有其性能指標(biāo)主要是調(diào)節(jié)時(shí)間，它表征系統(tǒng)過渡過程的快慢。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%。顯然系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T越小，調(diào)節(jié)時(shí)間越小，響應(yīng)曲線很快就能接近穩(wěn)態(tài)值。 5、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)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)。 二、填空題 1、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) 。 2、單位積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為 1/s 。 3、一階系統(tǒng)1Ts+1，則其時(shí)間常數(shù)為 T 。 4、系統(tǒng)傳遞函數(shù)為W（s），輸入為單位階躍函數(shù)時(shí)，輸出拉氏變換Y（s）為 W(s)s 。 5、單位負(fù)反饋系統(tǒng)開環(huán)傳函為Gs=9SS+1，，系統(tǒng)的阻尼比ξ= 0.167 、無阻尼自振蕩角頻率ωn為 3 ，調(diào)節(jié)時(shí)間ts(5%)為 6 秒。 6、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 。 7、Ⅰ型系統(tǒng) 不能 無靜差地跟蹤單位斜坡輸入信號(hào)。 8、單輸入輸出線性定?？刂葡到y(tǒng)的不同類型的數(shù)學(xué)模型之間可以 。 9、系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為Gs=K(s+2)s2S+1，,則該系統(tǒng)有 0，-1 極點(diǎn)和 -2 個(gè)零點(diǎn)。 （什么是極點(diǎn)和零點(diǎn)？ 傳遞函數(shù)分母多項(xiàng)式的根被稱為系統(tǒng)的極點(diǎn)，分子多項(xiàng)式的根被稱為系統(tǒng)的零點(diǎn)） 10、傳遞函數(shù)是系統(tǒng)本身的一種屬性，它與輸入量的大小和性質(zhì) 無關(guān) 。 11、輸入信號(hào)和反饋信號(hào)之間的比較結(jié)果稱為 偏差 。 12、控制系統(tǒng)的階數(shù)為分母多項(xiàng)式S的 最高 階次。 13、從嚴(yán)格意義上說，實(shí)際系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型都是 理想化(非線性) 的。 14、系統(tǒng)輸出 直接 或 間接 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)。 15、某環(huán)節(jié)的傳遞為Gs，在單位脈沖函數(shù)的作用下，其輸出YGs為 G(s) 。 16、單位負(fù)反饋系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為3s)s2+5s+1，則其開環(huán)傳遞函數(shù)為（3s)s2+2s+1）。 17、拉普拉斯變換的位移定理為L［f(t-a)］=e-asF(s)，其中 F（S） 為f(t)的拉斯變換。 18、傳遞函數(shù)與微分方程有 微分定理 聯(lián)系。 19、傳遞函數(shù)是在零初始條件下定義的，它 不能 反映非零初始條件下系統(tǒng)的自由響應(yīng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 20、傳遞函數(shù)的 拉氏反 變換即為系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)。 三、判斷題 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。 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。 （ 錯(cuò)誤 ） 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。 （ 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K +11 。正確 12.t e-2的拉氏變換為 1 2 +s。 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 5 .05 .0+s，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??；ζ越大則tr越大。固有頻率ωn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(()s sR1 = )時(shí)， 0型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差一定為0。 錯(cuò)誤 21.某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為ks(s+k)，則此系統(tǒng)在單位階躍輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差為0。正確 22、負(fù)反饋結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，其前向通道上的傳遞函數(shù)為G(s)，反饋通道的傳遞函數(shù)為H(s)，則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)，閉環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)1+GsH(s)。 正確 23、微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為ks，則它的幅頻特性是kω，相頻特性是90o。 正確 24．某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為ks2(s+k)，則此系統(tǒng)在單位階躍函數(shù)輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差不為0。 錯(cuò)誤 25、兩個(gè)二階系統(tǒng)具有相同的超調(diào)量，但是不一定具有相同的無阻尼自振蕩角頻率。 正確 26、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） 27、一個(gè)線性定常系統(tǒng)是穩(wěn)定的，則其開環(huán)、極點(diǎn)閉環(huán)極點(diǎn)均位于s平面的左半平面。錯(cuò)誤 28、兩個(gè)二階系統(tǒng)具有相同的超調(diào)量，但不一定具有相同的阻尼比。