机械控制工程基础

1. 系统开环传递函数的增益变小，系统的快速性 （ B）

A.变好

B.变差

C.不变

D.不定

2. 对于系统的固有频率ωn，阻尼频率ωd以及谐振频率ωr三者关系应为（ A）

A.ωn>ωd>ωr

B.ωn>ωr >ωd

C.ωr >ωn >ωd Dωd >ωn >ωr

3. 控制论的中心思想是（ C ）

A. 一门既与技术科学又与基础科学紧密相关的边缘科学

B．通球信息的传递、加工处理和反馈来进行控制

C．抓住一切通讯和控制系统所共有的特点

D．对生产力的发展、生产率的提高具有重大影响

4. 当系统已定,并且输人知道时，求出系统的输出，并通过输出来研究系统本身的有关问 题,称为（C） A.最优控制 B. 系统辩识 C.系统分析 D.自适应控制

5. 某系统的微分方程为5t2x”(t)+2x’(t)sinωt= y(t)，它是 ( A )

A.线性时变系统B线性定常系统

C非线性系统 D.非线性时变系统

6.某环节的传递函数为G(s) = Ts+ 1 ,它是 ( D )

A.积分环节B微分环节

C —阶积分环节D.—阶微分环节

7.下面因素中，与系统稳态误差无关的是( D )

A.系统的类型

B.开环增益

C输人信号 D.开环传递函数中的时间常数

8.系统对单位斜坡函数输人R(s)=1/s2的稳态误差称为 ( B )

A.位置误差 B速度误差

C加速度误差 D.系统误差

9.对于二阶系统的超调量M P，以下说法正确的是 ( A )

A.只与阻尼比ξ有关

B.只与自然频率ωn有关

C与阻尼比ξ无关 D.与ξωn相关

10.延时环节G(s)=e-τs的相频特性∠G(jω)等于 ( B )

τω C.

90° D.180°

A.τω

B.-

11.—阶系统的传递函数为：15/(4s+15),则系统的增益K和时间常数T依次为( B )

A. 3.75, 1.25

B. 3, 0.8

C. 0.8, 3

D. 1.25，3.75

12. 若系统传递函数G(s)的所有零点和极点均在S平面的哪个部位时，则该系统称为最小相位系统。( C )

A.上半平面

B.下半平面

C.左半平面

D.右半平面

13.利用乃奎斯特稳定性判据判断系统的稳定性时，Z=P-N中的Z表示意义为( D )

A.开环传递函数零点在s左半平面的个数

B.开环传递函数零点在s右半平面的个数

C闭环传递函数零点在s右半平面的个数

D.闭环特征方程的根在s 右半平面的个数

14. 二阶系统的性能t d 、t r 、t s 指标反映了系统的 （C ） A.稳定性 B.相对稳定性 C.灵敏性 D.精度

15. 若f(t)的拉氏变换为F(s)=3/[s(s+2)]，由终值定理得原函数终值为（A ）

A. 3/2

B. 1

C. ∞

D. 2/3

16. 负反馈指反馈回去的信号与原系统的输人信号相位相差（D ）

A. 30°

B. 60°

C. 90°

D. 180°

17. 信息传递指信息在系统及过程中的传递关系是 （ A ）

A.动态

B.静态

C 始终不变 D.杂乱无章

18.系统受到外力作用激励后，从初始状态到最终状态的响应过程称为 （ C ）

A.初始响应 B 过程响应 C. 瞬态响应 D.稳态响应 19.PID 校正器不包含（D ）

A ．比例 B.微分 C.积分 D.差分

20.系统分析时高阶系统分析较为复杂，习惯上几阶以上的系统称为高阶系统（A ） A ．三阶 B.四阶 C.五阶 D.六阶

21.函数c(t)=δ(t-t 0)（脉冲函数）的拉氏变换为（B） A. e t 0

s B.1 e -t 0

s C. e -s D. 1-t 0s

22.已知F(s)=5/[s(2s+1)]，当t →∞时(t)f 的值为（A）

A.5

B.2

C.0

D. ∞

23.系统的传递函数G(s)=20/(3s+10)，则系统的时间常数为（D） A.20 B.2 C.3 D. 0.3

24. 有两个标准二阶振荡系统，其超调量M p 相等，则这两个系统一定具有相同的(D)

A. ωn

B. ωd

C. K

D. ξ

25. 增加系统的型次，系统的（B）

A.准确性提高，快速性提高

B.准确性提高，快速性降低

C.准确性降低，快速性提高

D.准确性降低，快速性降低

26. 系统开环传递函数的增益越大，系统的稳态误差 （B） A.越大 B.越小 C.不变 D.不定

27. 有两个单位负反馈系统，其前向通道传递函数分别为G 1(1)=1/3, G 2(2)=1/2s

则相应的截止频率满足(C)

A．ωb1 <ωb2 B. ωb1 =ωb2 C. ωb1 >ωb2 D. ωb1 =4ωb2

28. 单位负反馈系统的开环传递函数G k (s)=(2s+1)/[s(s+3)2]，其Nyquist 图

在+=0ω处的相位角是（B）

A.-180°

B. -90°

C. 0°

D. -270°

29. 单位负反馈系统的开环传递函数为G k =(2s+3)2/[s(s+1)2(s+5)]，则其对数幅频特性曲线处在ω→∞的斜率为（C）

A.-60dB/dec

B. -80dB/dec

C. -40dB/dec

D. -20dB/dec

30. —个反馈控制系统的特征方程为s 3+5Ks 2+(2K+3)s+10=0，则使该闭环系统稳定的值范围是（D）

A. K＞0.1

B. K＞0

C. K＜0.5

D. K＞0.5

31. 某环节的传递函数为G c (s)=(T s +1)/(αTs+1),T＞0，若将此环节作为相位滞后环节使用，则α应符合（A） A. α＞1 B. =1α C. =0α D. 0＜α＜1

32. 若需要提高系统的快速性，则选择串联校正装置为（D） A.PI 校正 B.正比校正 C.相位滞后校正 D. 相位超前校正

33.某系统的原传递函数为G（s）=40/[s(s+4)]，串联校正后的传递函数为G k (s)=[40(20+0.5s)]/s(s+4)，则该校正环节为（C） A.P 校正 B. PI 校正C. PD 校正 D. PID 校正

34、若单位反馈系统闭环传递函数为10/(0.1s+1)，则该系统开环传递函数为（D ） A. 10/(0.1s+11) B. 10/(0.1s+9) C. 10/(10s+1) D. 10/(0.1s ‐9)

35、某系统对抛物线输入信号的稳态误差为常数，则该系统必为(C )

A ：0型系统

B ：Ⅰ型系统

C ：Ⅱ型系统

D ：Ⅱ型系统以上 36.一阶系统时间常数T 的意义是(A )

A ：单位阶跃响应达到稳态值的63.2%所需要的时间

B ：单位阶跃响应以初速度等速上升所需时间

C ：单位阶跃响应达到稳态值所需要的时间

D ：单位阶跃响应以初速度等速上升到稳态值的63.2%所需要的时间 37.若二阶系统阻尼比为0＜ζ＜1，则系统处于( A ) A ：欠阻尼 B ：过阻尼 C ：无阻尼 D ：临界阻尼

38.若系统开环传递函数为100(0.5s+1)/[s(0.1+1)(0.01s+1)]，其对数幅频特性图低频段折线的特征为（B ）

A ：当ω=1时，L （ω）=100d

B B ：低频段折线斜率为‐20dB/dec

C ：当ω=1时，L （ω）=140dB

D ：低频段折线斜率为‐40dB/dec 39.某相位超前校正网络传递函数为（1+5s ）/5(1+s)，它能提供的最大相位超前角m φ为（C ）

A ：90°

B ：53.1°

C ：41.8°

D ：56.44°

40.若系统开环传递函数为K g (s+2)/[s(s+1)(s+3)]，则实轴上的根轨迹段为（C ） A ：（‐1，0）,（‐2，‐1） B ：（‐2，‐1）,（‐∞，‐3） C ：（‐1，0）,（‐3，‐2） D ：（‐∞，‐3）,（‐1，0） 41.若系统闭环传递函数为10/(s 2+2s+2)，则该系数（C ） A ：临界稳定 B ：不稳定

C ：稳定

D ：稳定性不能直接确定 42.由伯德图估计系统传递函数的方法适用于(A) A ：最小相位系统 B ：稳定系统

C ：非最小相位系统

D ：二阶以下系统 43.在开环控制系统中，其基本工作原理是（D ）

A ．不断地检测偏差并纠正偏差 B. 不断地检测输入信号并纠正之

C. 不断地检测输出信号并纠正之

D. 不需检测和纠正信号

44. 函数10t+12e‐t(t≥0)的拉氏变换为（D）

A. 1/s2 +12/(s+1)2

B. 1/s2 ‐12/(s+1)2

C. 10/s2 +12/(s‐1)2

D. 10/s2 +12/(s+1)2

45. 扰动信号是一种输入量，一般对系统的输出量（B）

A. 不产生影响

B. 产生影响

C. 有时产生影响

D. 产生影响不大

46. 某位置伺服系统的输出角度的象函数为θ(s)=(3s+2)/(2s2+4s+1)，由初值定理，则系统的初始位置为（A）

A. 1.5rad

B. 2rad

C. 0rad

D. ∞

47. 控制信号叠加时，其纲量（B）

A. 与控制信号有关

B. 必须一致

C. 不必一致

D. 与控制信号无关

48. 某单位负反馈控制系统的开环传递函数为：G（s）=2/(s‐1)，在单位脉冲信号输入下，输出函数为（B）

A.2/(s‐1)

