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第7章习题答案7-1计算机数字控制系统的基本结构组成图，由数字控制器、检洲装置、执行器，被控对象、A /D 和D/A 等组成。
数字控制器由数字计算机实现，一般包括模数(A/D)转换器、数/模(D/A)转换器和控制算法等，整个系统的操作完全由计算机内的时钟控制，把实测信号转换成数字形式的时刻称为采样时刻，两次相邻采样之间的时间称为采样周期，记作T 。
数字计算机在对系统进行实时控制时，每隔个采样周期T 对系统进行一次采样修正，在每个采样周期中，控制器要完成对于连续信号的采样编码(即A/D 过程)和按控制律进行的数码运算，然后将计算结果由输出寄存器经解码网络将数码转换成连续信号(即D/A 过程)。
因此，A/D 转换器和D/A 转换器是计算机控制系统中的两个特殊环节.7-2信号采样的数学表达式*()()()n e t e nT t nT δ∞==-∑ 拉氏变换为0*0[()]()()()nTs st nTsnTs n L t nT e t e dt e E s e nT e δδ∞---∞-=-===⎰∑设计离散系统时，香农采样定理是必须严格遵守的一条准则，因为它指明了从采 信号中不失真地复现原连续信号理论上所必需的最小采样周期T 。
香农采样定理指出：如果采样器的输人信号()e t 具有有限带宽，并且有直到0ω的领率分量，则使信号()e t 完满地从采祥信号*()e t 中恢复过来的采样周期T ，应满足下列条件， 022T πω≤ 采样定理表达式与02s ωω≥是等价的。
在满足香农采样定理的条件下，要想不失真地复现采样器的输入信号，需要采用理想低通滤波器。
应当指出，香农采样定理只是给出了一个选择采样周期T 或采样频率s f 的指导原则，它给出的是由采样脉冲序列无失真地再现原连续信号所允许的最大采样周期，或最低采样领率。
在控制工程中，一般总是取02s ωω>，而不取02s ωω=的情形。
7-3（1）查表可知，3()E z z -=（2）查表可知，2sin10()2cos101z T E z z z T =-+ （3）34()1t z z E z z z e-=+-- （4）查表可知，2()(1)Tz E z z =- （5）12201()1..........11n n n n n E z a z az a z a z z az z a ∞----=-==+++++==--∑（6）部分分式法求得2222221/1/1/()111()(1)1aTa a a E s s s s a Tz z z E z a z a z a z e -=-++=-+--- （7）查表可知，(1)()(1)()aT aT e z E z z z e ---=-- （8）22211()(1)()1(1)(1)E s s s z Tz z z T E z z z z =++-=+=---将原函数表达式分解为再对各个部分查表，得7-4（1）211lim ()lim(1)()lim(1)0(0.8)(0.1)n z z z e nT z E z z z z →∞→→=-=-=-- （2）211lim ()lim(1)()lim(1)(1)n z z Tz e nT z E z z z →∞→→=-=-=∞- （3）121lim(1)()4lim(1)4(1)(2)z z z X z z z z z →→--=---*0101010(1)()(1)(2)(2)(1)()10*(21)()10(21)()n n n z z z E z z z z z e nT e t t nT δ∞===-----=-=--∑1212212345*033(2)()122135791113......()(23)()n z z z E z z z z z z z z z z e t n t nT δ--------∞=-+-==-+-+=-------=-+-∑（3）查表可知，()0.2t Te t =7-67-725252525252255,2525()()2510110110102532353310()()()3()()T T T TT T T T T T z z Z Z s z e s z ez z a G z z e z e z z Z Z s s s s z e z e z e e b G z z e z e ----------⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥+-+-⎣⎦⎣⎦=--⎡⎤⎡⎤=-=-⎢⎥⎢⎥++++--⎣⎦⎣⎦-=--，，(1) 由特征方程得到1212z z =-=-，所以系统不稳定。
