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机电控制工程基础综合练习解析（2014-1）一、填空1. 自动控制就是 没有 人直接参与的情况下， 使生产过程的输出量按照给定的规律运行或变化 。
2．系统的稳定性取决于 系统闭环极点的分布 。
3. 所谓反馈控制系统就是的系统的输出 全部或部分 地返回到输入端。
4. 给定量的变化规律是事先不能确定的，而输出量能够准确、迅速的复现给定量，这样的系统称之为随动系统 。
5. 在 零初始条件 下，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（或元件）的 传递函数 。
6. 单位积分环节的传递函数为 1/s 。
7．一阶系统11+Ts ，则其时间常数为 T 。
8．系统传递函数为W(s)，输入为单位阶跃函数时，输出拉氏变换Y (s)为s s W )( 。
9．单位负反馈系统开环传函为)1(9)(+=s s s G ，系统的阻尼比ξ=0.167、无阻尼自振荡角频率ωn 为 3 ，调节时间ts （5％）为 6 秒。
10．反馈信号(或称反馈)：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，这就是反馈信号。
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 。
11．Ⅰ型系统 不能 无静差地跟踪单位斜坡输入信号。
12. 某环节的传递函数为2s ，则它的幅频特性的数学表达式是 ，相频特性的数学表达式是 。
2ω；90o13.单位反馈系统的开环传递函数为)3)(2()(*++=s s s K s G ，根轨迹的分支数为 3 。
14. 负反馈结构的系统，其前向通道上的传递函数为G(s)，反馈通道的传递函数为H(s)，则该系统的开环传递函数为 ，闭环传递函数为 。
G(s)H(s)，)()(1)(s H s G s G + 15. 函数f(t)=2t 的拉氏变换为 。
22s 16．单位负反馈结构的系统，其开环传递函数为)2(+s s K 则该系统为 型系统，根轨迹分支数为 。
机电控制工程基础综合练习解析（2014-1）一、填空1. 自动控制就是 没有 人直接参与的情况下， 使生产过程的输出量按照给定的规律运行或变化 。
2．系统的稳定性取决于 系统闭环极点的分布 。
3. 所谓反馈控制系统就是的系统的输出 全部或部分 地返回到输入端。
4. 给定量的变化规律是事先不能确定的，而输出量能够准确、迅速的复现给定量，这样的系统称之为随动系统 。
5. 在 零初始条件 下，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（或元件）的 传递函数 。
6. 单位积分环节的传递函数为 1/s 。
7．一阶系统11+Ts ，则其时间常数为 T 。
8．系统传递函数为W(s)，输入为单位阶跃函数时，输出拉氏变换Y (s)为s s W )( 。
9．单位负反馈系统开环传函为)1(9)(+=s s s G ，系统的阻尼比ξ=0.167、无阻尼自振荡角频率ωn 为 3 ，调节时间ts （5％）为 6 秒。
10．反馈信号(或称反馈)：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，这就是反馈信号。
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 。
11．Ⅰ型系统 不能 无静差地跟踪单位斜坡输入信号。
12. 某环节的传递函数为2s ，则它的幅频特性的数学表达式是 ，相频特性的数学表达式是 。
2ω；90o13.单位反馈系统的开环传递函数为)3)(2()(*++=s s s K s G ，根轨迹的分支数为 3 。
14. 负反馈结构的系统，其前向通道上的传递函数为G(s)，反馈通道的传递函数为H(s)，则该系统的开环传递函数为 ，闭环传递函数为 。
G(s)H(s)，)()(1)(s H s G s G + 15. 函数f(t)=2t 的拉氏变换为 。
22s 16．单位负反馈结构的系统，其开环传递函数为)2(+s s K 则该系统为 型系统，根轨迹分支数为 。
机电控制工程基础试卷及答案填空题1. 传递函数的定义是对于线性定常系统,在初始条件为零的条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。
2. 瞬态响应是系统受到外加作用激励后，从初始状态到最终或稳定状态的响应过程。