錯(cuò)誤 29、某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)= 5s(s+5)，則此系統(tǒng)為2型系統(tǒng)，它在單位階躍函數(shù)輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差為5。 錯(cuò)誤 30、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 31、二階系統(tǒng)的兩個(gè)極點(diǎn)位于負(fù)實(shí)軸上，此二階系統(tǒng)的阻尼比為1。正確 32. 負(fù)反饋結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，其前向通道上的傳遞函數(shù)為G(s)（12S+1），反饋通道的傳遞函數(shù)為H(s)（13S+1），則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)（12S+1（3S+1））（閉環(huán)傳遞函數(shù)為GsG+）。正確 四、單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）=kss+2(s+3)，列出羅斯表并確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的參數(shù)k的取值范圍。 解：系統(tǒng)特征方程為：D（s） s3+5s2+6s+K=0 計(jì)算勞斯表中各元素的數(shù)值，并排成下表： s3 1 6 s2 5 K s1 30 S0 K 使系統(tǒng)穩(wěn)定的增益范圍為：0＜K＜30 五、已知單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳函為G（s）=10s0.1s+1，求系統(tǒng)的ξ、ωn、σ%、ts（5%）。 ξ、ωn、σ%、ts（5%）。 ξ=0.5 ωn=10 σ%=16.3% ts（5%）=0.6（s） 六、某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為φ（s）=10ss+2(s+3)，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。 七、系統(tǒng)的特征方程為S5+2S4+3S2+4S+5=0，試用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 解 計(jì)算勞斯表中各元素的數(shù)值，并排列成下表 由上表可以看出，第一列各數(shù)值的符號(hào)改變了兩次，由+2變成-1，又由-1改變成+9。因此該系統(tǒng)有兩個(gè)正實(shí)部的根，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。 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)。 作業(yè)3 一、判斷題 1、二階系統(tǒng)在臨界阻尼下其兩個(gè)極點(diǎn)位于實(shí)軸的不同位置。錯(cuò)誤（兩個(gè)極點(diǎn)位于S平面負(fù)實(shí)軸上） 2、二階系統(tǒng)在欠阻尼下階躍響應(yīng)表現(xiàn)為等幅振蕩的形式。錯(cuò)誤（無阻尼二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線呈等幅振蕩形式，其振蕩頻率為nω，幅值為1。） 3、一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和其時(shí)間常數(shù)有關(guān)。 正確 4、兩個(gè)二階系統(tǒng)若具有相同的阻尼比，則這兩個(gè)系統(tǒng)具有大致相同的超調(diào)量。錯(cuò)誤 5、控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差的大小僅和該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與參數(shù)（及外作用的形式）有關(guān)。錯(cuò)誤 6、線性定?？刂葡到y(tǒng)的穩(wěn)定性（取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，而與系統(tǒng)的初始條件和外部輸入無關(guān)）和控制系統(tǒng)的外輸入及自身的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)。 正確 7、一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)越小，其動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度越快。正確 8、二階系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間和阻尼比及無阻尼自振蕩角頻率的乘積成反比。正確 9、二階系統(tǒng)的阻尼比越小，振蕩性越強(qiáng)（平穩(wěn)性越差。錯(cuò)誤 10、分析系統(tǒng)特性時(shí)采用何種形式的實(shí)驗(yàn)信號(hào)，取決于系統(tǒng)在正常工作情況下最常見的輸入信號(hào)形式。正確 11、時(shí)間常數(shù)T越大，一階系統(tǒng)跟蹤單位斜坡輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)誤差越小。錯(cuò)誤 12、系統(tǒng)的根軌跡起始于開環(huán)極零點(diǎn)，終止于開環(huán)極點(diǎn)。錯(cuò)誤 （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） 13．系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為15s(s+5),則該系統(tǒng)有2個(gè)極點(diǎn)，有2條根軌跡分支。正確 14、傳遞函數(shù)G(s)= s+2ss+1(2s+1)的極點(diǎn)為0，1，0.5。錯(cuò)誤 15、開環(huán)GK（s）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)，L(ω)下移，φ（ω）不變。錯(cuò)誤 16.頻率特性是指系統(tǒng)的幅頻特性不包括系統(tǒng)的相頻特性。錯(cuò)誤 17．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ωw，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 18．微分環(huán)節(jié)的幅頻特性，其幅值與頻率成正比關(guān)系。正確 19、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 20、若系統(tǒng)的開環(huán)穩(wěn)定，且在L(ω)＞0的所有頻率范圍內(nèi)，相頻φ(ω)＞-1800，則其閉環(huán)狀態(tài)是穩(wěn)定的。