控制工程基础考卷带答案复习
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一、填空题(每题1分,共15分)1、对于自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面,即: 、 和 ,其中最基本的要求是 。
2、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为()G s ,则该系统的开环传递函数为 。
3、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法,叫系统的数学模型,在古典控制理论中系统数学模型有 、 等。
4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定,可采用、、 等方法。
5、自动控制系统有两种基本控制方式,当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时,称为 ;当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时,称为 。
6、设系统的开环传递函数为12(1)(1)Ks T s T s ++,则其开环幅频特性为 ,相频特性为 。
7、最小相位系统是指。
二、选择题(每题2分,共20分) 1、关于奈氏判据及其辅助函数 F(s)= 1+ G(s)H(s),错误的说法是 ( ) A 、 F(s)的零点就是开环传递函数的极点B 、 F(s)的极点就是开环传递函数的极点C 、 F(s)的零点数与极点数相同D 、 F(s)的零点就是闭环传递函数的极点2、已知负反馈系统的开环传递函数为221()6100s G s s s +=++,则该系统的闭环特征方程为 ( )。
A 、261000s s ++= B 、2(6100)(21)0s s s ++++=C 、2610010s s +++=D 、与是否为单位反馈系统有关3、一阶系统的闭环极点越靠近S 平面原点,则 ( ) 。
A 、准确度越高B 、准确度越低C 、响应速度越快D 、响应速度越慢4、已知系统的开环传递函数为100(0.11)(5)s s ++,则该系统的开环增益为( )。
A 、 100B 、1000C 、20D 、不能确定5、若两个系统的根轨迹相同,则有相同的:A 、闭环零点和极点B 、开环零点C 、闭环极点D 、阶跃响应6、下列串联校正装置的传递函数中,能在1c ω=处提供最大相位超前角的是( )。
《控制工程基础》题集一、选择题(每题5分,共50分)1.在控制系统中,被控对象是指:A. 控制器B. 被控制的设备或过程C. 执行器D. 传感器2.下列哪一项不是开环控制系统的特点?A. 结构简单B. 成本低C. 精度低D. 抗干扰能力强3.PID控制器中的“I”代表:A. 比例B. 积分C. 微分D. 增益4.下列哪种控制系统属于线性定常系统?A. 系统参数随时间变化的系统B. 系统输出与输入成正比的系统C. 系统输出与输入的平方成正比的系统D. 系统参数随温度变化的系统5.在阶跃响应中,上升时间是指:A. 输出从0上升到稳态值的时间B. 输出从10%上升到90%稳态值所需的时间C. 输出从5%上升到95%稳态值所需的时间D. 输出达到稳态值的时间6.下列哪种方法常用于控制系统的稳定性分析?A. 时域分析法B. 频域分析法C. 代数法D. A和B都是7.在频率响应中,相位裕度是指:A. 系统增益裕度对应的相位角B. 系统相位角为-180°时的增益裕度C. 系统开环频率响应相角曲线穿越-180°线时的增益与实际增益之差D. 系统闭环频率响应相角曲线穿越-180°线时的增益8.下列哪种控制策略常用于高精度位置控制?A. PID控制B. 前馈控制C. 反馈控制D. 最优控制9.在控制系统的设计中,鲁棒性是指:A. 系统对参数变化的敏感性B. 系统对外部干扰的抵抗能力C. 系统的稳定性D. 系统的快速性10.下列哪项不是现代控制理论的特点?A. 基于状态空间描述B. 主要研究单变量系统C. 适用于非线性系统D. 适用于时变系统二、填空题(每题5分,共50分)1.控制系统的基本组成包括控制器、和。