3. 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根或负实部的复数根，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。
4. I 型系统G s K s s ()()=+2在单位阶跃输入下，稳态误差为 0 ，在单位加速度输入下稳态误差为∞ 。
5. 频率响应是系统对正弦输入稳态响应，频率特性包括幅频和相频两种特性。
6. 如果系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状态，这样的系统是(渐进)稳定的系统。
7. 传递函数的组成与输入、输出信号无关，仅仅决定于系统本身的结构和参数，并且只适于零初始条件下的线性定常系统。
8. 系统的稳态误差与输入信号的形式及系统的结构和参数或系统的开环传递函数有关。
传递函数反映系统本身的瞬态特性，与本身参数，结构有关，与输入无关；不同的物理系统，可以有相同的传递函数，传递函数与初始条件无关。
9. 如果在系统中只有离散信号而没有连续信号，则称此系统为离散(数字)控制系统，其输入、输出关系常用差分方程来描述。
10. 反馈控制系统开环对数幅频特性三频段的划分是以ωc （截止频率）附近的区段为中频段，该段着重反映系统阶跃响应的稳定性和快速性；而低频段主要表明系统的稳态性能。
11. 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、快速性和准确性。
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控制系统和闭环控制系统。
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、传递函数动态结构图频率特性等。
4． .稳态误差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。
2014年电视广播-机电控制工程基础形成性考核册答案机电控制工程基础作业1、一、简答题1、对控制系统的基本要求通常有哪些？稳定性（长期稳定性）、准确性（精度）和快速性（相对稳定性。
2.人工控制的恒温箱，人工调节过程包括哪些内容？1).观测恒温箱内的温度(被控制量)与要求的温度(给定值)进行比较，得到温度2)．的大小和方向根据偏差大小和方向调节调压器，控制加热电阻丝的电流以调节温度回复到要求值。
人工控制过程的实质：检测偏差再纠正偏差3.对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加时，输出量的暂态过程可能有哪些？单调过程衰减振荡过程持续振荡过程发散振荡过程4.开环控制系统有哪两个主要特点？开环控制是一种最简单的控制方式，其特点是，在控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控制作用，即系统的输出量对控制量没有影响。
5.闭环控制系统的主要特点是什么？闭环控制的特点是，在控制器与被控对象之间，不仅存在着正向作用，而且存在着反馈作用，即系统的输出量对控制量有直接影响。
6．什么叫做反馈控制系统系统输出全部或部分地返回到输入端，此类系统称为反馈控制系统（或闭环控制系统）。
7．控制系统按其结构可分为哪3类？控制系统按其结构可分为开环控制系统、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。
这种系统的控制作用是时间的未知函数，即给定量的变化规律是事先不能确定的，而输出量能够准确、迅速的复现给定量(即输入量)的变化，这样的系统称之为随动系统。
随动系统应用极广，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，还有许多生产过程则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。
机电控制工程基础练习题答案一、填空1、输入端；闭环控制系统2、形成控制作用的规律；被控制对象/3、叫做系统的数学模型4、稳定5、输出量的拉氏变换；输入量的拉氏变换6、2222)(nn nb s s s G ωζωω++= 7、4)2(2++s s8、)(a s F +9、单位脉冲信号 10、0.111、初始状态；无穷12、正弦输入信号的稳态 13、φj e A B14、线性控制系统 15、∑∞-∞=*-⋅=k kT t kT f t f )()()(δ二、选择ADCDA ACBCC 三、判断1、正确2、正确3、错误4、错误5、错误6、错误7、正确8、错误9、正确 10、正确 四、综合 1、解答:解答：将微分方程进行拉氏变换得：)()1()()()()()()()()1()()()()()()())()(()(54534321321s N Ts s x s N s x s C s x s x s x Ts s x s x s x s sx s sR s x s c s R k s x +=-=+=+-+=τ=-=)()(s R s C =)1)(1(1)1)(1(+++++τS TS K S TS s=KS TS sK +++τ+)1)(1(2、解：1) ω<ω1的低频段斜率为[-20]，故低频段为K/ｓ。