B. 2/(s+1)

C. 1/(s‐12)

D. 1/(s+12)

49. 在由高兴环节组成的控制系统中，其惯性大小取决于（A）

A. 系统本身

B. 外界条件

C. 上升时间

D. 调整时间

50. 某单位负反馈控制系统的开环传递函数为G（s）=2/(s2+2s‐2)，则闭环系统为（A）

A. 0型系统

B. Ⅱ型系统

C.Ⅰ型系统

D. Ⅲ型系统

填空题

1.在单输人—单输出系统的瞬态响应分析或频率响应分析中，采用的数学模型是_________，在现代控制理论中，数学模型则采用_______________。传递函数 状态空间表达式

2.系统传递函数只与_________有关,与________无关。系统本身的结构 外界输入

3. M p表示了系统的__________,t d,t r及t s表征了系统的___________。相对稳定性 灵敏性

4.—般对机械工程系统有三方面的性能要求，即稳定性、_________及_____________。准确性 快速性

5.工程系统中常用的校正方案有串联校正、________和__________。并联校正 PID校正

6.反馈校正是从系统某一环节的输出取出信号，经过 校正网络 加到该环节前面某一环节的输入端。

7.根轨迹法判别系统稳定性最根本的出发点是判别闭环系统特征方程的根在S平面上的 位置 。

8.如何用实验分析的方法来建立系统数学模型这一学科称为 系统辨识 。

9.稳态误差与开环传递函数的 结构 和输入信号的形式有关。

10.系统中各环节之间的联系归纳起来有串联、并联和 反馈 。

11.机械工程控制论是研究以 机械工程技术 为对象的控制论问题。

12.数字仿真又称为 计算机仿真 。

13.并联校正按校正环节的并联方式分为反馈校正和 顺馈校正 。

14.线性系统是否稳定是系统本身的一个特性，它与系统输入量和扰动 无关 。

15.大多数机械结构都可以用质量‐弹簧‐阻尼系统近似描述，包括工艺设备如金属切削机床和__锻压机床____等

16.延迟时间t d规定为单位阶跃响应c(t)达到其稳定值的___50%_____所需的时间。

17.通过对系统时间响座的分析可以揭示系统本身的 动态 特性.

18.系统的“干扰”与“输人” 是 相对 概念，它们都是系统的输人，都是通过各自 相应的传递关系而产生其相应的系统输出成分。

19.数学模型是系统动态特性的数学 表达式 。

20.延时环节对系统的幅频特性无影响，会产生相位 滞后 。

21.若按系统是否存在反馈来分，可将系统分为开环系统和闭环系统，开环系统是指系统的输出量对系统无控制作用。

22. 已知F(s)=(s+1)/[s(s2+1)]，则L-1F[s]= 1-cost+sint。

23.系统的传递函数是指在零开始条件下，系统输出的拉氏变换与引起输出的拉氏变换之比。

24. 系统的单位脉冲响应函数h(t)=1-2t，则系统的传递函数G(s)=1/s‐2/s2 。

25系统的传递函数为G(s)=2.5/(s2+6s+25)，当有一单位阶跃信号作用于系统时，系统的最大超调超量M p=9.5%。

26. 在频率特性的极坐标图（Nyquist图）中，延时环节

()jw

G jw eτ

?

=G(jω)=e-jωτ的相角

∠G(jω)=ωτ

?。

27. 某系统的对数幅频特性为40dB，则该系统的幅频特性为100。

28. 系统的评定方法是巳知系统的结构和参数的情况下，分析和评定系统的稳定性、 快速性及准确性。

29. PI调节器可以在维持系统原有满意的瞬态性能的同时，有效地提高系统的 稳态性能。

30.采用顺馈校正可以达到消除扰动影响的目的。

31.自动控制系统有 开环 和 闭环 两种构成形式。

32.在经典控制理论中，线性定常系统常用的数学模型有 微分方程 、 传递函数 和 频率特性 。

33.Ⅰ型系统是指系统开环传递函数中有一个积分 环节，它对加速度输入信号的稳态误差为 ∞。

34.在伯德图中，积分环节的对数幅频特性是一条斜率为的‐20dB/dec直线，而它的相频特性是一条恒为‐90°直线。

35.控制系统的相对稳定性用相位裕量和 幅值裕量来衡量。

36、对控制系统进行相位超前校正后，可以使系统的带宽 增加 ，因而响应 提高 速度。

37. 对最小相位系统而言，系统的相对稳定是指，相位裕量γ和副值富量Kg都应该大于零。

38. 系统的开环奈氏曲线对（‐1，j0）点的靠近程度，就表征了系统的稳定程度。

39. 系统超前校正中，若提高开环增益，可使系统的稳定性降低。

40. 对一阶系统，提高其快速性的方法是减小开环增益。

41. 二阶系统的单位阶跃响应中，当阻尼比为零时，其震荡特性为等幅震荡。

42. 闭环控制系统的基本工作原理是不断地检测偏差并纠正偏差，当无偏差时，则该系统的工作状态是稳态。

43. 闭环与开环控制系统在使用中哪个更经济开环。

44. 当系统的传递函数G(s)=10/(1+s)时，其极点为s=‐1。

45. 校正元件的作用是改善系统的动态性能。

46. 在初始条件为零时， 输出的拉氏变换 与 输入的拉氏变换

之比称为线性系统的传递函数。

47.时间响应由 瞬态 响应和 稳态 响应两部分组成。

48.系统输出全部或部分地返回到输入端，就叫 反馈 。

49.单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是 1/S 。

50. 对控制系统有三方面的性能要求，即 稳定性 、 准确性 ，和 快速性 。

三、简答題

1.简述串联相位超前、相位滞后校正的优缺点是什么。

相位超前校正：优点：加快系统响应速度；提高系统相对稳定性。

缺点：稳态精度变化不大

2.试述绘制系统的伯德图的一般方法步骤。

(1)由传递函数求出频率特性并将其化为若干典型环节频率特性相乘的形式；

(2)求出各典型环节的转角频率、阻尼比等参数；

(3)分别画出各典型环节的幅频曲线的渐近线和相频曲线；

(4)将各环节的对数幅频曲线的渐近线进行叠加得到系统幅频曲线的渐近线并对其进行

修正；

(5) 将各环节相频曲线叠加，得到系统的相频曲线。

3.什么是系统的传递函数？应用传递函数分析系统时必须具备什么条件？

传递函数是初始条件为零时系统输出的拉氏变换比输入的拉氏变换。

具备条件：

(1)系统描述为时域问题，即有时间函数f(t);

(2)在描述范围内至少分段连续；

(3)系统为线性。

4．什么是信息和信息的传递？试举例说明。

答:一切能表达一定含义的信号、密码、情报和均为信息。例如，机械系统中的应力、变形、温升、几何尺寸与形状精度等等，表明了机械系统信号、密码、情报或消息。 （2分） 所谓信息传递，是指信息在系统及过程中以某种关系动态地传递，或转换。如机床加工工艺系统，将工件尺寸作为信息，通过工艺过程的转换，加工前后工件尺寸分布有所变化，这样，研究机床加工精度问题，可通过运用信息处理的理论和方法来进行。(2分）

5.系统数学模型有哪些？采用哪些方法建立数学模型？

答:系统的数学模型主要有两种，对于单输入单输出系统采用的是传递函数表达式，在现代控制理论中数学模型采用状态空间表达式。

建立系统的数学模型有两种方法。（1)分析法:根据系统本身所遵循的有关定律写 出数学表达式，在列方程的过程中进行必要的简化，如线性化等。（2)实验法:是根据系统对某些典型输人信号的响应或其它实验数据建立数学模型。

6.时间响应由哪两部分组成，它们的含义和作用是什么？

答:系统的时间响应是由瞬态响应和稳态响应两部分组成。 （2分) 系统受到外加作用后，从初始状态到最终状态的响应过程称为瞬态响应。当时间趋于无穷大时，系统的输出状态称为稳态响应。瞬态响应反映了系统的动态性能，而稳态响应偏离系统希望的程度可用来衡量系统的精确程度。 （2分）

7.简述相位裕量Kg的定义、计算公式，并在极坐标上表示出来。

答:在乃奎斯特图上，乃奎斯特图与负实轴交点处幅值的倒数，称幅值裕量Kg。Kg=1/|G(j ω)H(jω)|

8．终值定理的应用条件是什么？

答：若函数f(t)及其一阶导数都是可拉氏变换的，并且除在原点处唯一的极点 外，sF(s)在包含知轴的右半s平面内是解析的，（这就意味着当t→∞时f(t)趋于一个确定的值），则函数f(t)的终值为lim t→∞f(t)=lim s→0F(s)。