2.在PID控制中,比例作用主要用于提高系统的______,积分作用主要用于消除系统的______,微分作用主要用于改善系统的______。
3.线性系统的传递函数一般形式为G(s) = ______ / ______。
1.对控制系统的基本要求一般可归结为_________稳定性,准确性,快速性____、____________、___________。
2.自动控制系统对输入信号的响应,一般都包含两个分量,即一个是瞬态响应分量,另一个是____________响应分量。
3.在闭环控制系统中,通过检测元件将输出量转变成与给定信号进行比较的信号,这个信号称为_________________。
4.若前向通道的传递函数为G(s),反馈通道的传递函数为H(s),则闭环传递函数为__________________。
5 函数f(t)=的拉氏变换式是_________________ 。
6 开环对数频率特性的低频段﹑中频段﹑高频段分别表征了系统的稳定性,动态特性,抗干扰能力﹑﹑。
7.Bode 图中对数相频特性图上的-180°线对应于奈奎斯特图中的___________。
8.已知单位反馈系统的开环传递函数为:20()(0.51)(0.041)G s s s =++求出系统在单位阶跃输入时的稳态误差为。
9.闭环系统稳定的充要条件是所有的闭环极点均位于s 平面的______半平面。
10.设单位反馈控制系统的开环传递函数为10()1G s s =+,当系统作用有x i (t ) = 2cos(2t - 45︒)输入信号时,求系统的稳态输出为_____________________。
11.已知传递函数为2()kG s s=,则其对数幅频特性L (ω)在零分贝点处的频率数值为_________ 。
12 在系统开环对数频率特性曲线上,低频段部分主要由环节和决定。
13.惯性环节的传递函数11+Ts ,它的幅频特性的数学式是__________,它的相频特性的数学式是____________________。
14.已知系统的单位阶跃响应为()1t to x t te e --=+-,则系统的脉冲脉冲响应为__________。
《控制工程基础》期末复习题答案一、选择题1、设有一弹簧、质量、阻尼器机械系统,如图所示,以外力出量的运动微分方程式可以对图中系统进行描述,那么这个微分方程的阶次是:f(t)为输入量,位移y(t)为输(2)期1r1(1) 1 阶;(2) 2 阶;(3) 3 阶;(4) 4 阶32、一阶系统的传递函数为t(1) 1 e 5;(2)5s 1t53 3e3、已知道系统输出的拉氏变换为(1 )欠阻尼;(2)过阻尼;(3) 列开环传递函数所表示的系统,⑴(5s 1)(2s 1);;其单位阶跃响应为(t5 5e 5; (4)已知系统频率特性为5j2)(1)sin(2t tg(3)sin(2t tg1515丫(s) 2 s 0.2 n s(4)无阻尼临界阻尼;属于最小相位系统的是(,那么系统处于3 )°Ts( T>0) ;(3) -------- ----- ------- ;(4)—————T1s (2s 1)(3s 1) s(s 3)(s 2),当输入为x(t) sin2t时,系统的稳态输出为(4 )1—sin(2t tg 15 );2 1__ 1_■ 25 2sin(2t tg 15 )已知在零初始条件下,系统的单位阶跃响应为(1) G(s)3s 2(s 1)(s 2)(2)G(s)(4) G(s)3s(s 1)(s 2)c(t) 1 2e2t,系统的传递函数(s 1)(s 2);(3) G(s)3s 1 ;(s 