ω增至ω1，斜率由[-20]转为[-40]，增加[-20]，所以ω1应为惯性环节的转折频率，该环节为1111+s ω 。
ω增至ω2，斜率由[–40]转为[–20]，增加[+20]，所以ω2应为一阶微分环节的转折频率，该环节为112+s ω 。
ω增到ω3，斜率由[-20]转为[-40]，该环节为1113+s ω,ω>ω3，斜率保持不变。
故系统开环传递函数应由上述各典型环节串联组成，即)11)(11()11()(312+++=s s s s K s G k ωωω2) 确定开环增益K当ω=ωc 时，A(ωc )=1 。
《机电控制工程基础》习题3一、单项选择题1. 实际生产过程的控制系统大部分是（ ）。
A. 一阶系统B. 二阶系统C. 低阶系统D. 高阶系统2. 若开环传递函数G(s)H(s)不存在复数极点和零点，则（ ）。
A. 没有出射角和入射角B. 有出射角和入射角C. 有出射角无入射角落D. 无出射角有入射角 3. 若开环传递函数为()1)(+=Ts s K s G , 此时相位裕量和Ｋ的关系是（ ）。
A. 随K 增加而增大B. 随K 增大而减小C. 以上都不是D. 与K 值无关4. 下列超前校正装置的最大超前相角的是（ ）。
A. 11sin 1+--ββB. 11sin 1-+-ββC.11cos 1+--ββD. 11cos 1-+-ββ 5. 对于同一系统的状态变量和状态空间描述具有（ ）。
A. 状态变量具有唯一性，状态空间描述具有非唯一性 B. 状态变量具有非唯一性，状态空间描述具有唯一性 C. 状态变量具有非唯一性，状态空间描述也具有非唯一性 D. 状态变量具有唯一性，状态空间描述也具有唯一性6. 在工程问题中，常用（ ）数学模型来表达实际的系统。
A. 精确的B. 复杂的C. 简化的D. 类似的7. 正弦输入函数r(t)的数学表达式是（ ）。
A. t t r ωsin )(=rB. )sin()(θω+=t t rC. )sin()(θω+=t A t rD.)cos()(θω+t A t r8. 二阶振荡环节的对数幅频特性的高频段的渐近线斜率为（ ）dB/dec 。
A. 40B. -20C. -40D. 09. 采用负反馈连接时，如前向通道的传递函数为G(s)，反馈通道的传递函数为H(s)，则其等效传递函数为（ ）。
A ．()1()G s G s +B ．11()()G s H s +C ．()1()()G s G s H s +D ．()1()()G s G s H s -10. 一阶系统G(s)=1KTs +的时间常数T 越大，则系统的输出响应达到稳态值的时间（ ）。
第一章 习题答案一、填空1.系统输出全部或部分地返回到输入端叫做 反馈2.有些系统中，将开环与闭环结合在一起，这种系统称为复合控制系统3.我们把输出量直接或间接地反馈到 反馈 形成闭环参与控制的系统，称作闭环控制系统4.控制的任务实际上就是形成控制作用的规律，使不管是否存在扰动，均能使被控制对象的输出量满足给定值的要求。
5.系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状态这样的系统是 稳定 系统。
6、自动控制系统主要元件的特性方程式的性质，可以分为线性控制系统和非线性控制系统。
7、为了实现闭环控制，必须对输出量进行测量，并将测量的结果反馈到输入端与输入量相减得到偏差，再由偏差产生直接控制作用去消除偏差 。
因此，整个控制系统形成一个闭合回路。
我们把输出量直接或间接地反馈到输入端，形成闭环,参与控制的系统，称作闭环控制系统 8、题图 由图中系统可知，输入量直接经过控制器作用于被控制对象，当出现扰动时，没有人为干预，输出量 按照输入量所期望的状态去工作，图中系统是一个控制系统。
1、 不能 开环 9、如果系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状态，这样的系统称为 系统，否则为 系统。
任何一个反馈控制系统能正常工作，系统必须是 的。