9．什么是主导极点？

答：主导极点是指系统所有闭环极点中距离虚轴最近，且周围没有其它闭环零 点的那些闭环极点。主导极点对系统的响应起主导作用。

10．采用何种方式可以同时减小或消除控制输入和干扰作用下的稳态误差？

答：在干扰作用点至系统输人口的前向通道中，提高增益和设置积分环节。

11. 最小相位系统与非最小相位系统的对数频率特性有何异同？

答：最小相位系统与非最小相位系统的对数幅频特性相同，两者对数相频特性 不同，非最小相位系统的相角变化绝对值比最小相位系统相角变化绝对值大。

12. 系统有二个闭环特征根分布在s平面的右半面，劳斯表中第一列元素的符号应改变几次？

答：有二个右半s平面的特征根，说明劳斯表中第一列元素的符号改变二次。

13.传递函数的定义是什么？一个物理可实现的系统，其传递函数有什么特征？

答：线性定常控制系统，当初始条件为零时，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比称为系统的传递函数。一个物理可实现的系统，其传递函数分母阶数n应不小于分子阶数m，即n≥m。

14.简要说明欲降低由输入和干扰信号引起的稳态误差，采取的措施有何不同？

答：欲降低由输入信号引起的稳态误差，应提高系统开环放大倍数或在系统中增加积分环节（提高系统型次）； 欲降低由干扰信号引起的稳态误差，应在干扰信号作用点之前的前向通道中增加放大倍数或增加积分环节。

15.控制系统开环频率特性的三个频段是如何划分的？它们各自反映系统哪方面的性能？ 答：一般将系统开环频率特性的复制穿越频率ωc看成是频率响应的中心频率，把ω<<ωc 的频率范围称为低频段；把ωc附近的频率范围称为中频段；把ω>>ωc的频率范围称为高频率段。开环频率特性的低频段反映了控制系统的稳态性能；中频段反映了控制系统的动态性能；高频段反映了控制系统的抗高频干扰性能和系统的复杂性。

16.简述劳斯稳定判据和奈奎斯特稳定判据在使用方法和功能上的区别。

答：在使用方法上的区别：劳斯判据是利用系统闭环特征方程的系数做成劳斯表，根据劳斯表首列元素的符号来判断闭环系统的稳定性，是一种代数方法；而奈奎斯特判据则是利用系统开环频率特性，由开环频率特性图来判断闭环系统的稳定性，属于频率特性分析方法。 在功能上的区别：劳斯判据只能判断闭环系统稳定与否，而奈奎斯特判据不仅能判断闭环系统的稳定性，还能给出系统稳定或不稳定的程度，揭示改善系统稳定性的途径。

17. 什么是稳态误差，并分析其与系统结构（类型）的关系

答：控制系统的希望输出和实际输出之差；系统的结构不同，产生的稳态误差不同（或系统的型别越高，误差越小）。

18. 什么是最小相位系统

答：若系统的传递函数所有零点和极点均在[S]平面的左半平面，则称改传递函数为最小相位传递函数；具有此传递函数的系统称为最小相位系统。

19. 频率响应的定义是什么？

答：系统对正弦信号或谐波信号的稳态响应。

20. 试分析当前向通道串联延时环节时，对系统稳定性的影响。

答：延时环节不改变原系统的幅频特性；但当延时时间加大时，系统的稳定性降低，为提高系统的稳定性，应尽可能减小延时时间。

21.何谓系统辨识？并解释频域辨识法。

答：系统辨识是研究如何用实验分析法来建立系统数学模型的一门科学；频域辨识方法主要是有实验频率特性的伯德图估计最小相位系统的传递函数及利用实验频率的实验值，应用曲线拟合方法求系统的传递函数。

22.什么是反馈（包括正反馈和负反馈）？ 答：所谓反馈，就是把一个系统的输出信号不断直接或经过中间变换后全部或部分地返回到系统的输入端，在输入到系统中去。如果反馈回去的信号（或作用）与原系统的输入信号（或作用）方向相反（或相位差180°）则称之为负反馈；如果方向相同或相位相同则称之为正反馈。

23.简述二阶欠阻尼系统参数ξ，ωn 与其性能指标Mp(超调量)ts(t 调整时间)的关系。 答：若ξ不变，增大（或减小）ωn ，超调量Mp 不变，调整时间ts 减小（或增大）；若ωn 不变，增大（或减小）ξ，超调量Mp 减小（或增大），调整时间ts 减小（或增大）

24.已知单位反馈系统的开环传递函数为K/[s(7s+1)],试问该系统为几型系统？系统的单位阶跃响应稳态值是多少？

答：系统为I 型系统，稳态值是1.

25.已知零初始条件下某线性定常系统的单位脉冲响应，能否求出该系统的闭环传递函数？若能求，如何求？

答：能。零初始条件下单位脉冲响应函数的拉氏变换即为该系统的闭环传递函数。 26.什么是闭环控制系统？

答：系统的输出对系统有控制作用，或系统中存在反馈回路称为闭环控制系统。

四、计算题

1. 已知最小相位系统的开环传递函数的伯德图的对数幅频特性如下图，试求该系统 的开环传递函数。

解：

开环传递函数为 122(1)

()()(1)

k T s G s H s s T s +=

+ 其中111/T ω=，221/T ω=

低频段幅频特性为：2

/k ω，对数幅频特性为：21()20lg(/)L k ωω= 在转折处2111()20lg(/)L k ωω=

中频段幅频特性为：1/k ω，对数幅频特性为：21()20lg(/)L k ωω=

当c ωω=时，21()20lg(/)0c L k ωω==，因此1c k ω=

21()20lg(/)20lg(/)c L k ωωωω==

在转折频率1ω处，1121()()L L ωω=，即 21//c k ωωω=

1c k ωω∴=

1122(/1)

()()(/1)

c s G s H s s s ωωωω+=

+

2

．系统方框图如下图所示，试用劳斯判据判断系统闭环的稳定性。

解：

系统的开环传递函数为：

2

10(0.51/)105(0.251)(0.251)

s s

s s s s ++=++ 闭环传递函数为：

32()105()0.25510

C s s

R s s s s +=

+++ 32

()10()0.25510

N s s

R s s s s =+++ 系统的特征方程为：3

2

0.255100s s s +++=

劳斯数列：

321

0.2551102.510

s s s s

特征方程系数符号相同，且劳斯数列第一列符号全部为正，系统稳定。

3．机械系统如图所示，其中，外力f(t)为系统的输人，位移x(t)为系统的输出，m 为物体的质量，k 为弹簧的弹性系数，B 为阻尼器的阻尼系数，试求系统的传递函数。

解：杠杆两端受力关系为：1()()a

f t f t b

=

列力的平衡方程为：2()()d x dx a

m B Kx t f t dt dt b

++=

在零初始条件下做拉氏变换得：2

()()()()a

ms X s BsX s KX s F s b

++=

2()1

()X s a F s b ms Bs K

∴=++ 4．绘制二阶欠阻尼系统（0<ξ<1)的单位阶跃响应曲线,在曲线上标注性能指标：上升时间t r ,，峰值时间t p ，调整时间t s 和超调量M p ,，分析阻尼比ξ和固有频率ωn 的变化对上述性能指标的影响。

解：二阶欠阻尼系统的单位阶跃响应为：

()1arctan

0)n t d c t t t ξωω?=+≥

二阶欠阻尼系统的单位阶跃响应曲线图为：

参量ξ，ωn 与各性能指标之间的关系：

1.若保持ξ不变而增大ωn 则不影响超调量M p ，但上升时间t r 峰值时间t p 调整时间t s 均会减小。

2.若保持ωn 不变而改变ξ，减少ξ，虽然t r ，t p 会减小，但超调量M p 和调整时间t s (ξ<0.7)却会增大。

5．设某控制系统的结构图如图所示，其中ξ = 0.5，ωn =30。试确定K1取何值时，系统方能稳定。

解：系统为单位负反馈系统，其开环传递函数为：21

()()(1)(2)n n K G s H s s s s ωξω=++ 则系统的闭环传递函数为：2132221

()()

()2n n n n s K C s R s s s s K ωξωωω+=

+++ 将ξ = 0.5，ωn =30代入上式得：

1321

900()

()()30900900s K C s R s s s s K +=+++ 系统的特征方程为：3

2

1309009000s s s K +++=

劳斯数列：3

2

1

1

1

190030

90027009000

30900s K s K s

s

K ?

所以，当0

6. 已知系统的方框图如图所示，求满足谐振幅值M r =1.04，谐振频率ωr = 11.551 rad/s 的 k 值和a 值。

解：对比二阶系统标准形式：

2222

()()2n n n

C s k

R s s as k s s ωξωω==++++ 得：

22n n

k a ωξω==

1.04

11.55

r

r

M

ωω

==

==

Q

0.6 21.82

n

ξω

∴==

可求得：k=476.11 18

.

26

=

α

7、当()

R s，()

N s同时作用于图示系统时，试求()

C s=？

解：

12212

122122

222

12122

2

122

122122

()()()

/(1)

()()()()()

1/(1)1

/(1)

()()()()()

1

1

1

()()

()

11

R N

R BR

N BN

C s C s C s

G G G G G

C s G s R s R s R s

G G G G G G

G G G

C s G s N s N s N s

G G G G G

G

G G R s G N s

C s

G G G G G G

=+

?+?

=?=?=?

++++

+

=?=?=?

++

+

+

??