1)(s 2);7、已知在零初始条件下,系统的单位阶跃响应为c(t) 2t1 2e e t,系统的脉冲响9、已知道系统输出的拉氏变换为Y(s)2n2s n,那么系统处于((1 )欠阻尼;(2)过阻尼;(3)临界阻尼; (4)无阻尼 10、设有一 RLC 电路系统,如图所示,以Ur(t)为输入量,Uc(t)为输出量的运动微分方程式可以对系统进行描述, 那么这个微分方程的阶次是:(1)1 阶(2) 2 阶 (3) (4) 4 阶11、已知 F(s)2s s(s 25s 2s 34) ,其原函数的终值 f(t)(t(1) 0 ;(3) 0.75 ;(4) 312、一阶系统的传递函数为(1) 1 e 5; (2)5s 1L3 3e 5;其单位阶跃响应为(2t;(3) 5 5e 5 ; (4) 3 e应为(1 )。
控制工程基础期末考试题及答案一、选择题1.控制系统的基本组成是( A )A. 系统、信号、传感器、控制器和执行机构B. 环境、信号、系统、传感器、执行机构C. 反馈、信号、传感器、系统、执行机构D. 信号、输出、传感器、控制器和执行机构答案:A2.在压力调节器中,控制信号循环不完全系统中,有( D )A. 闭环和开环B. 直接作用和反馈作用C. 模拟和数字信号D. 传感器和执行器答案:D3.在控制系统中,控制参数是( B )A. 控制器和执行机构B. 执行机构的推动量C. 传感器和信号D. 控制环境答案:B4.下列项目中,可以作为控制信号传输的是( B )A. 指令B. 脉冲C. 开关信号D. 压力答案:B5.在控制系统中,调整器的作用是( D )A. 输出参考信号B. 调节控制环境C. 调节输入信号D. 改变执行器的位置答案:D二、填空题6.当变量的输入是有用的外界信号时,这种控制系统叫__外环控制系统___。
答案:外环7.控制系统可以根据__反馈信号__的不同,分为闭环控制系统和开环控制系统。
答案:反馈8.控制系统的__执行机构__是控制信号实际发挥作用的部件。
答案:执行机构9.在变径机构中,活塞杆或活塞上有__凸轮__,利用凸轮来传递位置信号或脉冲信号,以便控制活塞杆的运动方向。
答案:凸轮10.控制系统本身也可以分为__硬件系统和软件系统__两部分。
答案:硬件系统和软件系统三、论述题11.介绍闭环控制系统的原理答案:闭环控制系统是指根据反馈信号自动调整控制参数,达到控制目标的控制系统。
它利用闭环环路来完成反馈控制,也是当今控制系统中应用最为广泛的控制方式。
闭环控制系统的基本元件是反馈环路、传感器、控制器和执行器,它们形成一个典型的反馈环路。
该环路的结构中,传感器将变量的实际量转换成控制信号,反馈信号与设定的参数比较,然后经过控制器处理,把得到的结果转换成推动量,这种推动量是由一个执行器来完成的,会对调节对象产生影响,使变量恢复到参考值,闭环控制系统也可以改变控制器的输出,用以达到控制目标。
控制工程基础及应用考试试卷(A 卷)一、填空(每空1分,共30分)1、所谓自动控制,就是在没有人 的情况下,采用控制装置使 的某些物理量在一定精度范围内按照 变化。
2、实现恒温控制有两种方法: 和 。
3、人工控制的过程就是 、 、 ,以纠正偏差的过程。
简单地讲就是“ ”的过程。
4、工业上用的控制系统,根据有无反馈作用可分为两类: 和 。
5、按系统信号类型分,系统可分为: 和 。
6、对控制系统的基本要求一般可归结为 、 、 三个方面。
7、系统各环节之间一般有三种基本连接方式: 、 和 连接。
8、任一系统的时间响应都由 和 组成。
9、在时域分析中,采用的典型实验信号有 、 、 、 等,其中 使用最为广泛。
10、对时域函数进行拉氏变换:)(1t = 、t = 、ate -= 、sin t ω= 。
二、判断题(正确的 √ 画,错误的×画)(每空2分,共20分)( )1、控制理论发展的第一阶段为“现代控制理论”。
( )2、开环控制系统一般不存在稳定性问题。
