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控制工程基础实验报告

控制工程基础实验

姓名：专业：机电班级：02 学号：1003120225

实验一：比较二阶系统在不同阻尼比下的时间响应

一、实验目的

1.熟悉MA TLAB软件环境，学会编写matlab文件（***.m）和使用SIMULINK建模，进行时间响应分析。

二、实验要求

1.编写m文件，使用命令sys=tf(num,den)，建立二阶系统的传递函数模型；

2.编写m文件，使用命令impulse(sys)，画出二阶系统在不同阻尼比下的脉冲响应曲线簇；

3.编写m文件，使用命令step(sys)，画出二阶系统在不同阻尼比下的阶跃响应曲线簇；

4.根据阶跃响应曲线，记录不同阻尼比下的时域性能指标，列表写出实验报告，并分析阻尼比和无阻尼自然频率对于性能的影响；

5.利用SIMULINK建立方框图仿真模型，进行阶跃响应实验，学会使用workspace的数组变量传递，使用命令plot(X,Y)画出阶跃响应图。

三、实验过程

1.编写m文件，使用命令sys=tf(num,den)，建立二阶系统的传递函数模型

M文件如下：

clear;

clc;

num=[1];

den=[1 2 1];

sys=tf(num,den)

运行结果：

Transfer function:

-------------

s^2 + 2 s + 1

2.编写m文件，使用命令impulse(sys)，画出二阶系统在不同阻尼比下的脉冲响应曲线簇

M文件如下：

clear;

clc;

k=1;

xi=[0.1 0.4 0.8 1 5 8];

wn=1;

for i=1:length(xi);

sys=tf([k*wn^2],[1 2*xi(i)*wn wn^2]);

impulse(sys);

hold on;

end

hold off

grid

运行结果：

3.编写m文件，使用命令step(sys)，画出二阶系统在不同阻尼比下的阶跃响应曲线簇M文件如下：

clear;

clc;

k=1;

xi=[0.1 0.4 0.8 1 5 8];

wn=1;

for i=1:length(xi);

sys=tf([k*wn^2],[1 2*xi(i)*wn wn^2]);

step(sys);

hold on;

end

hold off

grid

运行结果：

4.根据阶跃响应曲线，记录不同阻尼比下的时域性能指标，列表写出实验报告，并分析阻尼比和无阻尼自然频率对于性能的影响

利用时域响应特性函数function [tr,tp,mp,ts,td]=texing(sys,xi,m,n)求得系统在不同阻尼比xi下阶跃响应的时域特性指标（texing函数见附录）。

峰值时间tp/s，最大超调量mp，上升时间tr/s，调整时间ts/s，延迟时间td/s

M文件如下：

clear;

clc;

k=1;

xi=[0.1 0.4 0.8 1 5 8];

wn=1;

for i=1:length(xi);

sys=tf([k*wn^2],[1 2*xi(i)*wn wn^2]);

step(sys);

hold on;

[tr(i),tp(i),mp(i),ts(i),td(i)]=texing(sys,xi(i),0.02,1);

end

hold off

grid

xi,tr,tp,mp,ts,td

运行结果：

表一不同阻尼比下的时域性能指标

角频率wn下阶跃响应的时域特性指标(xi=0.5)

M文件如下：

clear;

clc;

k=1;

wn=1:5;

xi=0.5;

for i=1:length(wn);

sys=tf([k*wn(i)^2],[1 2*xi*wn(i) wn(i)^2]);

step(sys);

hold on;

[tr(i),tp(i),mp(i),ts(i),td(i)]=texing(sys,xi,0.02,1);

end

hold off

grid

xi,tr,tp,mp,ts,td

运行结果：

表二不同无阻尼自振角频率wn下阶跃响应的时域特性指标(xi=0.5)

5.利用SIMULINK建立方框图仿真模型，进行阶跃响应实验，学会使用workspace的数组变量传递，使用命令plot(X,Y)画出阶跃响应图。

幅值为1的阶跃输入下二阶系统

s2s1

的仿真模型方框图如下：

运行结果：

Scope输出

阶跃响应曲线：

plot(tout,yout)；

四、实验结果与性能分析

稳定性分析：由表一可以看出最大超调量mp随着阻尼比的增加而减小，系统趋于稳定。所以系统的阻尼比越大稳定性也越好。由表二可以看出无阻自然振荡角频率wn的值并不会影响系统的稳定性。

快速性分析：随着阻尼比xi的增大，上升时间tr，峰值时间tp和延迟时间td也随之增大。系统的快速性下降。wn越大，上升时间tr，峰值时间tp，调整时间ts和延迟时间td都减少，快速性越好。

在设计二阶系统时，一般取作为0.707为最佳阻尼比。这是因为此时ts不仅小，而且mp也并不大。

综上讨论，可以看出，欲使二阶系统具有满意的动态性能指标，必须选择合适的阻尼比和无阻尼自然振荡频率。wn提高，可以提高二阶系统的响应速度。xi增大，可以提高系统的平稳性，即降低超调量mp，但会增大上升时间tr和峰值时间rp。系统的响应速度与平稳性之间往往是存在矛盾的。因此，既要提高系统的平稳性，又要系统具有一定的响应速度，那就只有选择合适的阻尼比和无阻尼自然振荡频率才能实现。往往采用的是折衷处理方法。