稳定 ； 不稳定 ； 稳定二、选择1.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 闭环控制系统；D 连续控制系统 答：A2.当∞→t 时，闭环反馈控制系统输出的实际值)(∞y 与按参考输入所确定的希望值)(∞r y 之间的差值叫 。
（ ）A 微分；B 差分；C 稳态误差；D 积分 答：C3．把输出量反馈到系统的输入端与输入量相减称为 。
（ ）A 反馈；B 负反馈；C 稳态差误；D 积分 答：B4．机器人手臂运动控制属于 。
（ ）A 闭环控制；B 开环控制C 正反馈控制D 连续信号控制 答：A5．自动售货机控制属于 。
第一章 习题答案一、填空1.系统输出全部或部分地返回到输入端叫做 反馈2.有些系统中，将开环与闭环结合在一起，这种系统称为复合控制系统3.我们把输出量直接或间接地反馈到 反馈 形成闭环参与控制的系统，称作闭环控制系统4.控制的任务实际上就是形成控制作用的规律，使不管是否存在扰动，均能使被控制对象的输出量满足给定值的要求。
5.系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状态这样的系统是 稳定 系统。
6、自动控制系统主要元件的特性方程式的性质，可以分为线性控制系统和非线性控制系统。
7、为了实现闭环控制，必须对输出量进行测量，并将测量的结果反馈到输入端与输入量相减得到偏差，再由偏差产生直接控制作用去消除偏差 。
因此，整个控制系统形成一个闭合回路。
我们把输出量直接或间接地反馈到输入端，形成闭环,参与控制的系统，称作闭环控制系统8、题图由图中系统可知，输入量直接经过控制器作用于被控制对象，当出现扰动时，没有人为干预，输出量 按照输入量所期望的状态去工作，图中系统是一个控制系统。
1、不能 开环9、如果系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状态，这样的系统称为系统，否则为 系统。
任何一个反馈控制系统能正常工作，系统必须是 的。
稳定 ； 不稳定 ； 稳定二、选择1.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 闭环控制系统；D 连续控制系统答：A 2.当时，闭环反馈控制系统输出的实际值∞→t 与按参考输入所确定的希望值之间的差值)(∞y )(∞r y 叫 。
（ ）A 微分；B 差分；C 稳态误差；D 积分答：C3．把输出量反馈到系统的输入端与输入量相减称为 。
（ ）A 反馈；B 负反馈；C 稳态差误；D 积分答：B4．机器人手臂运动控制属于 。
（ ）A 闭环控制；B 开环控制C 正反馈控制D 连续信号控制答：A5．自动售货机控制属于 。
《机电控制工程基础》课程复习资料及参考答案适用类别：电大成人脱产、成人业余一、选择题：1.作为控制系统，一般（）AA．开环不振荡 B. 闭环不振荡 C. 开环一定振荡 D. 闭环一定振荡2.当系统的输入和输出已知时，求系统结构与参数的问题，称为（）BA.最优控制B.系统辩识C.系统校正D.自适应控制3.反馈控制系统是指系统中有（）BA.惯性环节B.反馈回路C. 积分环节D. PID4.开环系统与闭环系统最本质的区别是（）AA. 开环系统的输出对系统无控制作用，闭环系统的输出对系统有控制作用B. 开环系统的输入对系统无控制作用，闭环系统的输入对系统有控制作用C. 开环系统不一定有反馈回路，闭环系统有反馈回路D. 开环系统不一定有反馈回路，闭环系统也不一定有反馈回路5.若f=sin5(t-2)，则L [ f(t) ]=（）AA．22525ses-+B.2225sses-+C.2225sses+D.22525ses+6.L [ t2e-2t ] =（）CA.123()s-B.1a s a()+C.223()s+D.23s7.若F(s)=421s+，则Limf tt→0()=（）BA. 4B.2C. 0D. ∞8.下列函数既可用初值定理求其初始值又可用终值定理求其终值的为（）DA.5252s+B.ss216+C.12s-D.12s+9.线性系统与非线性系统的根本区别在于（）CA. 线性系统微分方程的系数为常数，而非线性系统微分方程的系数为时变函数B. 线性系统只有一个外加输入，而非线性系统有多个外加输入C. 线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理D. 线性系统在实际系统中普遍存在，而非线性系统在实际中存在较少10. 某系统的微分方程为25()2()sin ()t x t x t t y t ω+⋅=，它是（ ）AA.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 11. 