( )3、对框图进行简化时,变换前与变换后回路中的传递函数的乘积必须保持不变。
( )4、系统按参数是否为常数分为时变系统和常数系统。
( )5、稳态误差指的是系统误差信号的稳态分量。
( )6、一阶系统的典型形式是惯性环节。
( )7、线性系统的稳定性是系统自身的固有特性,它与系统的输入信号无关。
( )8、机械系统的微分方程可用牛顿第一定律推导。
( )9、系统的稳态误差可分为给定稳态误差和扰动稳态误差。
( )10、绘制根轨迹的基本规则一:根轨迹的各条分支是连续的,而且对称于实轴。
三、简答题( 15分)1、画出典型的闭环控制系统框图。
(8分)2、拉氏变换的运算法则有哪些?(7分)四、计算题(35分)1、单位脉冲函数)(t δ的拉氏变换(过程)。
(7分)2、求651)(2+++=s s s s F 的拉氏反变换。
(8分)3、已知系统的特征方程为0126322345=+++++s s s s s ,判别系统是否稳定,并求不稳定根的数目。
专业课原理概述部分一、选择题(每题1分,共5分)1. 控制系统的基本目的是?A. 提高系统精度B. 增强系统稳定性C. 改善系统性能D. 所有上述A. 稳定性B. 静态误差C. 响应时间D. 系统效率3. PID控制器中的P代表?A. 积分B. 比例C. 微分D. 偏差4. 开环控制系统与闭环控制系统的区别在于?A. 开环控制系统有反馈B. 闭环控制系统无输入C. 开环控制系统无反馈D. 闭环控制系统无输出A. 系统类型B. 开环增益C. 输入信号类型D. 控制器类型二、判断题(每题1分,共5分)1. 控制系统可以完全消除外部扰动的影响。
(×)2. 增加开环增益会提高系统的稳态精度。
(√)3. 所有控制系统都需要反馈才能正常工作。
(×)4.PID控制器适用于所有类型的控制系统。
(×)5. 控制系统的动态性能只与系统的时间常数有关。
(×)三、填空题(每题1分,共5分)1. 控制系统的基本组成部分包括控制器、执行机构、______和被控对象。
2. 控制系统的性能指标主要包括稳定性、快速性和______。
3.PID控制器由比例、积分和______三个部分组成。
4. 闭环控制系统的特点是输出信号对输入信号进行______。
5. 控制系统的数学模型通常包括______模型、传递函数模型和状态空间模型。
四、简答题(每题2分,共10分)1. 简述控制系统的基本原理。
2. 解释开环控制系统和闭环控制系统的区别。
3. 什么是PID控制器?它有什么作用?4. 简述控制系统的稳定性定义及其重要性。
5. 控制系统设计的基本步骤有哪些?五、应用题(每题2分,共10分)1. 设计一个简单的温度控制系统,并说明其工作原理。
2. 如何通过增加积分环节来减小系统的稳态误差?3. 给出一个应用PID控制器的实际案例,并解释其参数调整的意义。
4. 分析一个闭环控制系统中的反馈对系统性能的影响。
《控制工程基础》期末复习题及答案《控制工程基础》期末复习题一、选择题1、采用负反馈形式连接后,则 ( )A 、一定能使闭环系统稳定;B 、系统动态性能一定会提高;C 、一定能使干扰引起的误差逐渐减小,最后完全消除;D 、需要调整系统的结构参数,才能改善系统性能。
2、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果 ( )。
A 、增加开环极点;B 、在积分环节外加单位负反馈;C 、增加开环零点;D 、引入串联超前校正装置。
3、系统特征方程为 0632)(23=+++=s s s s D ,则系统 ( )A 、稳定;B 、单位阶跃响应曲线为单调指数上升;C 、临界稳定;D 、右半平面闭环极点数2=Z 。
4、系统在2)(t t r =作用下的稳态误差∞=ss e ,说明 ( )A 、型别2<="">B 、系统不稳定;C 、输入幅值过大;D 、闭环传递函数中有一个积分环节。