∴=+=

++++

Q

8、图示系统中，当()1sin5

r t t

=时，频率响应的稳态响应为

()1sin(590)

ss

c t t

=?。，试求,,?(5)

n s

t

δωδ

==

解：系统为二阶系统，当()90

?ω=?o时

n

ωω

=

1()121

0.5253

3

6()552

n n s n

j t s ?ωζ

ζωζω=

=∴=

=∴==

=

=×

5δ=时调整时间2s t =秒，试求K 、T 的值。 解：

2()(1)(2)30

k n s ss v G s t T e k ω

∴∴=

∴=

（1）试绘制()k G j ω的（Nyquist）图； （2）求与负实轴交点和幅值裕量kg。 解：其Nyquist 图为：

由虚部为

0，可得

11、机械悬挂系统如图所示。图中m 1、m 2是质量，B 是粘性阻尼系统，k 1、k 2是弹簧的弹

性系数。设m 1受到的作用力F （t ）为系统的输入信号，m 2上的位移y(t)为系统输出信号，求该系统的传递函数。

解：设中间变量：质量m 1上的位移y 1 以m 1为对象列出微分方程：

211111212()()d y dy

m F t B k y k y y dt dt

=???? （1）

32225

5()545(4)

k s j G j s s s

j ω

ωωωω==

=

++?+?

以m 2为对象列出微分方程：

22212()d y

m k y y dt

=?? （2）

对（1）、（2）式取拉式变换得：

2112122

2221[()]()()()()()()0

m s Bs k k Y s k Y s F s m s k Y s k Y s +++?=+?= （3）和（4）

由（4）式，有

22212

()m s k Y s k += （5）

将（5）式代入（3）式得：

2

222

112222

()()[()][]k Y s F s m s Bs k k m s k k =++++?

12、已知控制系统结构图如题图所示，求闭环传递函数C （s ）/R （s ）。 (8分)

解：由Mason 公式

k 2311221212231

()=

1......1()()()()

11()()

()1()()

K b c s P La L L G s G s P G s P G s G s G s s G s G s ΦΔΔ

Δ=?++=+∴==Δ=Δ=+∴Φ=

+∑∑∑

13、已知单位反馈系统的开环传递函数为2

()(825)

K

G s s s s =++，试根据下述要求确定K 的取值范围：

（1） 使闭环系统稳定

（2） 当输入信号()2r t t =时，其稳态误差ss e ≤0.5。 解：

（1） 闭环特征方程3

2

()1()8250D s G s s s s k =+=+++=

作劳斯表：

由劳斯判断，闭环系统稳定的条件为：0＜K ＜200。

（2） 由题给条件可知，系统为Ｉ型系统，开环传递函数可表达为

2/25

()18

(1)2525

K G s s s s =

++

故速度误差系统/25v K k = 根据稳态误差要求，有

2

/25

ss v R e K K ==≤0.5 ∴要满足题给稳态误差要求，应有K ≥100 综合（1）、（2），符合要求的K 取值范围为：100≤K ≤200

14、已知最小相位系统的开环对数幅频特性（折线）如题图所示。 （1）写出开环传递函数G K (s)的表达式； （2）求相角裕度，说明该系统的稳定性。

解：

（1）由图可见开环传递函数为

13

3(

1)50()(1)(1)10800

1

()6020101

10(

1)50()(1)(1)10800

k k K s G s s s s L dB LgK

K s G s s s s ωω+=++∴===∴=+∴=++

（2）由题图可见，剪切频率200c ω=

1

11200100200

180()180********.11464.95010800

c tg tg tg γ?ω???∴=+=?+??=+??=o o o o o o o o

15、在10()1G s s =

+，2

()H s s

=表示的控制系统中，求系统的静态速度误差系数K v 。 解：

即当输入()r t t = (0)t ≥时，2

1

()R s S =

由稳态偏差：

201

lim

1()()ss s s G s H s s

ε→=×+

得：

102

lim ()()lim 201s s K sG s H s s

s s

ν→→==×=+

16、下图示系统，当输入力为f(t)，输出位移为y(t)时，求改体统的传递函数，并指明系统由哪些环节组成。

解：系统的运动微分方程为：

'''1

2

()my cy ky f t L ++=

系统的传递函数：

122()1

()()L Y s G s F s L ms cs k

=

=×++ 系统由比例环节和振荡环节两个环节组成。

17、试判断具有下述传递函数的系统是否稳定。其中G(S)为系统的向前通道传递函数，H(S)为系统的反馈通道传递函数。

1

()(1)(3)

G s s s s =

++ ；H(S)=10

解：（1）系统特征方程：321()()43100G s H s S S S +=+++=

（2）列劳斯表：

S 31 3S 24 10S 10.50S 0

10

（3）由劳斯稳定性判据：第一列元素全部大于零，故系统稳定。

(完整版)机械控制工程基础习题及答案考试要点

1-3 题1-3图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析 系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。 题1-3图 炉温自动控制系统原理图 解 加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比， c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流 电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压 r u 。此时，0=-=f r e u u u ，故01==a u u ，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停 留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。 当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程： 控制的结果是使炉膛温度回升，直至T °C 的实际值等于期望值为止。 ?→T C ?→↑→↑→↑→↑→↑→↓→↓T u u u u u c a e f θ1C ↑ 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压r u （表征炉温的希望值）。系统方框图见图解1-3。

1-5采用离心调速器的蒸汽机转速控制系统如题1-5图所示。其工作原理是：当蒸汽机带动负载转动的同时，通过圆锥齿轮带动一对飞锤作水平旋转。飞锤通过铰链可带动套筒上下滑动，套筒内装有平衡弹簧，套筒上下滑动时可拨动杠杆，杠杆另一端通过连杆调节供汽阀门的开度。在蒸汽机正常运行时，飞锤旋转所产生的离心力与弹簧的反弹力相平衡，套筒保持某个高度，使阀门处于一个平衡位置。如果由于负载增大使蒸汽机转速ω下降，则飞锤因离心力减小而使套筒向下滑动，并通过杠杆增大供汽阀门的开度，从而使蒸汽机的转速回升。同理，如果由于负载减小使蒸汽机的转速ω增加，则飞锤因离心力增加而使套筒上滑，并通过杠杆减小供汽阀门的开度，迫使蒸汽机转速回落。这样，离心调速器就能自动地抵制负载变化对转速的影响，使蒸汽机的转速ω保持在某个期望值附近。 指出系统中的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。 题1-5图蒸汽机转速自动控制系统 解在本系统中，蒸汽机是被控对象，蒸汽机的转速ω是被控量，给定量是设定的蒸汽机希望转速。离心调速器感受转速大小并转换成套筒的位移量，经杠杆传调节供汽阀门，控制蒸汽机的转速，从而构成闭环控制系统。 系统方框图如图解1-5所示。

机械控制工程基础第五章练习习题及解答

题型：选择题 题目：关于系统稳定的说法错误的是【】 A．线性系统稳定性与输入无关 B．线性系统稳定性与系统初始状态无关 C．非线性系统稳定性与系统初始状态无关 D．非线性系统稳定性与系统初始状态有关 分析与提示：线性系统稳定性与输入无关；非线性系统稳定性与系统初始状态有关。 答案：C 习题二 题型：填空题 题目：判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为或为具有负实部的复数，即系统的特征根必须全部在是系统稳定的充要条件。 分析与提示：判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为负实数或为具有负实部的复数，即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面是系统稳定的充要条件。 答案：负实数、复平面的左半平面 习题三 题型：选择题 题目：一个线性系统稳定与否取决于【】 A．系统的结构和参数 B．系统的输入 C．系统的干扰 D．系统的初始状态 分析与提示：线性系统稳定与否取决于系统本身的结构和参数。 答案：A 习题四 题型：填空题 题目：若系统在的影响下，响应随着时间的推移，逐渐衰减并回到平衡位置，则称该系统是稳定的 分析与提示：若系统在初始状态的影响下（零输入），响应随着时间的推移，逐渐衰减并趋向于零(回到平衡位置)，则称该系统是稳定的；反之，若系统的零输入响应发散，则系统是不稳定的。 答案：初始状态 习题五 题型：填空题 题目：系统的稳定决定于的解。 分析与提示：系统的稳定决定于特征方程的解。 答案：特征方程

题型：填空题 题目：胡尔维兹（Hurwitz ）判据、劳斯（Routh ）判据又称为 判据。 分析与提示：胡尔维兹（Hurwitz ）判据、劳斯（Routh ）判据，又称为代数稳定性判据。 答案：代数稳定性 习题二 题型：填空题 题目：利用胡尔维兹判据，则系统稳定的充要条件为：特征方程的各项系数均为 ；各阶子行列式都 。 分析与提示：胡尔维兹判据系统稳定的充要条件为：特征方程的各项系数均为正；各阶子行列式都大于零。 答案：正、大于零 习题三 题型：计算题 题目：系统的特征方程为 010532234=++++s s s s 用胡尔维兹判据判别系统的稳定性。 分析与提示：利用胡尔维兹判据，其各阶系数均大于零，计算子行列式。 答案：（1）特征方程的各项系数为 10,5,3,1,201234=====a a a a a 均为正值。 （2） 0131>==?a 0714232 4 132<-=-== ?a a a a a a a a 不满足胡尔维兹行列式全部为正的条件，所以系统不稳定 习题四 题型：计算题 题目：单位反馈系统的开环传递函数为 ()()() 125.011.0++= s s s K s G 利用胡尔维兹判据求使系统稳定的K 值范围。 分析与提示：利用胡尔维兹判据，其各阶系数均大于零，计算子行列式，反求出K 的范围。 答案：系统的闭环特征方程为 ()()0125.011.0=+++K s s s