第一章1. 闭环控制系统中的反馈作用（）A．依输入信号的大小而存在Ｂ．不一定存在Ｃ．必然存在Ｄ．一定不存在闭环系统一定存在反馈作用。
闭环的作用是（进行偏差控制）负反馈是将输出量引回输入端，与输入信号比较，比较的结果称为偏差。
系统的输出信号对控制作用的影响（闭环有）关于反馈的说法正确的是（ D ）A．反馈实质上就是信号的并联B．反馈就是输入信号与反馈信号相加C．反馈都是人为加入的D．反馈是输出以不同的方式对系统作用对于系统的抗干扰能力（）A．开环强 B. 闭环强 C. 都强 D. 都不强关于闭环控制的不正确说法是（）A．输入与输出信号只有顺向传递，没有反向联系B．输入与输出信号既有顺向传递，又有反向联系C．闭环控制精度高，抗干扰性好D．闭环控制引入反馈，参数选择不当不易稳定2.控制系统是由控制器和被控对象组成。
控制系统所要操纵的对象称为被控对象。
3.作为系统开环不振荡。
开环控制系统的控制信号取决于（）A．系统的实际输出。
B．系统的实际输出与理想输出之差C．输入与输出之差D．输入4.如果系统的被控量随着输入量的变化而变化，则称为随动系统5.负反馈控制原理是将输出信号引回输入端，与输入信号比较，利用所得的偏差信号进行控制，使偏差减小或消除。
6. 某系统的微分方程为.3()()()()o o o ix t x t x t x t-+=，则它是非线性系统。
系统的动态方程为...2()()()()x t x t x t y t++=，则该系统为非线性系统。
7.以下几个微分方程表示的系统中，属于线性定常系统的是...222 o o o i x x x x ++=某系统的微分方程为...33()2()()()o o o ix t x t x t x t-+=，则它是（D ）A．线性定常系统B．线性系统C ．非线性时变系统D ．非线性系统系统的动态方程为'''()4()3()()x t x t x t y t ++=，则该系统为 线性 系统。
第一章概论本章要求学生了解控制系统的基本概念、研究对象及任务，了解系统的信息传递、反馈和反馈控制的概念及控制系统的分类，开环控制与闭环控制的区别；闭环控制系统的基本原理和组成环节。
学会将简单系统原理图抽象成职能方块图。
例1 例图1-1a为晶体管直流稳压电源电路图。
试画出其系统方块图。
例图1-1a 晶体管稳压电源电路图解：在抽象出闭环系统方块图时，首先要抓住比较点，搞清比较的是什么量；对于恒值系统，要明确基准是什么量；还应当清楚输入和输出量是什么。
对于本题，可画出方块图如例图1-1b。
例图1-1b 晶体管稳压电源方块图本题直流稳压电源的基准是稳压管的电压，输出电压通过R和4R分压后与稳压管的电3压U比较，如果输出电压偏高，则经3R和4R分压后电压也偏高，使与之相连的晶体管基极w电流增大，集电极电流随之增大，降在R两端的电压也相应增加，于是输出电压相应减小。
c反之，如果输出电压偏低，则通过类似的过程使输出电压增大，以达到稳压的作用。
例2 例图1-2a为一种简单液压系统工作原理图。
其中，X为输入位移，Y为输出位移，试画出该系统的职能方块图。
解：该系统是一种阀控液压油缸。
当阀向左移动时，高压油从左端进入动力油缸，推动动力活塞向右移动；当阀向右移动时，高压油则从右端进入动力油缸，推动动力活塞向左移动；当阀的位置居中时，动力活塞也就停止移动。
因此，阀的位移，即B点的位移是该系统的比较点。
当X向左时,B点亦向左，而高压油使Y向右，将B点拉回到原来的中点，堵住了高压油，Y的运动也随之停下；当X向右时,其运动完全类似，只是运动方向相反。
由此可画出如例图1-2b的职能方块图。
例图1-2a 简单液压系统例图1-2b 职能方块图1．在给出的几种答案里，选择出正确的答案。
（1）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。
（2）系统的输出信号对控制作用的影响 （A ）开环有； （B ）闭环有； (C ）都没有； （D ）都有。