5、对于以下情况应绘制0°根轨迹的是( )A 、主反馈口符号为“-” ;B 、除r K 外的其他参数变化时;C 、非单位反馈系统;D 、根轨迹方程(标准形式)为1)()(+=s H s G 。
6、开环频域性能指标中的相角裕度γ对应时域性能指标( ) 。
A 、超调%σB 、稳态误差ss eC 、调整时间s tD 、峰值时间p t7、已知开环幅频特性如图2所示,则图中不稳定的系统是( )。
系统① 系统② 系统③图2A 、系统①B 、系统②C 、系统③D 、都不稳定8、若某最小相位系统的相角裕度0γ>,则下列说确的是 ( )。
A 、不稳定;B 、只有当幅值裕度1g k >时才稳定;C 、稳定;D 、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。
9、若某串联校正装置的传递函数为1011001s s ++,则该校正装置属于( )。
A 、超前校正 B 、滞后校正 C 、滞后-超前校正 D 、不能判断10、下列串联校正装置的传递函数中,能在1c ω=处提供最大相位超前角的是:A 、 1011s s ++B 、1010.11s s ++C 、210.51s s ++D 、0.11101s s ++ 11、关于传递函数,错误的说法是 ( )A 传递函数只适用于线性定常系统;B 传递函数不仅取决于系统的结构参数,给定输入和扰动对传递函数也有影响;C 传递函数一般是为复变量s 的真分式;D 闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。
一、填空题:(每空1分,共20分)1.对控制系统的基本要求一般可归结为_________稳定性,准确性,快速性____、____________、___________。
2.自动控制系统对输入信号的响应,一般都包含两个分量,即一个是瞬态响应分量,另一个是____________响应分量。
3.在闭环控制系统中,通过检测元件将输出量转变成与给定信号进行比较的信号,这个信号称为_________________。
4.若前向通道的传递函数为G(s),反馈通道的传递函数为H(s),则闭环传递函数为__________________ 。
5 函数f(t)=t e 63-的拉氏变换式是_________________ 。
6 开环对数频率特性的低频段﹑ 中频段﹑ 高频段分别表征了系统的 稳定性,动态特性,抗干扰能力 ﹑ ﹑ 。
7.Bode 图中对数相频特性图上的-180°线对应于奈奎斯特图中的___________。
8.已知单位反馈系统的开环传递函数为:20()(0.51)(0.041)G s s s =++求出系统在单位阶跃输入时的稳态误差为 。
9.闭环系统稳定的充要条件是所有的闭环极点均位于s 平面的______半平面。
10.设单位反馈控制系统的开环传递函数为10()1G s s =+,当系统作用有x i (t ) =2cos(2t - 45︒)输入信号时,求系统的稳态输出为_____________________。
11.已知传递函数为2()k G s s =,则其对数幅频特性L (ω)在零分贝点处的频率数值为_________ 。
12 在系统开环对数频率特性曲线上,低频段部分主要由 环节和 决定。
13.惯性环节的传递函数11+Ts ,它的幅频特性的数学式是__________,它的相频特性的数学式是____________________。
14.已知系统的单位阶跃响应为()1t t o x t te e --=+-,则系统的脉冲脉冲响应为__________。
一、填空题(每空1分,共20分):1 稳定性,准确性,快速性;2 稳态;3 反馈;4 )()(1)(s H s G s G ±;5 3()6F s s =+6 稳定性,动态特性,抗干扰能力;7 负实轴;8 1219 右半平面;10 55.3)5t -11 ω=积分,比例;13()ωωT T arctan ,112-+14 0,22≥+---t e e t t 二、判断题:(每小题1分,共10分)1. 在对数相频特性图中,L (ω)≥0范围内开环对数相频特性曲线由下而上穿过-180°线时为正穿越。
