机械控制工程基础总复习
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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 DA. 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 BA .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? CA.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 CA .-270°B .-180°C .-90°D .0° 5.设积分环节的传递函数为G(s)=s1,则其频率特性幅值M(ω)= C A.ωKB. 2K ωC. ω1D. 21ω6. 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 BA. 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 DA .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 AA.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 DA .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 CA.ω+s 1B.22s ω+ω C.22s s ω+ D. 22s 1ω+ 11. 微分环节的频率特性相位移θ(ω)= AA. 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 AA. -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 BA .代数方程B .特征方程C .差分方程D .状态方程14. 主导极点的特点是 DA.距离实轴很远B.距离实轴很近C.距离虚轴很远D.距离虚轴很近15.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 CA .)s (G 1)s (G + B .)s (H )s (G 11+C .)s (H )s (G 1)s (G + D .)s (H )s (G 1)s (G -二、填空题:1.线性定常系统在正弦信号输入时,稳态输出与输入的相位移随频率而变化的函数关系称为__ 相频特性 __。
控制工程基础复习提纲第一章 绪论1. 系统的定义及特性: p5.答:系统是由相互联系、相互作用的若干部分组成有一定的目的或一定的运动规律的一个整体。
系统具有如下特性: (1)系统的性能不仅与系统的要素有关,而且还与系统的结构有关; (2)系统的内容比组成系统的各要素的内容要丰富得多、复杂得多。
2. 模型、静态模型与动态模型:p6-8.答:模型——研究、认识、描述、分析系统的一种工具。
数学模型——用数学方法描述的抽象的理论模型,用来表达系统内部各部分之间或系统与外部环境之间的关系。
模型分为:静态模型与动态模型。
静态模型反映系统在恒定载荷或缓变载荷作用下或在平衡状态下的特性(用代数公式描述);动态模型反映系统在瞬变载荷作用下或在不平衡状态下的特性(用微分方程或差分方程描述)。
3. 反馈(p8)、内反馈与外反馈(p8)、正反馈与负反馈.答:反馈——系统的输出部分或全部地被反过来用于控制系统的输入。
内反馈:在系统或过程中存在的各种自然形成的反馈,内反馈是系统处于运动状态的内因;外反馈:在自动控制系统中,为达到某种控制目的而人为加入的反馈(依靠外部反馈控制装置)。
负反馈:输出(被控量)偏离设定值(目标值)时,反馈作用使输出偏离程度减小,并力图达到设定值,即减小偏差;正反馈:输出偏离设定值时,反馈作用使输出偏离程度加剧,即加大偏差。
4.开环控制系统与闭环控制系统p13.答:开环控制系统没有反馈回路,系统的输出对系统没有控制作用;闭环控制系统系统有反馈回路,系统的输出对系统有控制作用。
5.对控制系统的基本要求p15.答:稳定性、快速性和准确性。
稳定性就是指系统抵抗动态过程的振荡倾向和系统能够恢复平衡状态的能力。
这是系统正常工作的首要条件;快速性是指在系统稳定的前提下,当系统的输出量与给定的输入量之间产生偏差时,消除这种偏差的快速程度;准确性是指调整过程结束后,输出量与给定的输入量之间的偏差。
第二章 系统的数学模型1.线性系统的性质p29.答:线性系统满足叠加定理,非线性系统不满足叠加定理。
机械工程控制基础1.输入量: 给定量称为输入量。
2.输出量:被控量称为输出量。
3.反馈:就是指将输出量全部或部分返回到输入端,并与输入量比较。
4.偏差:比较的结果称为偏差。
5.干扰:偶然的无法加入人为控制的信号。
它也是一种输入信号,通常对系统的输出产生不利影响。
6.系统:相互作用的各部分组成的具有一定功能的整体。
7.系统分类:按反馈情况:开环控制系统和闭环控制系统;按输出量的变化规律:自动调节系统、随动系统和程序控制系统;按信号类型:连续控制系统和离散控制系统;按系统的性质:线性控制系统和非线性控制系统;按参数的变化情况:定常系统和时变系统;按被控量:位移控制系统、温度控制系统和速度控制系统。