2机械控制工程基础第二章答案

习 题 2.1 什么是线性系统其最重要的特性是什么下列用微分方程表示的系统中,x o 表示系统输出,x i 表示系统输入,哪些是线性系统 (1) x x x x x i o o o o 222=++&&& (2) x tx x x i o o o 222=++&&& (3) x x x x i o 222o o =++&&& (4) x tx x x x i o o o 222o =++&&& 解: 凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统。线性系统的一个最重要特性就是它满足叠加原理。该题中（2）和（3）是线性系统。 2.2 图（题2.2）中三同分别表示了三个机械系统。求出它们各自的微分方程，图中x i 表示输入位移，x o 表示输出位移，假设输出端无负载效应。 图(题2.2) 解: (1)对图(a)所示系统，由牛顿定律有 即 x c x c c x m i &&&&1 2 1 o o )(=++ (2)对图(b)所示系统，引入一中间变量x,并由牛顿定律有 消除中间变量有 (3)对图(c)所示系统，由牛顿定律有 即 x k x c x k k x c i i o o 1 2 1 )(+=++&& 2.3求出图(题2.3)所示电系统的微分方程。 图（题2.3） 解:(1)对图(a)所示系统,设i 1为流过R 1的电流,i 为总电流,则有 消除中间变量,并化简有

u R C u C C R R u R C u R C u C C R R u R C i i i o o o 1 2 2 1 1 2 2 1 2 2 2 1 2 1 2 1 1)()1(1+++=-+ ++&&&&&&& (2)对图(b)所示系统，设i 为电流，则有 消除中间变量,并化简有 2.4 求图(题2.4)所示机械系统的微分方程。图中M 为输入转矩,C m 为圆周阻尼，J 为转动惯量。 解：设系统输入为M （即），输 出θ(即)，分别对圆盘和质块进行动力学分析，列写动力学方程如下： 消除中间变量 x ,即可得到系统动力学方程 KM M c M m C R c k KJ c C km R cJ mC mJ m m m ++=++-++++&&&&&&&&&θ θθθ）（2 2 )()() 4(2.5 输出y(t)与输入x(t)的关系为y(t)= 2x(t)+0.5x 3(t)。 （1）求当工作点为x o =0,x o =1,x o =2时相应的稳态时输出值； （2）在这些工作点处作小偏差线性化模型，并以对工作的偏差来定

2机械控制工程基础第二章答案

习 题 2.1 什么是线性系统?其最重要的特性是什么?下列用微分方程表示的系统中,x o 表示系统输出,x i 表示系统输入,哪些是线性系统? (1) x x x x x i o o o o 222=++ (2) x tx x x i o o o 222=++ (3) x x x x i o 222o o =++ (4) x tx x x x i o o o 222o =++ 解: 凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统。线性系统的一个最重要特性就是它满足叠加原理。该题中（2）和（3）是线性系统。 2.2 图（题2.2）中三同分别表示了三个机械系统。求出它们各自的微分方程，图中x i 表示输入位移，x o 表示输出位移，假设输出端无负载效应。 图(题2.2) 解: (1)对图(a)所示系统，由牛顿定律有

x m x c x x c i o o 2 o 1 )(=-- 即 x c x c c x m i 1 2 1 o o )(=++ (2)对图(b)所示系统，引入一中间变量x,并由牛顿定律有 )1()()(1 x x c k x x o i -=- )2()(2 x k x x c o o =- 消除中间变量有 x ck x k k x k k c i o 1 2 1 o 2 1 )(=-- (3)对图(c)所示系统，由牛顿定律有 x k x x k x x c o o i o i 2 1 )()(=-+- 即 x k x c x k k x c i i o o 1 2 1 )(+=++ 2.3求出图(题2.3)所示电系统的微分方程。 图（题2.3） 解:(1)对图(a)所示系统,设i 1为流过R 1的电流,i 为总电流,则有 ?+=idt C i R u o 12 2 i R u u o i 1 1=-

机械控制工程基础_习题集(含答案)

《机械控制工程基础》课程习题集 西南科技大学成人、网络教育学院 版权所有 习题 【说明】：本课程《机械控制工程基础》（编号为09010）共有单选题,计算题, 填空题等多种试题类型，其中，本习题集中有[ 填空题]等试题类型未进入。 一、单选题 1. t e 2-的拉氏变换为（ ）。 A. s 21； B. 15 .0+s ； C. 21+s ； D. 2 1s e 2- 2. )(t f 的拉氏变换为) 2(6 ][+= s s s F ，则)(t f 为（ ）。 A. t e 23-； B. t e 21--； C. )1(32t e --； D. t e 26- 3. 脉冲函数的拉氏变换为（ ）。 A. 0 ； B. ∞； C. 常数； D. 变量 4. ()t t f δ5)(=，则=)]([t f L （ ）。 A. 5 ； B. 1 ； C. 0 ； D. s 5 5. 已知) 52)(2(3 3)(2 2+++++=s s s s s s s F ，其原函数的终值=∞→t t f )(（ ）。 A. ∞ ； B. 0 ； C. 0.6 ； D. 0.3 6. 已知) 45(3 2)(22++++=s s s s s s F ，其原函数的终值=∞→t t f )(（ ）。 A. 0 ； B. ∞ ； C. 0.75 ； D. 3

7. 已知s n e s a s F τ-= 2 )(其反变换f (t)为（ ） 。 A. )(ττa t n a -?； B. )(τn t a -?； C. τn te a -?； D. )(1 τn t a -? 8. 已知) 1(1 )(+= s s s F ，其反变换f (t)为（ ）。 A. t e -1； B. t e -+1； C. t e --1； D. 1--t e 9. 已知t e t f t 2sin )(-=的拉氏变换为（ ）。 A. s e s 224 2-+ ； B. 4)4(22++s ； C. 4)1(2 ++s s ； D. s e s s 22 4 -+ 10. 图示函数的拉氏变换为（ ）。 A. )1(12s e s a ττ--； B. )1(12s e s a ττ--； C. )1(1s e s a ττ--；D. )1(12 s e s a ττ- 11. 若)(∞f =0，则][s F 可能是以下（ ）。 A. 91-s ； B. 92+s s ； C. 91+s ； D. 9 12+s 12. 开环与闭环结合在一起的系统称为（ ）。 A.复合控制系统； B.开式控制系统； C.闭和控制系统； D.正反馈控制系统 13. 在初始条件为零时，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为线性系统的 （ ）。 A.增益比； B.传递函数； C.放大倍数； D.开环传递函数 14. 已知线性系统的输入x(t)，输出y(t)，传递函数G(s)，则正确的关系是（ ）。 A. )]([)()(1 s G L t x t y -?=； B. )()()(s X s G s Y ?=； C. )()()(s G s Y s X ?=； D. )()()(s G t x t y ?= 15. 设有一弹簧、质量、阻尼器机械系统，如图所示，以外力f(t)为输入量，位移y(t)

西安交通大学17年3月课程考试《机械控制工程基础》作业考核试题

西安交通大学17年3月课程考试《机械控制工程基础》作业考核试题 一、单选题（共30 道试题，共60 分。） 1. 一个系统稳定的充要条件是系统的全部极点都在[S]平面的（） A. 右半平面内 B. 上半平面内 C. 左半平面内 D. 下半平面内 正确答案： 2. 拉氏变换将时间函数变换成（） A. 正弦函数 B. 单位阶跃函数 C. 单位脉冲函数 D. 复变函数 正确答案： 3. 一阶系统的阶跃响应，( ) A. 当时间常数T较大时有振荡 B. 当时间常数T较小时有振荡 C. 有振荡 D. 无振荡 正确答案： 4. 系统稳定的必要和充分条件是其特征方程的所有的根都必须为（） A. 负实数或为具有负实部的复数 B. 正实数 C. 具有正实数的复数 D. 具有负实数的复数 正确答案： 5. 一个线性系统稳定与否取决于（） A. 系统的结构和参数 B. 系统的输入 C. 系统的干扰 D. 系统的初始状态 正确答案： 6. 关于系统模型的说法，正确的是（） A. 每个系统只有一种数据模型 B. 动态模型在一定条件下可简化为静态模型 C. 动态模型比静态模型好

D. 静态模型比动态模型好 正确答案： 7. 最小相位系统的定义为：系统开环传递函数G(s)的所有零点和极点均在s平面的（） A. 左半平面 B. 左半平面 C. 上半平面 D. 下半平面 正确答案： 8. 二阶欠阻尼系统的上升时间为（） A. 阶跃响应曲线第一次达到稳定值的98%的时间 B. 阶跃响应曲线达到稳定值的时 C. 阶跃响应曲线第一次达到稳定值的时间 D. 阶跃响应曲线达到稳定值的98%的时间 正确答案： 9. 系统的传递函数（） A. 与外界无关 B. 反映了系统、输出、输入三者之间的关系 C. 完全反映了系统的动态特性 D. 与系统的初始状态有关 正确答案： 10. 线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下（） A. 系统输出信号与输入信号之比 B. 系统输入信号与输出信号之比 C. 系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比 D. 系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比 正确答案： 11. 某线性定常系统，当输入为单位阶跃函数时，该系统的传递函数为( ) A. sY(s) B. s+Y(s) C. s-Y（s） D. ssY(s) 正确答案： 12. 二阶系统的阻尼比ζ，等于( ) A. 系统的粘性阻尼系数 B. 临界阻尼系数与系统粘性阻尼系数之比 C. 系统粘性阻尼系数与临界阻尼系数之比 D. 系统粘性阻尼系数的倒数 正确答案： 13. 关于反馈的说法，正确的是（） A. 反馈实质上就是信号的并联 B. 反馈都是人为加入的 C. 正反馈就是输入信号与反馈相加 D. 反馈就是输出以不同方式作用于系统 正确答案：