某环节的传递函数为()1G s Ts =+，它是（ ）CA ．积分环节 B. 微分环节 Ｃ．一阶积分环节 D. 一阶微分环节 12. 下面因素中，与系统稳态误差无关的是（ ）DA ．系统的类型 B. 开环增益 Ｃ．输入信号 D ．开环传递函数中的时间常数 13. 系统方框图如图示，则该系统的开环传递函数为（ ）DA.1051s + B. 2s C. 10251s s ()+ D. 2051s s + 14. 图示系统的传递函数为（ ） BRLC u 2u 1A.1()1L R Cs ++ B.211LCs RCs ++ C. 2()1L R Cs ++ D. 21L R Cs ++ 15. 二阶系统的极点分别为s s 12054=-=-.,，系统增益为5，则其传递函数为（ ）B A.2054(.)()s s -- B. 2054(.)()s s ++ C. 5054(.)()s s ++ D. 10054(.)()s s ++16. 二阶系统的传递函数为G(s)=341002s s ++,其无阻尼固有频率ωn 是（ ）BA. 10B. 5C. 2.5D. 2517. 已知系统的传递函数为2100(0.11)(54)s s s ++，则系统的开环增益以及型次为（ ）A A ．25，Ⅱ型 B. 100，Ⅱ型 C. 100，Ⅰ型 D. 25，0型 18. 设单位反馈系统的开环传递函数为()(1)(2)KG s s s s =++，则系统稳定时的开环增益K值的范围是（ ） DA ．0 < K< 2B ．K > 6C ．1 < K < 2D ．0 < K < 619. 利用奶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（ ）DA ．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20. 若要增大系统的稳定裕量，又不能降低系统的响应速度和精度，通常可以采用（ ）CA ．相位滞后校正B ．提高增益C ．相位超前校正D ．顺馈校正 二、填空题：1. 已知系统的传递函数为10()(10.5)sG s s s +=+，则系统的幅频特性为。
机电控制工程基础形考任务1答案题目1：自动控制就是在人直接参与的情况下，利用控制装置使生产过程的输出量按照给定的规律运行或变化。
题目2：反馈控制系统通常是指正反馈。
题目3：所谓反馈控制系统就是的系统的输出必须全部返回到输入端。
题目4：给定量的变化规律是事先不能确定的，而输出量能够准确、迅速的复现给定量，这样的系统称之为随动系统。
题目5：自动控制技不能提高劳动生产率。
题目6：对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加时，输出量的暂态过程一定是衰减振荡。
题目7：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出现单调过程。
题目8：被控制对象是指要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。
题目9：任何物理系统的特性，精确地说都是非线性的，但在误差允许范围内，可以将非线性特性线性化。
题目10：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。
题目11：一个动态环节的传递函数为1/s，则该环节为一个微分环节。
题目12：控制系统的数学模型不仅和系统自身的结构参数有关，还和外输入有关。
题目13：控制系统的传递函数取决于自身的结构与参数，和外输入无关。
题目14：传递函数模型可以用来描述线性系统，也可以用来描述非线性系统。
题目15：系统的传递函数为则该系统有两个极点。
题目16：传递函数是物理系统的数学模型，但不能反映物理系统的性质，因而不同的物理系统能有相同的传递函数。
题目17：某环节的输出量与输入量的关系为y(t)=Kx(t)，_K_是一个常数，则称其为比例环节。
题目18：对于同一系统，根据所研究问题的不同，可以选取不同的量作为输入量和输出量，所得到的传递函数模型是不同的。
题目19：在零初始条件下，传递函数定义为输出和输入之比。
题目20：控制系统传递函数分子中s的最高阶次表示系统的阶数。
"题目21：开环控制系统的精度主要取决于。
: 反馈元件; 放大元件; 校正元件; 系统的校准精度""题目22：反馈控制系统通常是指。
《机电控制工程基础》综合练习计算题解析1、设某系统可用下列一阶微分方程近似描述，在零初始条件下，试确定该系统的传递函数。
解： 对微分方程进行拉氏变换，得 2、 设某系统可用下列二阶微分方程近似描述，其中c(t)为输出，r(t)为输入。