正確 二、選擇題 1、某環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為KTs+1，它的對(duì)數(shù)幅頻率特性L（ω）隨K值增加而（ A ）。 A、上移 B、下移 C、左移 D、右移 2、設(shè)積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G（s）=Ks，則其頻率特性幅值A(chǔ)（ω）=（ A ）。 A、Kω B、Kω2 C、1ω D、1ω2 3、在轉(zhuǎn)折頻率附近，二階振蕩環(huán)節(jié)對(duì)數(shù)幅頻特性將出現(xiàn)諧振峰值，其大小和（ A ）有關(guān)。 A、阻尼比 B、阻尼振蕩角頻率 C、無阻尼自振蕩頻率 D、放大系數(shù) 4、在用實(shí)驗(yàn)法求取系統(tǒng)的幅頻特性時(shí)，一般是通過改變輸入信號(hào)的（ B ）來求得輸出信號(hào)的幅值。 A、相位 B、頻率 C、穩(wěn)定裕量 D、時(shí)間常數(shù) 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（ A ）。 A、20dB/dec，通過ω=1點(diǎn)的直線 B、-20dB/dec，通過ω=1點(diǎn)的直線 C、-20dB/dec，通過ω=0點(diǎn)的直線 D、20dB/dec，通過ω=0點(diǎn)的直線 6、開環(huán)Gk(s)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） A、L(ω)向上平移，φ（ω）不變；B、L(ω)向上平移，φ（ω）向上平移；C、L(ω)向下平移，φ（ω）不變； D、L(ω)向下平移，φ（ω）向下平移。 7、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、s-15s+1(2s+1) B、1-Ts1+T1s(T>0) C、s+12s+1(3s+1) D、s+2ss+3(s-2) 8、已知系統(tǒng)頻率特性為51-j3ω，則該系統(tǒng)可表示為（ C ）。 A、5ejtg-13ω B、5ω2+1 e-jtg-1ω C、5ω2+1 ejtg-13ω D、5e-jtg-1ω 9、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、s-15s+1(s+1) B、1-Ts1+T1s(T>0) C、s+12s-1(s-1) D、s+2s+3(s+2) 10、題圖中R－C電路的幅頻特性為( B ) A、11+Tω2 B、11+（Tω）2 C、11-（Tω）2 D、1┃1+Tω┃ 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)。 四、系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）=2（2s+1）8s+1，試?yán)L制系統(tǒng)的漸近對(duì)數(shù)幅頻特性曲線。 1、0.125 2、0.5 五、試求圖示網(wǎng)絡(luò)的頻率特性。 此為微分方程和傳遞函數(shù)。 將圖中60改為20lg2，ω1為1/8，ω2為112，頂峰直線部分0dB/dec,斜線部分為-20 dB/dec，其余不變。 作業(yè)4、 一、判斷題 1．PI校正為相位滯后校正。 （ 正確 ） 2．系統(tǒng)如圖所示，)(sGc為一個(gè)并聯(lián)校正裝置，實(shí)現(xiàn)起來比較簡(jiǎn)單。 正確 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Gc(s)=1+aTs1+Ts，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：Gc(s)=1+bT1s(1+aT2s)1+T1s(1+T2s)，式中a>1，b<1且bT1>aT2。 正確。 二、單項(xiàng)選擇題 1、慣性環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)的頻率特性在（ A ）上相等。 A、幅頻特性的斜率 B、最小幅值 C、相位變化率 D、穿越頻率 2、ω從0變化到+∞時(shí)，延遲環(huán)節(jié)頻率特性極坐標(biāo)圖為（A）。 A.圓 B.半圓 C.橢圓 D.雙曲線 3、一階微分環(huán)節(jié)G(s)=1+Ts，當(dāng)頻率ω=1/T時(shí)，則相頻特性∠G(jω)為（ A ） A.45 B.-45 C.90 D.-90 4最小相位系統(tǒng)的開環(huán)增益越大，其（ D ） A.振蕩次數(shù)越多 B.穩(wěn)定裕量越大 C.相位變化越小 D.穩(wěn)態(tài)誤差越小、 5、某校正環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)G(s)=100s+110s+1，則其頻率特性的奈氏圖終點(diǎn)坐標(biāo)為（ D ） A.(0，j0) B.(1，j0) C.(1，j1) D.(10，j0) 6、一般開環(huán)頻率特性的低頻段表征了閉環(huán)系統(tǒng)的（ B ）性能。 A.動(dòng)態(tài) B.穩(wěn)態(tài) C.穩(wěn)定性 D.快速性 7、某環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為K/（Ts+1），它的對(duì)數(shù)幅頻率特性L(ω)隨K值增加而（ A ） A.上移 B.下移 C.左移 D.右移 8、設(shè)積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G（s）=K/S，則其頻率特性幅值A(chǔ)(ω)=（ A ） A.wK/ω B. K/ω2w C.1/ω D. 1/ω2w 9、在轉(zhuǎn)折頻率附近，二階振蕩環(huán)節(jié)對(duì)數(shù)幅頻特性將出現(xiàn)諧振峰值，其大小和（ A ）有關(guān)。 A.阻尼比 B.阻尼振蕩角頻率 C.無阻尼自振蕩角頻率 D.放大系數(shù) 10、在用實(shí)驗(yàn)法求取系統(tǒng)的幅頻特性時(shí)，一般是通過改變輸入信號(hào)的（B）來求得輸出信號(hào)的幅值。 A.相位 B.頻率 C.穩(wěn)定裕量 D.時(shí)間常數(shù) 三、什么是PI校正？其結(jié)構(gòu)和傳遞函數(shù)是怎樣的？ PI校正又稱為比例－積分校正，其結(jié)構(gòu)圖如圖所示。PI校正器的傳遞函數(shù)為 四、已知某最小相位系統(tǒng)傳遞函數(shù)為G（s）=K（sω1+1）sω2+1，參數(shù)：20lgK=L（ω）=60db,K=1000,繪制出系統(tǒng)的近似對(duì)數(shù)幅頻特性曲線。 五、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）H（s）=300s（s2+2s+100），試用對(duì)數(shù)穩(wěn)定判劇判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。