机械控制工程基础试题及答案

一、单项选择题（在每小题的四个被选答案中，选出一个正确的答案，并将其 答案按顺序写在答题纸上，每小题2分，共40分） 1． 闭环控制系统的特点是 A 不必利用输出的反馈信息 B 利用输入与输出之间的偏差对系统进行控制 C 不一定有反馈回路 D 任何时刻输入与输出之间偏差总是零，因此不是用偏差来控制的 2．线性系统与非线性系统的根本区别在于 A 线性系统有外加输入，非线性系统无外加输入 B 线性系统无外加输入，非线性系统有外加输入 C 线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理 D 线性系统不满足迭加原理，非线性系统满足迭加原理 3． 2 22 )]([b s b s t f L ++=，则)(t f A bt b bt cos sin + B bt bt b cos sin + C bt bt cos sin + D bt b bt b cos sin + 4．已知 ) (1 )(a s s s F += ，且0>a ，则 )(∞f A 0 B a 21 C a 1 D 1 5．已知函数)(t f 如右图所示，则 )(s F A s s e s e s --+2211 B s s e s s 213 212+-- C )22121(1332s s s s se e e se s ------+ D )221(1s s s e e s e s ----+ 6．某系统的传递函数为 ) 3)(10() 10()(+++= s s s s G ，其零、极点是 A 零点 10-=s ，3-=s ；极点 10-=s B 零点 10=s ，3=s ；极点 10=s

C 零点 10-=s ；极点 10-=s ，3-=s D 没有零点；极点 3 =s

机械控制工程基础复习题及复习资料

机械控制工程基础复习题1 1、 选择填空（30分，每小题2分） （下列各题均给出数个答案，但只有一个是正确的，请将正确答案的序号写在空白 处） 1.1在下列典型环节中，属于振荡环节的是 。 (A) 101.010)(2++= s s s G (B) 1 01.01)(2 ++=s s s G (C) 101 )(+=s s G 1.2系统的传递函数定义为在零初始条件下输出量的Laplace 变换与输入量的Laplace 变换之比，其表达式 。 （A ）与输入量和输出量二者有关 （B ）不仅与输入量和输出量二者有关，还与系统的结构和参数有关 （C ）只与系统的结构和参数有关，与输入量和输出量二者无关 1.3系统峰值时间p t 满足 。 （A ） 0)(=p p o dt t dx （B ）)()(∞=o p o x t x （C ）)()()(∞??≤∞-o o p o x x t x 其中，)(t x o 为系统的单位阶跃响应。 1.4开环传递函数为G (s )的单位反馈系统的静态速度误差系数的计算式为 。 (A) )(lim 0 s G K s v →= (B) )(lim 2 s G s K s v →= (C) )(lim 0 s sG K s v →= 1.5最大百分比超调量(%)p M 的定义式为 。 （A ）)()(max (%)∞-=o o p x t x M (B) %100) () ()(max (%)∞∞-= o o o p x x t x M （C ）) () (max (%)t x t x M i o p = 其中，)(t x i 为系统的输入量，)(t x o 为系统的单位阶跃响应，)(max t x o 为)(t x o 的最大值。 1.6给同一系统分别输入)sin()(11t R t x i ω=和)sin()(2t R t x r i ω=这两种信号（其中， r ω是系统的谐振频率，1ω是系统正常工作频率范围内的任一频率），设它们对应的稳态输出分别为)sin()(1111?ω+=t C t x o 和)sin()(222?ω+=t C t x r o ，则 成立。 （A ）21C C > （B ）12C C > （C ）21C C = 1.7 若一单位反馈系统的开环传递函数为) ()(1220 a s a s a s G += , 则由系统稳定的必 要条件可知， 。 （A ）系统稳定的充分必要条件是常数210,,a a a 均大于0

机械控制工程基础复习题及参考答案

一、单项选择题： 1. 某二阶系统阻尼比为0，则系统阶跃响应为 A. 发散振荡 B. 单调衰减 C. 衰减振荡 D. 等幅振荡 2． 一阶系统G(s)=1 +Ts K 的时间常数T 越小，则系统的输出响应达到稳态值的时间 A ．越长 B ．越短 C ．不变 D ．不定 3. 传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？ A.输入信号 B.初始条件 C.系统的结构参数 D.输入信号和初始条件 4．惯性环节的相频特性)(ωθ，当∞→ω时，其相位移)(∞θ为 A ．-270° B ．-180° C ．-90° D ．0° 5．设积分环节的传递函数为G(s)= s 1 ，则其频率特性幅值M(ω)= A. ωK B. 2K ω C. ω1 D. 21ω 6. 有一线性系统，其输入分别为u 1(t)和u 2(t)时，输出分别为y 1(t)和y 2(t)。当输入为a 1u 1(t)+a 2u 2(t)时(a 1,a 2为常数)，输出应为 A. a 1y 1(t)+y 2(t) B. a 1y 1(t)+a 2y 2(t) C. a 1y 1(t)-a 2y 2(t) D. y 1(t)+a 2y 2(t) 7．拉氏变换将时间函数变换成 A ．正弦函数 B ．单位阶跃函数 C ．单位脉冲函数 D ．复变函数 8．二阶系统当0<ζ<1时，如果减小ζ，则输出响应的最大超调量%σ将 A.增加 B.减小 C.不变 D.不定 9．线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下 A ．系统输出信号与输入信号之比 B ．系统输入信号与输出信号之比 C ．系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比 D ．系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比 10．余弦函数cos t ω的拉氏变换是 A.ω+s 1 B.2 2s ω+ω C.22s s ω+ D. 2 2s 1ω + 11. 微分环节的频率特性相位移θ(ω)= A. 90° B. -90° C. 0° D. -180° 12. II 型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为 A. -40(dB/dec) B. -20(dB/dec) C. 0(dB/dec) D. +20(dB/dec) 13．令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的

机械控制工程基础

机械控制工程基础（专升本） 多选题 1. 微分环节的特点和作用是_______.(5分) (A) 输出提前于输入 (B) 干扰噪声放大 (C) 高通滤波 (D) 作为反馈环节，可改善系统的稳定性 (E) 作为校正环节，使系统的剪切频率增大 标准答案是：A,B,C,D,E 2. 闭环控制系统必不可少的环节有_______.(5分) (A) 输入输出 (B) 被控对象 (C) 测量环节 (D) 校正环节 (E) 比较环节 标准答案是：A,B,C,D,E 3. 若系统的传递函数为G(s)=10(s+5)/[s2(s+2)(s2+0.2s+100)]，则其特性是_______.(5分) (A) 其奈奎斯特曲线在频率趋于零时的起点处，应平行于负实轴 (B) 其奈奎斯特曲线在频率趋于无穷大的终点处，应平行于正实轴，并进入坐标原点 (C) 其Bode图的转折频率依次为2，3.14，10，50 (D) 其Bode图的幅频特性的斜率依次为[-40],[-60],[-100],[-80]dB/Dec (E) 系统的增益为5/2 标准答案是：A,B,C,D 4. 工程实际中常用的典型测试信号有________.(5分) (A) 脉冲信号 (B) 阶跃信号 (C) 斜坡信号 (D) 抛物线信号 (E) 正弦信号 标准答案是：A,B,C,D,E 5. PID调节器与无源器件的相位滞后-超前校正器在原理上的区别有_______.(5分) (A) PID调节器在低频段的斜率为-20dB/Dec，相位滞后-超前校正器的低频段斜率为0dB/Dec (B) PID 调节器的高频段的斜率为+20dB/Dec，相位滞后-超前校正器的高频段斜率为0dB/Dec (C) PID调节器对高频噪声敏感，无源器件的相位滞后超前校正器则不放大高频噪声 (D) PID调节器构成带阻滤波器 (E) PID调节器是带通滤波器 标准答案是：A,B,C 6. 单位负反馈系统的闭环传递函数为G(s)=9(0.2s+1)(0.5s+1)/[s2(0.1s+1)]，则系统特性为_______.(5分) (A) 它是II型系统 (B) 闭环系统包含的典型环节有六个 (C) 闭环系统跟踪斜坡信号的稳态误差为零 (D) 闭环系统跟踪阶跃信号的稳态误差为零 1