在零初始条件下，试确定该系统的传递函数模型。
解：对微分方程进行拉氏变换，得3、如图3所示系统，求该系统的开环传递函数和闭环传递函数。
图3解：1) 开环传递函数为G （S ）=A(s) B(s) F(s)2）闭环传递函数4、下图为一具有电阻－电感－电容的无源网络，求以电压u 为输入，u c 为输出的系统微分方程式。
解：根据基尔霍夫电路定律，有 而 dtdu Ci c=，则上式可写成如下形式 5、如图所示的电网络系统，其中u i 为输入电压，u o 为输出电压，试写出此系统的微分方程和传递函数表达式。
解：6、动态性能指标通常有哪几项？如何理解这些指标？ 解：延迟时间d t 阶跃响应第一次达到终值)(∞h 的50％所需的时间。
上升时间r t 阶跃响应从终值的10％上升到终值的90％所需的时间；对有振荡的系统，也可定义为从0到第一次达到终值所需的时间。
峰值时间p t 阶跃响应越过稳态值)(∞h 达到第一个峰值所需的时间。
调节时间s t 阶跃响到达并保持在终值)(∞h 5±％误差带内所需的最短时间；有时也用终值的2±％误差带来定义调节时间。
超调量σ％ 峰值)(p t h 超出终值)(∞h 的百分比，即 σ％100)()()(⨯∞∞-=h h t h p ％7、一阶系统的阶跃响应有什么特点？当时间t 满足什么条件时响应值与稳态值之间的误差将小于5～2%。
？解：由于一阶系统的阶跃响应没有超调量，所有其性能指标主要是调节时间，它表征系统过渡过程的快慢。
当t ＝3T 或4T 时，响应值与稳态值之间的误差将小于5～2%。
显然系统的时间常数T 越小，调节时间越小，响应曲线很快就能接近稳态值。
《机电控制工程基础》综合练习第一章 习题一、填空1.系统输出全部或部分地返回到输入端叫做。
2.有些系统中，将开环与闭环结合在一起，这种系统称为。
3.我们把输出量直接或间接地反馈到 ，形成闭环参与控制的系统，称作。
4.控制的任务实际上就是，使不管是否存在扰动，均能使 的输出量满足给定值的要求。
5.系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状态 这样的系统是系统。
6、自动控制系统主要元件的特性方程式的性质，可以分为和非线性控制系统。
7、为了实现闭环控制，必须对量进行测量，并将测量的结果反馈到输入端与输入量相减得到偏差，再由偏差产生直接控制作用去消除。
因此，整个控制系统形成一个闭合回路。
我们把输出量直接或间接地反馈到端，形成闭环,参与控制的系统，称作闭环控制系统。
8、题图由图中系统可知，输入量直接经过控制器作用于被控制对象，当出现扰动时，没有人为干预，输出量按照输入量所期望的状态去工作，图中系统是一个控制系统。
9、如果系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状态，这样的系统称为系统，否则为系统。
任何一个反馈控制系统能正常工作，系统必须是的。
二、选择1.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 闭环控制系统；D 连续控制系统2.当∞→t 时，闭环反馈控制系统输出的实际值)(∞y 与按参考输入所确定的希望值)(∞r y 之间的差值叫。
（ ）A 微分；B 差分；C 稳态误差；D 积分3．把输出量反馈到系统的输入端与输入量相减称为。
（ ）A 反馈；B 负反馈；C 稳态差误；D 积分4．机器人手臂运动控制属于。
（ ）A 闭环控制；B 开环控制C 正反馈控制D 连续信号控制5．自动售货机控制属于。
（ ）A 闭环控制；B 开环控制C 正反馈控制D 连续信号控制三、判断题1. 若系统的输出量对系统没有控制作用，则该控制系统称为开环控制系统。
《机电控制工程基础》综合练习计算题解析1、设某系统可用下列一阶微分方程()()()()Tc t c t r t r t τ+=+近似描述，在零初始条件下，试确定该系统的传递函数。
解： 对微分方程进行拉氏变换，得()()()()()(1)()(1)TsC s C s sR s R s C s Ts R s s ττ+=++=+11)()(++=Ts s s R s C τ 2、 设某系统可用下列二阶微分方程)(3)(5422t r dt dr t c dt dc dtc d +=++近似描述，其中c(t)为输出，r(t)为输入。
在零初始条件下，试确定该系统的传递函数模型。
解：对微分方程进行拉氏变换，得24()5()()()3()s C s sC s C s sR s R s ++=+1543)()(2+++=s s s s R s C3、如图3所示系统，求该系统的开环传递函数和闭环传递函数。