( )2. 奈奎斯特稳定判据只能判断线性定常系统的稳定性,不能判断相对稳定性。
( )3. 最大超调量M p 与系统的阻尼比ζ和固有频率ωn 有关。
( )4. 闭环传递函数中积分环节的个数决定了系统的类型。
( )5. Mason(梅逊公式)公式适用于线性和非线性定常系统。
( )6. 物理本质不同的系统,可以有相同的数学模型。
( )7. 叠加定理可以用在非线性系统。
( )8. 传递函数是复数s 域的系统数学模型,它仅取决于系统本身的结构及参数,与系统的输入形式无关。
( )9.对于二阶系统,实际的工程常常设计成欠阻尼状态,且阻尼比ζ以选择在0.4~1.0为宜。
()10.一般系统的相位裕度应当在30度至60度之间,而幅值裕度应当大于6dB。
()1 错误;2 正确;3 错误;4 错误;5 错误;6 正确;7 错误;8 正确;9 错误;10 正确。
基本概念:第一章: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。
其中稳定性的要求是系统工作的必要条件。
随动系统对响应快速性要求较高。
2.开环与闭环系统的定义。
分别举例说明3.对自动控制系统,按反馈情况可以分为哪些?按输出变化规律可分为哪些?第二章1.控制系统的数学模型有哪些表达方式?各自有何特点?2.微分方程的定义,如何由微分方程推导到传递函数3.传递函数的定义:线性定常系统在零初始条件下,输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比,称为该系统的传递函数。
4.传递函数的分子反映了系统同外界的联系,传递函数的分母反映了系统本身与外界无关的固有特性;5.线性控制系统一般可由典型的环节所组成,这些典型环节分别为:比例环节,惯性环节,微分环节,积分环节,振荡环节,延时环节。
这些典型环节的传递函数分别是什么?6.线性定常系统的稳定性取决于系统的结构和参数,与系统的输入信号无关。
7.下列哪些属于系统传递函数方框图的结构要素有:函数方框,相加点,分支点第三章:时域分析1.我们常说的典型输入信号有哪些?2.时间响应的概念:时间响应是指系统在输入信号作用下,系统输出随时间变化的函数关系3.时间响应分析是由零输入响应和零状态响应所组成的。
不特别指明,时间响应都是指零状态响应4.瞬态过程、稳态过程的含义。
5.一阶惯性环节的传递函数为11)(+=Ts s G ,其中T 的含义是什么?二阶振荡环节的传递函数为 2222)(nn n s s s G ωξωω++=,其中n ω和ξ分别是什么? 6.二阶系统响应的性能指标有哪些?它们的计算公式分别是什么?第四章:频域分析1.频率响应的概念:系统对输入为谐波时的稳态响应称为频率响应2.频率特性的表示法 : Nyquist 图(极坐标图,又称为幅相频率特性图);Bode图(对数坐标图,又称为对数频率特性图)3.典型环节的Bode 图第五章:1.系统稳定的充要条件为:系统的全部特征根都具有负实部;反之,若特征根中只要有一个或一个以上的正实部,则系统必不稳定。
2.稳定性的判据有那些: Routh 判据,Nyquist 判据,Bode 判据。
其中Nyquist稳定性判据是通过开环传递函数来判定闭环系统的稳定性3.系统的相对稳定性可以用相位裕度γ和幅值裕度g K 来表示,是如何定义的?(书134,135页)第六章1.PID 控制器中的P 、I 、D 分别指按偏差的比例、积分、微分进行控制。