机械控制工程基础总结

机械控制工程基础总结 机械工程控制论的基本含义 机械控制工程是研究控制论在机械工程中应用的科学。它是一门跨控制论和机械工程的边缘学科。随着工业生产和科学技术的不断向前发展，机械工程控制论这门新兴学科越来越为人们所重视。原因是它不仅能满足今天自动化技术高度发展的需要，同时也与信息科学和系统科学紧密相关，更重要的是它提供了辩证的系统分析方法，即不但从局部，而且从整体上认识和分析机械系统，改进和完善机械系统，以满足科技发展和工业生产的实际需要。 机械工程控制论的研究对象与任务 机械工程控制论的研究对象是机械工程技术中广义系统的动力学问题。具体地讲，机械工程控制论是研究系统及其输入、输出三者之间的动态关系，也就是研究机械工程广义系统在一定的外界条件作用下，从系统的一定初始条件出发，所经历由内部的固有特性所决定的整个动态历程。例如，在机床数控技术中，调整到一定状态的数控机床就是系统，数控指令就是输入，数控机床的加工运动就是输出。这里系统是由相互联系、相互作用的若干部分构成且有一定运动规律的一个有机整体。输入是外界对系统的作用，输出是系统对外界的作用。通常机械工程控制论简称为机械控制工程，其所研究的系统可大可小、可繁可简，完全由研究的需要而定，因而称之为广义系统。由此可见，就系统及其输入、输出三者之间的动态关系而言，机械工程控制论的任务 主要研究解决以下几个方面的问题： １.当系统已定，输入已知时，求出系统的输出（响应），并通过输出来研究系统本身的有关问题，称系统分析。２.当系统已定，系统的输出也已给定时，要确定系统的输入，使输出尽可能符合给定的最佳要求，称系统的最优控制。３.当输入和输出均已知时，求系统的结构与参数，即建立系统的数学模型，称系统辨识或系统识别。４.当系统已定输出已知时，要识别输入或输入中的有关信息，称滤波与预测反馈及反馈控制 反馈及反馈控制 控制论的核心内容是：通过信息的传递、加工处理和反馈来进行控制。控制论把一切能表达一定含义的信号、符号、密码和消息等统称为信息。所谓信息传递，是指信息在系统及过程中以某种关系动态地传递，亦称转换。例如，对于机床加工工艺系统，要研究机床的加工精度问题，可将工件尺寸作为信息，通过工艺过程的转换，对加工前后工件尺寸的分布情况，运用信息处理的理论和方法来

机械控制工程基础课程教学大纲

机械控制工程基础课程 教学大纲 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）

《机械控制工程基础》课程教学大纲 一、课程基本信息 1．课程编号：MACH400801 2．课程体系/类别：专业类/专业核心课 3．学时/学分：56学时/ 3学分 4．先修课程：高等数学、积分变换、理论力学、电工电子技术、机械设计基础、大学计算机基础、高级程序设计 5．适用专业：机械大类专业（包括机械工程、车辆工程、测控技术与仪器、和工业工程） 二、课程目标及学生应达到的能力 《机械控制工程基础》是西安交通大学机械类专业的一门专业核心课程，主要授课内容是运用现代数学知识、自动控制理论和信息技术来分析、设计典型机电控制系统。旨在培养学生运用科学方法和工具来解决机械工程基本问题的系统分析设计能力、综合创新能力。 本课程的主要任务是通过课堂教学、计算机仿真实训、实验教学等教学方式，使学生掌握实现机械系统自动控制的基本理论；学会典型机电系统的数学建模、运行性能分析和系统设计、校正与补偿等基本知识和基本技能；具有基本的机电控制系统分析设计能力，以及对复杂机械系统的控制问题进行分析、求解和论证的能力，并了解机械控制领域的新理论和新技术，支撑毕业要求中的相应指标点。课程目标及能力要求具体如下： 课程目标1. 掌握机械控制系统的基本概念和组成原理，具备自动控制原理与系统的基础概念；掌握典型机电传动单元与系统的数学建模方法；掌握机电系统的时域和频域分析设计校正方法。（毕业要求中的第1） 课程目标2. 培养学生对机械控制工程中复杂问题的分析能力，能够对复杂机械控制系统进行分析、设计，并能够采用相关软件进行模拟仿真，能够构建实验控制系统进行分析研究，具有研究和解决机械控制工程问题的能力。（毕业要求中的第2、4）

机械控制工程基础期末试卷_答案2解析

一. 填空题(每小题2.5分，共25分) 1． 对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、 快速性 和 准确性 。 2． 按系统有无反馈，通常可将控制系统分为 开环系统 和 闭环系统 。 3． 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有 微分方程 、 传递函数 等。 4． 误差响应 反映出稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来衡量系统 控制精度的程度。 5． 一阶系统 1 1 Ts +的单位阶跃响应的表达是 。 6． 有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和 频域性能指标 。 7． 频率响应是线性定常系统对 谐波 输入的稳态响应。 8． 稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数，而且与 的类型有关。 9． 脉冲信号可以用来反映系统的 。 10. 阶跃信号的拉氏变换是 。 二． 图1为利用加热器控制炉温的反馈系统（10分） 炉温控制系统 图1 炉温控制结构图 试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成，且画出原理方框图，说明其工作原理。 三、如图2为电路。求输入电压i u 与输出电压0u 之间的微分方程， 并求该电路的传递函数（10分） 图2 四、求拉氏变换与反变换 (10分) 1． 求[0.5]t te -（5分） 2． 求 1 3[ ](1)(2) s s s -++（5分） R u 0 u i L C u 0u i (a) (b) (c)

五、化简图3所示的框图，并求出闭环传递函数（10分） 图3 六、图4示机械系统由质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度K 和外力)(t f 组成的机械动力系统。图4(a)中)(t x o 是输出位移。当外力)(t f 施加3牛顿阶跃力后(恒速信号)，记录仪上记录质量m 物体的时间响应曲线如图4（b ）所示。试求： 1）该系统的微分方程数学模型和传递函数；(5分) 2）该系统的自由频率n ω、阻尼比ξ；(2分) 3）该系统的弹簧刚度质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度k ；（3分） 4）时间响应性能指标：上升时间s t 、调整时间r t 、稳态误差ss e （5分）。 1.0 x 0 图4(a) 机械系统 图4（b ）响应曲线 图4 七、已知某系统是单位负反馈系统，其开环传递函数1 510 += s G k ，则该系统在单位脉冲、单位阶跃和单位恒速信号（斜坡信号）作用下的稳态误差ss e 分别是多少？（10分）

机械控制工程基础课后答案(廉自生)

2-1什么是线性系统？其最重要特性是什么？ 答：如果系统的数学模型是线性的，这种系统就叫做线性系统。线性系统最重要的特性，是适用于叠加原理。叠加原理说明，两个不同的作用函数（输入），同时作用于系统所产生 的响应（输出），等于两个作用函数单独作用的响应之和因此，线性系统对几个输入 量同时作用而产生的响应，可以一个一个地处理，然后对它们的响应结果进行叠加。 2-2 分别求出图（题2-2）所示各系统的微分方程。 ) () (t f t y k m (a ) ) (t y ) (t f 2 1 k k m (b ) c c 1 2 m x x i o (c ) 1k 2 k o i x x c (d ) 1 k 2k x i x o c (e ) 解：)(a )()()(t f t ky t y m =+ )(b )()()()(21t f t y k k t y m =++ ? ???+=-02010))((x c x m c x x c i 2 12110)()()() (K K s K K c cs K s X s X d i ++= 02010)())((x K c x x K x x e i i =-+-? ? 2-3 求图（题2-3）所示的传递函数，并写出两系统的无阻尼固有频率n ω及阻尼比ξ的表达式。 x i x o c k m (a ) C u u o i L R (b )

解：图)(a 有：m k s m c s m k s G ++= 2)( m k n =ω mk C 2=ξ 图)(b 有：??? ???? =++=??idt C V idt C R L V i i i 110 ∴ LC s L R s LC s G 11 )(2+ += LC n 1=ω L C R 2=ξ 2-4 求图（题2-4）所示机械系统的传递函数。图中M 为输入转矩，m C 为圆周阻尼，J 为转动惯量。（应注意消去θ θ ,及θ ） x m k R c M m ,C J 题2-4 解：由已知可知输入量M 与输出量θ之间的关系为： M k C J m =++θθθ 经拉氏变换后为：)()()(2 s M k s s C s Js m =++θθθ ∴ 2 2 2 222/11)() ()(n n n m m s J k s J C s J k s C Js s M s s G ωξωωθ++=++=++== 其中，J k n = ω Jk C m 2=ξ 2-5 已知滑阀节流口流量方程式为)/2(v ρωp x c Q =，式中，Q 为通过节流阀流口的流量；p 为节流阀流口的前后油压差；v x 为节流阀的位移量；c 为流量系数；ω为节流口

2020年春季学期《机械控制工程基础》在线考核试题_10.doc

1.设系统的特征方程为D(s)=s3+14s2+40s+40τ=0，则此系统稳定的τ 值范围为（） A.τ>0 B.0<τ<14 C.τ>14 D.τ<0 【参考答案】: B 2.传递函数的零点和极点均在复平面的左侧的系统为（） A.非最小相位系统 B.最小相位系统 C.无差系统 D.有差系统 【参考答案】: B 3.若系统无开环右极点且其开环极座标曲线只穿越实轴上区间（－1， ＋∞），则该闭环系统一定（） A.稳定 B.临界稳定 C.不稳定 D.不一定稳定 【参考答案】: A 4.控制框图的等效变换原则是变换前后的（） A.输入量和反馈量保持不变 B.输出量和反馈量保持不变 C.输入量和干扰量保持不变 D.输入量和输出量保持不变 【参考答案】: D 5.以同等精度元件组成的开环系统和闭环系统其精度比较为（） A.开环高 B.闭环高 C.相差不多 D.一样高 【参考答案】: B 6.PID调节器的积分部分消除系统的（） A.瞬态误差 B.干扰误差 C.累计误差 D.稳态误差 【参考答案】: D