图3解：1) 开环传递函数为G （S ）=A(s) B(s) F(s)2）闭环传递函数()()()()1()()1()()()G s A s B s s G s H s A s B s F s φ==++4、下图为一具有电阻－电感－电容的无源网络，求以电压u 为输入，u c 为输出的系统微分方程式。
解：根据基尔霍夫电路定律，有C u R i dtdiL t u +⋅+⋅=)( 而 dtdu Ci c=，则上式可写成如下形式 )(22t u u dt du RC dt u d LCC cc =++5、如图所示的电网络系统，其中u i 为输入电压，u o 为输出电压，试写出此系统的微分方程和传递函数表达式。
解：i i o o u R dt duC R R u R R dt du CR R 2212121)(+=++ 2121221)()(R R Cs R R R Cs R R s U s U i o +++=6、动态性能指标通常有哪几项？如何理解这些指标？ 解：延迟时间d t 阶跃响应第一次达到终值)(∞h 的50％所需的时间。
上升时间r t 阶跃响应从终值的10％上升到终值的90％所需的时间；对有振荡的系统，也可定义为从0到第一次达到终值所需的时间。
峰值时间p t 阶跃响应越过稳态值)(∞h 达到第一个峰值所需的时间。
调节时间s t 阶跃响到达并保持在终值)(∞h 5±％误差带内所需的最短时间；有时也用终值的2±％误差带来定义调节时间。
超调量σ％ 峰值)(p t h 超出终值)(∞h 的百分比，即σ％100)()()(⨯∞∞-=hhthp％7、一阶系统的阶跃响应有什么特点？当时间t满足什么条件时响应值与稳态值之间的误差将小于5～2%。
？解：由于一阶系统的阶跃响应没有超调量，所有其性能指标主要是调节时间，它表征系统过渡过程的快慢。
当t＝3T或4T时，响应值与稳态值之间的误差将小于5～2%。
显然系统的时间常数T越小，调节时间越小，响应曲线很快就能接近稳态值。
8、一阶系统结构图如图所示。
1）确定闭环系统的传递函数及其时间常数；2）若要求调节时间2.0=st s，待定参数应满足的要求。
（取5%的误差带，Tts4=）由结构图写出闭环系统传递函数解：1）111)(212211211+=+=+=ΦKKsKKKsKsKKsKs则，系统的时间参数为211KKT=2）根据题意40.2s t T ==0.20.054T == 1220K K =9、已知系统闭环传递函数为：1707.025.01)(2++=s s s φ 则系统的ξ、ωn 及性能指标σ％、ts （5％）各是多少？ 解：系统的闭环传递函数为2214()0.250.7071 2.8284s s s s s φ==++++ 与二阶系统标准形式的传递函数()2222nn ns s s ωζωωφ++=对比得：(1) 固有频率 2n ω= (2) 阻尼比 由2 2.828n ξω=得 10.7072nξω==(3) 超调 ()(%100% 4.3%e πξδ-=⨯=(4) 调整时间()35% 2.1s nt s ξω≈=10、有一系统传递函数()kkK s s K s ++=2φ，其中K k ＝4。
求该系统的超调量和调整时间； 解：系统的闭环传递函数为()kkK s s K s ++=2φ 4=k K与二阶系统标准形式的传递函数()2222nn ns s s ωφξωω=++ 对比得：(1) 固有频率24===k n K ω(2) 阻尼比 由21n ξω=得 10.252nξω==(3) 超调量 ()(%100%47%e ξδ-=⨯=(4) 调整时间()s t ns 63%5=≈ξω11、已知单位反馈系统开环传函为)11.0(10)(+=s s s G ，求系统的ξ、ωn 及性能指标σ％、ts （5％）。
解：先求闭环传递函数2()100()1()10100G s s G s s s φ==+++与二阶系统标准形式的传递函数比较()2222nn ns s s ωφξωω=++对比得：(1) 固有频率 10n ω== (2) 阻尼比 由21n ξω=得 10.52nξω==(3) 超调量 ()(%100%16.3%e ξδ-=⨯=(4) 调整时间 ()35%0.6s nt s ξω≈=12、已知单位负反馈系统开环传函为)15.0(8)(+=s s s G ，计算系统的阻尼比ξ、无阻尼自振荡角频率ωn 及超调量与调节时间。
解：系统闭环传递函数为：216()216s s s φ=++与标准传递函数相比较()2222nn ns s s ωφξωω=++对比得：(1) 固有频率 4n ω== (2) 阻尼比 由21n ξω=得 10.252nξω==(3) 超调量 ()(%100%44.5%e ξδ-=⨯=(4) 调整时间 ()35%6s nt s ξω≈=13、某典型二阶系统的单位阶跃响应如图所示。