PI,PD,PID属于什么性质的校正,各有何特点?书154,155,156页2.相位超前校正若(1)(),1(1)c c Ts G s K Ts ααα+=<+,最大相位超前角ααϕϕ+-=11sin m m 满足 3.相位滞后校正装置的传递函数为(1)(),1(1)c Ts G s Ts ββ+=>+,最大滞后角为11+-=ββϕm 一,填空(10*1分=10分)1、 (控制的基本方式有哪些?)根据系统是否存在反馈,可将系统分为开环控制系统和闭环控制系统两大类。
开环控制没有反馈,闭环系统有反馈。
2、 反馈控制系统的基本组成:给定元件,测量元件,比较元件,放大元件,执行元件,校正元件。
3、 按系统的数学描述分类:线性系统、非线性系统,按系统的传递信号的性质分类:连续系统、离散系统。
4、 对控制系统的性能要求:稳定性、快速性、准确性。
5、 已知f(t)=8t ²+3t+2,求f(t-2)的拉普拉斯变换£[f ﹙t ﹣2﹚]=6、 数学模型:描述系统动态特性及各变量之间关系的数学表达式,分为动态数学模型和静态数学模型。
7、 建立控制系统数学模型的方法分为:分析法、实验法。
8、 对于非线性微分方程的线性化处理一般有两种方法:1.直接略去非线性因素,2.切线法或微小偏差法。
9、 信号流图是一种表示一组联立线性代数方程的图。
是由节点和支路组成的信号传递网络。
10、常用的脉冲输入试验信号有单位脉冲函数,单位阶跃函数,单位斜坡函数,单位加速度函数,正弦函数等。
11、根据极点分布情况,二阶系统分类如下:欠阻尼二阶系统、无阻尼二阶系统、临界阻尼二阶系统、过阻尼二阶系统。
二,名词解释(3*4分=12分)1、传递函数:单输入单输出线性定常系统在零初始条件下,输出量的拉氏变换与其输入量的拉氏变换之比。
用G(s)=C(s)/R(s)表示。
2、时域响应:控制系统在外加作用(输入)激励下,其输出量随时间变化函数关系。
任一稳态时域响应由瞬态响应和稳态响应两部分组成。
3、最小相位系统:若系统的开环传递函数G(s)在右半[s]平面内既无极点也无零点,则称为最小相位系统。
在最小相位系统中,对数相频一一对应幅频。
4、主导极点:若极点所决定的瞬态分量不仅持续时间最长,而且其初始幅值也大,充分体现了它在系统响应中的主导作用,故称其为系统的主导极点。
5、闭环频率特性:(略)三,问答题(3*8分=24分)1,开环与闭环控制系统的优点与缺点?答:闭环控制系统的优点是采用了反馈,系统中真正起到调节的作用是偏差信号。
所以,闭环系统的响应对外部干扰和内部系统的参数变化不敏感。
对于给定的控制对象,有可能采用不太精密且成本较低的元件构成精密的控制系统,在开环情况下是不可能做到的。
从稳定的角度出发,开环控制比较容易建立。
闭环系统中,稳定性很难建立,因为闭环系统可能出现超调误差,从而导致系统做等幅振荡或变幅振荡。
2,建立元件或系统的微分方程可依据以下步骤进行?答:1.确立系统或者元件的输入量、输出量。
2.按照信号的传递顺序,从系统的输入端开始,依据运动规律,列各环节的动态微分方程。
3.消去所列各微分方程组中间变量,得系统的输入量、输出量之间关系的微分方程。
4.整理得到微分方程。
3,比较时域分析与频率特性分析的优缺点?答:时域分析法是种直接分析法,它根据所描述系统的微分方程或传递函数,求出系统的输出量随时间的规律,并由此来确定系统的性能。
但不能对高阶系统进行分析,且求解复杂。
频率特性分析与此不同的是它不是通过系统的闭环极点和零点来分析系统的性能,而是通过系统对正弦函数的稳态响应来分析系统性能,它将传递函数从复域引到频域中进行分析。
利用频率特性分析不必求解微分方程就可估算出系统的性能,从而简单、迅速地判断某些环节或参数对系统性能的影响,并能指明改进系统性能的方向。
4,传递函数的零、极点和放大系数对系统性能的影响有哪些?答:1,极点决定系统固有运动属性。
2,极点的位置决定模态的敛散性,即决定稳定性、快速性。
3,零点决定运动模态的比重。
4,传递系数决定了系统稳态传递性能。
控制工程基础一、填空题(每空1分,共20分)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 ∞ 。