国家开放大学《机电控制工程基础》章节自测参考答案第1章控制系统的基本概念一、单项选择题（共20道题，每题3分，共60分）1.产生与被控制量有一定函数关系的反馈信号的是（）a.反馈元件b.校正元件c.控制元件d.比较元件2.产生控制信号的是（）a.校正元件b.比较元件c.反馈元件d.控制元件3.以下（）是随动系统的特点。
a.输出量不能够迅速的复现给定量的变化b.给定量的变化规律是事先确定的c.输出量不能够准确复现给定量的变化d.输出量能够迅速的复现给定量的变化4.以下（）的给定量是一个恒值。
a.有静差系统b.恒值控制系统c.无静差系统d.脉冲控制系统5.反馈控制系统通常是指（）a.混合反馈b.干扰反馈c.正反馈d.负反馈6.如果系统的输出端和输入端之间不存在反馈回路，这样的系统一定是（）a.闭环控制系统b.正反馈环控制系统c.开环控制系统d.复合反馈系统7.开环控制系统的精度主要取决于（）a.系统的校准精度b.放大元件c.校正元件d.反馈元件8.数控机床系统是由程序输入设备、运算控制器和执行机构等组成，它属于以下（）a.程序控制系统b.恒值控制系统c.开环系统d.随动控制系统9.根据控制信号的运动规律直接对控制对象进行操作的元件是（）a.校正元件b.执行元件c.反馈元件d.比较元件10.没有偏差便没有调节过程，通常在自动控制系统中，偏差是通过（）建立起来的。
a.放大元件b.校正元件c.反馈d.控制器11.用来比较控制信号和反馈信号并产生反映两者差值的偏差信号的元件是（）a.反馈元件b.校正元件c.控制元件d.比较元件12.输入量为已知给定值的时间函数的控制系统被称为（）a.程序控制系统b.有静差系统c.脉冲控制系统d.恒值控制系统13.输入量为已知给定值的时间函数的控制系统被称为（）a.程序控制系统b.随动系统c.有静差系统d.恒值控制系统14.输出端与输入端间存在反馈回路的系统一定是（）a.开环控制系统b.正反馈环控制系统c.闭环控制系统d.有差控制系统15.（）是指系统输出量的实际值与希望值之差。
《机械工程控制基础》教案学时分配总学时：32学时授课学时：28学时实验：4学时。
基础课程先修课：大学物理、理论力学、工程数学、电工学、高等数学、机械原理。
课程性质《机械工程控制基础》是高等工业院校机械类专业普遍开设的一门重要的技术基础课，在整个教学计划中，以主干课程的角色，起着承上启下的作用，具有十分重要的地位。
本课程是一门专业基础理论课程,详述了研究对象的建模方法、系统响应分析方法，系统介绍了单输入单输出线性定常系统的时域性能分析、频域性能分析、系统的稳定性分析方法，介绍系统性能校正方法，为《机电一体化系统设计》、《机电传动控制》、《计算机控制技术》等机械电子工程专业的后续课程打下基础。
课程的主要任务通过本课程的学习，使学生掌握经典控制理论的基本概念和基础知识, 掌握机械工程中的研究对象的建模方法；掌握一阶、二阶系统的时域性能分析和频域性能分析方法；能熟练地根据Nyquist图、Bode图判断系统的稳定性；掌握系统性能校正方法；使学生能分析系统的性能,能改进或设计简单的控制系统。
第一次课第1章绪论1.1机械控制基础的研究对象、课程的基本任务、控制系统的基本要求一、机械控制基础的研究对象：系统、输入、输出2、典型闭环控制系统的框图的构成输入信号输出量给定值偏差控制器执行机构被控对象-测量变送器给定环节：给出与系统输出量希望值相对应的系统输入量。
测量环节：测量系统输出量的实际值，并把输出量的量纲转化成与输入量相同。
比较环节：比较系统的输入量和主反馈信号，并给出两者之间的偏差。
放大环节：对微弱的偏差信号进行放大和变换，使之具有足够的幅值和功率，以适应执行元件动作的要求。
执行环节：根据放大后的偏差信号产生控制、动作，操作系统的输出量，使之按照输入量的变化规律而变化。
二、课程的基本任务研究系统、输入、输出之间的动态关系三、控制系统的基本要求：稳、快、准1.2 控制理论的研究内容、发展、应用、学习方法。
控制理论研究五方面的内容系统分析问题当系统已定、输入(或激励)已知时,求出系统的输出（或响应）,并通过输出来研究系统本身的有关问题。
机电控制⼯程基础作业答案机电控制⼯程基础第1次作业第1章⼀、简答1．什么是⾃动控制？是相对于⼈⼯控制⽽⾔的，就是在没有⼈直接参与的情况下，利⽤控制装置使⽣产过程或被控对象的某⼀物理量(输出量)准确地按照给定的规律(输⼊量)运⾏或变化。