7.对惯性环节进行位置负反馈校正，校正后系统的（） A.增益下降，快速性变差 B.时间常数下降，快速性变好 C.增益下降，稳定性变差 D.时间常数下降，快速性变差 【参考答案】: B 8.Ⅰ型系统的速度静差系数等于（） A.0 B.开环放大系数 C.∞ D.时间常数 【参考答案】: B 9.自动控制系统的（）是系统正常工作的先决条件。 A.稳定性 B.动态特性 C.稳态特性 D.精确度 【参考答案】: A 10.理想微分环节对数幅频特性曲线是一条斜率为（） A.20dB/dec ，通过ω=1点的直线 B.-20dB/dec ，通过ω=1点的直线 C.- 20dB/dec ，通过ω=0点的直线 D.20dB/dec ，通过ω=0点的直线 【参考答案】: A 11.串联相位滞后校正通常用于（） A.提高系统的快速性 B.提高系统的稳态精度 C.减少系统的阻尼 D.减少系统的固有频率 【参考答案】: B 12.开环对数频率特性的中频段决定系统的（） A.型别 B.稳态误差 C.动态性能 D.抗干扰能力 【参考答案】: C

机械控制工程基础复习重点总结

◎闭环控制系统主要由给定环节、比较环节、运算放大环节、执行环节、被控对象、检测环节（反馈环节）组成 ◎开环控制反馈及其类型：内反馈、外反馈、正反馈、负反馈。 ◎1、从数学角度来看，拉氏变换方法是求解常系数线性微分方程的工具。可以分别将“微分”与“积分”运算转换成“乘法”和“除法”运算，即把微分、积分方程转换为代数方程。对于指数函数、超越函数以及某些非周期性的具有不连续点的函数，用古典方法求解比较烦琐，经拉氏变换可转换为简单的初等函数，就很简便。 2、当求解控制系统输入输出微分方程时，求解的过程得到简化，可以同时获得控制系统的瞬态分量和稳态分量。 3、拉氏变换可把时域中的两个函数的卷积运算转换为复频域中两函数的乘法运算。在此基础上，建立了控制系统传递函数的概念，这一重要概念的应用为研究控制系统的传输问题提供了许多方便。 ◎描述系统的输入输出变量以及系统内部各变量之间的数学表达式 称为系统的数学模型，各变量间的关系通常用微分方程等数学表达式来描述。 ◎建立控制系统数学模型的方法主要有分析法（解析法）、实验法 ◎建立微分方程的基本步骤：1、确定系统或各元件的输入输出，找出各物理量之间的关系 2、按照信号在系统中的传递顺序，从系统输入端开始列出动态微分方程 3、按照系统的工作条件，忽略次要元素，对微分方程进行简化 4、消除中间变量 5整理微分方程，降幂排序，标准化。 ◎传递函数具有以下特点：1、传递函数分母的阶次与各项系数只取决于系统本身的固有特性，而与外界输入无关。 2、当系统在初始状态为0时，对于给定的输入，系统输出的拉氏逆变换完全取决于系统的传递函数。 x0(t)=L^-1[X0(s)]=L^-1[G(s)Xi(s)] 3、传递函数分母中s 的阶次n 不小于分子中s 的阶次m ，即n ≥m 。这是由于实际系统或元件总是具有惯性的 ◎方框图的结构要素：1、传递函数方框。2、相加点。3、分支点。 ◎时间响应及其组成：瞬态响应：系统在某一输入信号作用下，其输出量从初始状态到稳定状态的响应过程，也称动态响应，反映了控制系统的稳定性和快速性。 稳态响应：当某一信号输入时，系统在时间t 趋于无穷时的输出状态，也称静态响应，反映了系统的准确性。 ◎二阶系统的微分方程和传递函数： ◎系统稳态误差0lim (s)H(s)p s K G →=0 lim (s)H(s)v s K sG →=2 0lim (s)H(s)a s K s G →= ◎二阶系统响应的性能指标：1、上升时间r t ，响应曲线从原始工作状态出发，第一次达到稳态值所需要的时间定义为上升时间。对于过阻尼系统，上升时间定义为响应曲线从稳态值得10%上升到90%所需要的时间。2、峰值时间p t ，响应曲线达到第一个峰值所需要 的时间定义为峰值时间。3、最大超调量p M ，超调量是描述系统 相对稳定性的一个动态指标。一般用下式定义系统的最大超调量。 4、调整时间 s t 。5、振荡次数N ，在调整时间s t 内，0(t)x 穿越其稳定值0()x ∞次数的一半定义为振荡次数。（振荡次数与n ω无关，ξ 越大N 越小） ◎由此可见，系续稳定的充分必要条件是：系统特征方程的根全部具有负实部。系统的特征根就是系统闭环传递函数的极点，因此，系统稳定的充分必要条件还可以表述为系统闭环传递函数的极点全部位于［S ］平面的左半平面 线性定常系统对正弦输入的稳态响应被称为频率响应，该响应的频率与输入信号的频率相同，幅值和相位相对于输入信号随频率w 的变化而变化，反映这种变化特性的表达式0()i X X ω和-arctanTw 称系统的频率特性，它与系统传递函数的关系将G(S)中的S 用jw 歹取代，G(jw)即为系统的频率特性。

机械控制工程基础董玉红徐莉萍主编教学大纲

机械控制工程基础董玉红徐莉萍主编教学大纲集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]

一、课程性质和教学目的： 本课程是机械设计制造及其自动化专业基础课程。课程对象：机械设计制造及其自动化。课程主要阐述有关自动控制技术的基础理论。 目的：使学生基本掌握自动控制系统性能分析及设计的方法和技巧，为进一步学习后续课程及今后的实际工作打下较坚实的基础。 要求：掌握自动控制理论的基本概念；自动控制系统数学模型的建模方法，包括微分方程传递函数，函数方块图，零极点分布图；自动控制系统性能的时域和频率域分析方法，重点掌握自动控制系统的稳定性，准确性及快速性的概念、指标、分析计算及校正的方法。学会分析控制系统，并能初步设计控制系统。 二、课程教学内容： 第一章绪论 第一节机械工程控制论基础 第二节控制系统的工作原理与组成 第三节控制系统的分类与基本要求 1、4学时 2、重点：控制系统的分类与基本要求。难点：控制系统的工作原理和组成 3、了解《机械控制工程基础》课程特点，初步建立控制系统概念。 4、理解控制系统的工作原理。 5、掌握相关基本要求。 第二章函数的数学模型

第一节系统的微分方程 第二节拉普拉斯变换和反变换 第三节传递函数 第四节系统框图简化 第五节信号流图籍梅逊公式 1、12学时 2、重点：拉普拉斯变换与反变换；传递函数的分析和建立；系统的框图表示办法。难点：利用信号流图和梅逊公式来简化控制系统的传递函数；物理系统的传递函数推导。 3、了解复变量、复变函数、留数定理、拉氏变换等基础知识，了解简单机电微分方程方法。 4、理解模型函数的基本方法和思路。 5、掌握传递函数的推导、简化，理解传递函数的数学、物理意义。 第三章时域分析 第一节概论 第二节一阶系统的时间响应 第三节二阶系统的时间响应 第四节高阶系统的时间响应 第五节稳态误差分析与计算 1、10学时。

机械控制工程基础练习题考试题其

1、简答题 1、控制系统的基本要求。 1）、简述闭环控制系统的组成。 测量元件，给定元件，比较元件，放大元件，执行元件，校正元件 2）、非最小相位系统有何特点，与最小相位系统的区别是什么？ 第二题 在复平面【s 】右半平面没有极点和零点的传递函数称为最小相位传递函数，反之，在【s 】右半平面有极点和零点的传递函数称为非最小相位传递函数。具有最小相位传递函数的系统统称为最小相位系统，反之，具有非最小相位传递函数的系统称为最小相位系统 3）、简述系统串联滞后校正网络的校正原理。 此滞后校正环节是一个低通滤波器，因为当频率高于1/T 时，增益全部下降20lgb(db)，而相位减小不多。如果把这段频率范围的增益提高到原来的增益直，当然低频段的增益就提高了。 4）、简述系统超前校正网络的校正原理 在对数幅频特性曲线上有20db/dec 段存在，故加大了系统的剪切频率Wc 、谐振频率Wr 与截止频率Wb ，其结果是加大了系统的带宽，加快了系统的响应速度；又由于相位超前，还可能加大相位裕度，结果是增加了系统相位稳定性。 5）、减小或消除系统稳态误差的措施主要有哪些？ 1：增大系统开环增益或扰动之前系统的前向通道增益 2：在系统的前向通道或主反馈通道设置串联积分环节 3：采用串级控制抑制内回路扰动。 6）、简要说明比例积分微分PID 控制规律中P 、I 和D 的作用 (1)比例系数Kp 直接决定控制作用的强弱，加大Kp 可以减小系统的稳定误差，提高系统的动态响应速度，但Kp 过大会使动态质量变坏，引起被控制量震荡甚至导致闭环系统不稳定 (2)在比例的调节的基础上加上积分控制可以消除系统的稳态误差，因为只要存在偏差，它的积分所产生的控制量总是用来消除稳态误差，直到积分的直为零，控制作用才停止 (3)微分的控制作用是跟偏差的变化速度有关。 2.已知控制系统的结构图如下图所示，求： （1） 当不存在速度反馈)0(=a 时， 试确定单位阶跃输入动态响应过程的 r t ，s t 和%σ。 （1）a=0时，()()42G s s s =+，()24 24 s s s Φ=++，所以0.5,2n ζω==