8.机械工程控制论的研究对象:它研究的是机械工程广义系统在一定的外界条件(即输入或激励、干扰)作用下,从系统的一定的初始状态出发,所经历的由其内部的固有特性(即由系统的结构与参数所决定的特性)所决定的整个动态历程;研究这一系统及其输入、输出三者之间的动态关系——广义系统的动力学问题。
9.会分析简单系统的工作原理。
10.拉普拉斯变换:若一个时间函数ƒ(t),称为原函数,经过下式计算转换为象函数F(s):,记为称F(s)为ƒ (t)的Laplace变换其中算子s=σ+ jω为复数。
11.常用的拉氏变换表12.拉氏变换的主要定理(特别是线性定理、微分定理)(1)比例定理(很重要,系统微分方程进行拉氏变换常用)输出量不失真、无惯性、快速地跟随输入量,两者成比例关系。
13.线性系统:系统的数学模型都是线性关系。
14.线性定常系统:用线性常微分方程描述的系统。
15.叠加原理:系统在几个外加作用下所产生的响应,等于各个外加作用单独作用的响应之和。
叠加原理有两重含义:均匀性(齐次性)和可叠加性。
叠加原理有两重含义:均匀性(齐次性)和可叠加性。
这个原理是说,多个输入同时作用于线性系统的总响应,等于各个输入单独作用时分别产生的响应之和,且输入增大若干倍时,其输出亦增大同样的倍数。
一、填空1.机械工程控制基础:是研究一机械工程技术为对象的控制论问题;是研究在这一工程领域中广义系统的动力学问题,也就是研究系统及其输入、输出三者之间的动态关系。
2.系统分析:当系统已定,输入知道时,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。
3.最优控制:当系统已定,且系统的输出也已给定,要确定系统的输入应使输出尽可能符合给定的最佳要求。
4.最优设计:当输入已知,且输出也是给定时,确定系统应使得输出尽可能符合给定的最佳要求。
5. 系统识别或系统的辨识:当输入与输出均已知时,求出系统的结构与参数,即建立系统的数学模型。
6.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,或称转换。
7.信息的反馈:就是把一个系统的输出信号不断直接地或经过中间变换后全部或部分地返回,再输入到系统中去。
8.控制系统:是指系统的输出,能按照要求的参考输入或控制输入进行调节的。
9.按系统是否存在反馈,将系统分为开环系统和闭环系统。
10.开环系统:系统的输出量对系统无控制作用,或者说系统中无反馈回路。
11.闭环系统:系统的输出量对系统有控制作用,或者说,系统中存在反馈的回路。
12.数学模型:是系统动态特性的数学表达式。
13.分析法:是依据系统本省所遵循的有关定律列写数学表达式。
14.实验法:是根据系统对某些典型输入信号的响应或其它实验数据建立数学模型。
15.线性系统:系统的数学模型表达式是线性。
16.非线性系统的最重要特性,是不能运用叠加原理。
17. 传递函数:线性定常系统的传递函数,是初始条件为零时,系统输出地拉氏变换比输入的拉氏变换。
18. 传递函数:是通过输入与输出之间信息的传递关系,来描述系统本省的动态特性。
19.方块图:是系统中各环节的功能和信号流向的图解表示方法。
20.串联:各个环节传递函数一个个顺序连接。
21.并联:凡是几个环节的输入相同,输出相加或想减的连接形式。
22.反馈:是将系统或某一环节的输出量,全部或部分地通过传递函数回输到输入端,又重新输入到系统中去。
X i X 01. 什么是系统的反馈?一个系统的输出,部分或全部地被反过来用于控制系统的输入。
2. 一个系统的动力学方程可以写成微分方程,这一事实就揭示了系统本身状态变量之间的联系,也就体现了系统本身存在着反馈;而微分方程的解就体现了由于系统本身反馈的存在与外界对系统的作用的存在而决定的系统的动态历程。
3. 几何判据有奈奎斯特判据、波德判据两种;代数判据有劳斯判据、胡尔维茨判据两种。
4. 列写微分方程的步骤:(1).确定系统或各元素的输入量输出量(2).按照信号的传递顺序,从系统的输入端开始,根据各变量所遵循的运动规律列写出在运动过程中的各个环节的动态微分方程 (3).消除所列各微分方程的中间变量,得到描述系统的输入量输出量之间的关系的微分方程。
(4).整理所得微分方程。
5. 非线性系统有:本质非线性和非本质非线性两种,能进行线性化的是非本质非线性系统。
6. 给出两种传递函数的定义:1.传递函数是经典控制理论中对线性系统进行研究分析与综合的基本数学工具 2.在外界输入作用前,输入输出的初始条件为零时,线性定常系统环节或元件的输出 (t )与输入 (t )经Laplace 变换后 与 之比称为该系统环节或元件的传递函数。
7. 写出六种典型环节的名称、微分方程和传递函数、奈奎斯特图和波德图。
8. 方框图的基本元素由传递函数方框、相加点、分支点组成。
9. 二阶系统时间响应的性能指标是根据欠阻尼二阶系统在单位阶跃信号作用下得到的。
10. 系统稳定的充要条件是:系统所有特征根的实部为负。
11. 什么是系统的动柔度、动刚度、静刚度。
若机械系统输入为力,输出为位移(变形)则机械系统的频率特性就是机械系统的动柔度;机械系统的频率特性的倒数就是机械系统的动刚度;当W=0时系统频率特性的倒数为系统的静刚度12. 线性定常系统对谐波输入的稳态响应称为频率响应。
13. 相频特性和幅频特性的定义:相频特性是指:稳态输出信号与输入信号的相位差;幅频特性是指:稳态输出与输入的幅值之比。