2．控制系统的基本要求有哪些？控制系统的基本要求：稳定性、快速性和准确性(稳态精度)，即稳、快、准3．什么是⾃动控制系统？指能够对被控制对象的⼯作状态进⾏⾃动控制的系统。
它⼀般由控制装置和被控制对象组成。
4．反馈控制系统是指什么反馈？反馈控制系统是负反馈5．什么是反馈？什么是正反馈？什么是负反馈？从系统(或元件)输出端取出信号，经过变换后加到系统(或元件)输⼊端，这就是反馈。
当它与输⼊信号符号相同，即反馈结果有利于加强输⼊信号的作⽤时叫正反馈。
反之，符号相反抵消输⼊信号作⽤时叫负反馈。
6．什么叫做反馈控制系统？从系统(或元件)输出端取出信号，经过变换后加到系统(或元件)输⼊端，这样的系统称为反馈控制系统7．控制系统按其结构可分为哪3类？开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统8．举例说明什么是随动系统。
如雷达⾃动跟踪系统，⽕炮⾃动瞄准系统，各种电信号笔记录仪等9．⾃动控制技术具有什么优点？⑴极⼤地提⾼了劳动⽣产率；⑵提⾼了产品的质量；⑶减轻了⼈们的劳动强度，使⼈们从繁重的劳动中解放出来，去从事更有效的劳动；⑷由于近代科学技术的发展，许多⽣产过程依靠⼈们的脑⼒和体⼒直接操作是难以实现的，还有许多⽣产过程因⼈的⽣理所限⽽不能由⼈⼯操作，如原⼦能⽣产，深⽔作业以及⽕箭或导弹的制导等等。
在这种情况下，⾃动控制更加显⽰出其巨⼤的作⽤。
10．对于⼀般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加某⼀给定值时，输出量的暂态过程可能有⼏种情况？单调过程、衰减振荡过程、持续振荡过程、发散振荡过程⼆、判断1．⾃动控制中的基本的控制⽅式有开环控制、闭环控制和复合控制。
正确2．系统的动态性能指标主要有调节时间和超调量，稳态性能指标为稳态误差。
高纲1182江苏省高等教育自学考试大纲27481控制工程基础南京理工大学编江苏省高等教育自学考试委员会办公室一、课程性质及其设置目的与要求（一）课程性质和特点控制工程基础课程是江苏省高等教育自学考试电子工程专业本科段的必修的专业基础课，该课程是电子工程专业课程体系中的骨干课程之一。
控制工程基础知识在各个领域都有着广泛的应用，如航空航天系统、现代交通运输系统、管理决策系统、生产控制系统、机械控制系统、国防武器系统等等，是人们开发、利用信息传递以支持组织自动化生产，开发自动控制设备，是一门能极大地促进了现代社会组织的变革、推进了社会现代化进程、提高了组织自身素质与竞争能力的科学。
随着自动控制技术不断发展，自动控制技术这支利剑必须切实瞄准各行各业的业务需求这个目标，做到有的放矢，才能真正发挥作用。
控制工程基础这门课程的任务就是利用自动控制的理论及思想，结合具体实际情况，帮助学生掌握分析控制系统的性能及设计控制器的基本方法，从而提高学生理论水平，锻炼他们进行系统开发的能力，为将来从事实际工作奠定坚实的基础。
控制工程基础是一门系统性很强的应用型课程，是以讲解控制系统分析、设计及提高系统性能为主要内容，引导学生利用应用数学、力学、电子工程学等知识，不断深入理解控制工程相关知识、灵活运用知识的一门科学。
课程具有较强的理论性，学生通过具体的机械及电子控制系统的专门学习，在树立清晰的系统意识的基础上，掌握控制系统性能分析与系统设计的各种方法。
通过本课程的学习，学生不仅可以增强自学能力和独立研究能力，而且提高自身的开发能力，成为具备较强的研究能力、创新能力和驾驭现代化控制技术能力的复合型人才。
（二）本课程的基本要求通过本课程的学习，应达到如下要求：1．以机械运动作为主要控制对象，重点掌握数学模型及分析的基本思想和方法。
熟练掌握典型系统（特别是一阶系统、二阶系统）的时域和频域特性；2．重点掌握线性系统的性能指标的定义及意义，以及相应的求取思想和基本方法；3．重点掌握自动控制系统的稳定性的概念和常用的判定方法，能熟练应用基本的判定方法判别系统的稳定性；4．熟练掌握在典型输入信号作用下，系统的响应；4．熟练掌握控制系统建模的基本方法及模型简化的基本手段；5．掌握控制系统传递函数的概念，深刻理解传递函数性质及物理意义；6．掌握控制系统的设计思想和基本的方法；7．对基本的校正装置的作用有所了解。