试确定系统的闭环传递函数。
解：由最大超调量2(1)max ()%100%0.25()c c e c ξξπδ---∞==⨯=∞计算得0.4ξ=另由峰值时间公式 221p nt ξω==-⋅， 计算得 1.7n ω=根据二阶系统的标准传递函数表达式2222nn ns s ωξωω++得系统得闭环传递函数为：9.236.19.2)(2++=s s s φ 14、已知一个欠阻尼、震荡幅度大且衰减缓慢的二阶系统，4n =ω，18ξ= 绘制出这个系统的单位反馈闭环结构图。
解：根据二阶系统的标准传递函数表达式2222nn ns s ωξωω++得系统得闭环传递函数为：216()16s s s φ=++求开环传递函数()16()1()(1)s G s s s s φφ==-+)(t r +-)(t y )1(16+s s15、典型的二阶系统的两个极点为j s 222,1±-=，要求： 1）确定系统无阻尼自然频率和阻尼比； 2）确定该系统的传递函数。
解：由闭环极点的分布，(1,2n s ξω=-±可得⎩⎨⎧=-=2122ξωξωnn 联立求解得⎪⎩⎪⎨⎧==2222nωξ系统闭环传递函数为8482)(2222++=++=Φs s s s s n n n ωξωω 16、单位负反馈系统的开环传递函数为)5)(3()(++=s s s Ks G求闭环系统特征方程。
解：根据二阶系统的标准传递函数表达式2222nn ns s ωξωω++得系统得闭环传递函数为：32()815Ks s s s Kφ=+++闭环系统的特征方程为：0158)(23=+++=K s s s s D 17、某单位负反馈系统的开环传递函数为)5)(1()(++=s s s Ks G求该系统的闭环传递函数。
解： 闭环传递函数为32()()()()1()(1)(5)65C s G s k kS R s G s s s s k s s s kφ====+++++++18、已知系统的结构图如图 所示，其中K >0，判断闭环系统的稳定性()R s()E s()C s-)1(4+ssKs-解：首先求内部的环节的闭环传递函数124()4(1)()4()(14)1(1)C s s SsE s s K sKss Sφ+===+++⨯+最后2224()4(14)()4()(14)41(14)C s s K ssR s s K ss K sφ++===++++++当K>0时，特征方程只有负根，或根据劳斯稳定判据可判断出系统是稳定的。
本题用劳斯稳定判据判断系统的稳定性。
劳斯表：202112s a as as a2114144ss Ks+由上表可以看出，第一列各数为正值系统是稳定的：140K+>，14K>-由此得，当K>0时，根据劳斯稳定判据可判断出系统是稳定的。
19、系统的特征方程为54322345=+++++sssss试用劳斯判据判断系统的稳定性。
解：本题为5阶系统，用劳斯判据判断系统的稳定性首先要计算劳斯表，就是计算劳斯表中各元素的数值，对于5阶系统，并排列成下表：50244135312212110100s a a a s a a a s b b s c c s d s e 以上各元素计算公式如下：130211a a a a a b -=，150412a a a a a b -=，170613a a a a a b -=121311b b a a b c -=，131512b b a a b c -=，141713b b a a b c -=121211c b b c d c -=，121211d c c de d -= 代入数据，得532059031532411012345s s s s s s -由上表可以看出，第一列各数值的符号改变了2次，由+2变成-1，又由-1改变成+9。
根据劳斯判据，该系统有2个正实部的根，系统是不稳定的。
20、系统开环传递函数为：用劳斯稳定判据确定系数 A=0.6 时系统是否稳定。
解：本题为4阶系统，用劳斯判据判断系统的稳定性首先要计算劳斯表，就是计算劳斯表中各元素的数值，对于4阶系统，并排列成下表： 4s 12 A3s 4A +3 2s45A-A1s 515142--+A A A0s A根据劳斯判据，闭环稳定的充要条件是劳斯表第一列均为正数，即：045>-A，0515142>--+A A A ，0>A 由此解得10<<A 。
所以系数 A=0.6 时系统稳定。
21、某单位负反馈系统的闭环传递函数为)5)(2)(1(10)(+++=s s s s φ试求系统的开环传递函数，并说明该系统是否稳定。