实验二：比较二阶系统在不同阻尼比下的频率特性

一、实验目的

1.熟悉MA TLAB软件环境，学会编写matlab文件（***.m）和SIMULINK建模，进行频率响应与频率特性分析。

二、实验要求

1.编写m文件，使用命令sys=tf(num,den)，建立二阶系统的传递函数模型；

2.编写m文件，使用命令bode(sys)，画出二阶系统在不同阻尼比下的BODE频率曲线簇；

3.编写m文件，使用命令nyquist(sys)，画出二阶系统在不同阻尼比下的NYQUIST曲线簇；

4.编写m文件，使用[Re,Im,Pa]=bode(sys,w)计算频率特性函数，并用plot(X,Y)画出某个二阶系统的实频、虚频、幅频、相频特性4分图；

5.根据频率特性曲线，记录不同阻尼比下的频率性能指标，列表写出实验报告，并分析阻尼比和无阻尼自然频率对于性能的影响；

6.利用SIMULINK建立方框图仿真模型，进行频率响应实验，学会workspace的数组变量传递，使用命令plot(X,Y)画出频率响应图。

三、实验过程

四、实验结果与性能分析

1.编写m文件，使用命令sys=tf(num,den)，建立二阶系统的传递函数模型

2.编写m文件，使用命令bode(sys)，画出二阶系统在不同阻尼比下的BODE频率曲线簇

M文件如下：

clear;

clc;

k=10;

xi=[0.2,0.7,1,2,7];

wn=1;

for i=1:5;

sys1=tf([k*wn^2],[1 2*xi(i)*wn wn^2]);

bode(sys1);

hold on;

end

grid

运行结果：

3.编写m文件，使用命令nyquist(sys)，画出二阶系统在不同阻尼比下的NYQUIST曲线簇M文件如下：

clear;

clc;

k=10;

xi=[0.2,0.7,1,2,7];

wn=1;

for i=1:5;

sys1=tf([k*wn^2],[1 2*xi(i)*wn wn^2]);

nyquist(sys1);

hold on;

end

grid

运行结果：

4.编写m文件，使用[Re,Im,Pa]=bode(sys,w)计算频率特性函数，并用plot(X,Y)画出某个二阶系统的实频、虚频、幅频、相频特性4分图

M文件如下：

clear;

clc;

k=10;

xi=[0.2,0.7,1,2,7];

wn=1;

for i=1:5;

sys1=tf([k*wn^2],[1 2*xi(i)*wn wn^2]);

[mag,phase,w]=bode(sys1);

%求系统的幅频特性

hold all

subplot(2,2,1);

semilogx(w,20*log10(mag(:)));

grid

title('A-\omega');

ylabel('magnitude(dB)');

xlabel('\omega(rad/sec)');

%求系统的相频特性

hold all

subplot(2,2,2);

semilogx(w,phase(:))

grid

title('P-\omega');

ylabel('phase(deg)');

xlabel('\omega(rad/sec)');

%求系统的虚部特性

hold all

subplot(2,2,3);

semilogx(w,20*log10(mag(:)).*sin(phase(:)*pi/180)) grid

title('V-\omega');

ylabel('V(w)');

xlabel('\omega(rad/sec)');

%求系统的实部特性

hold all

subplot(2,2,4);

semilogx(w,20*log10(mag(:)).*cos(phase(:)*pi/180)) grid

title('U-\omega');

ylabel('U(w)');

xlabel('\omega(rad/sec)');

end

运行结果：

根据频率特性曲线，记录不同阻尼比下的频率性能指标，列表写出实验报告，并分析阻尼比和无阻尼自然频率对于性能的影响

M文件如下：

clear;

clc;

k=10;

xi=[0.2,0.7,1,2,7];

wn=1;

for i=1:5;

sys=tf([k*wn^2],[1 2*xi(i)*wn wn^2]);

[gm(i),pm(i),wcg(i),wcp(i)]=margin(sys);

end

gm,pm,wcg,wcp

%幅值裕量gm，相位裕量pm，相位穿越频率wcg，幅值穿越频率wcp

运行结果：

根据频率特性曲线，记录不同无阻尼自振角频率wn下的频率性能指标（xi=0.7）

M文件如下：

clear;

clc;

k=10;

wn=1:5;

xi=0.7;

for i=1:length(wn);

sys=tf([k*wn(i)^2],[1 2*xi*wn(i) wn(i)^2]);

[gm(i),pm(i),wcg(i),wcp(i)]=margin(sys);

end

gm,pm,wcg,wcp

%幅值裕量gm，相位裕量pm，相位穿越频率wcg，幅值穿越频率wcp

运行结果：

与实验结果可以看出，阻尼比xi增加二阶系统的相位裕度pm也随之增大，系统的稳定性提高，但系统的快速性却会降低。阻尼比一定时，wn的增大会增大幅值穿越频率wcp，加快系统的响应速度。所以再设计二阶系统时，既要提高系统的平稳性，又要系统具有一定的响应速度，那就只有选择合适的阻尼比和无阻尼自然振荡频率才能实现。

6.利用SIMULINK建立方框图仿真模型，进行频率响应实验，学会workspace的数组变量传递，使用命令plot(X,Y)画出频率响应图。

幅值为1的sine输入下的二阶系统

s2s1

的仿真模型方框图为：

运行结果：

频率响应曲线：

plot(tout,yout)

附录：

texing函数：

function [tr,tp,mp,ts,td]=texing(sys,xi,m,n)

%求系统时域特性函数

%系统传递函数sys，阻尼比xi，允许误差m，输入信号类型n（n=1时为阶跃输入，否则为脉冲输入）

%峰值时间tp，最大超调量mp，上升时间tr，调整时间ts，延迟时间td

%编写于2012.11.20

if n==1;

[y,t]=step(sys);

else

[y,t]=impulse(sys);

end

[Y,k]=max(y);

c=dcgain(sys); %系统稳态值

tp=t(k); %峰值时间tp

mp=0;

%求上升时间tr

if xi<=0;

disp('error.系统不稳定');

elseif 0

i=1;

while y(i)

i=i+1;

end

tr=t(i);

mp=Y-c; %最大超调量mp

else

i=1;

j=1;

while y(i)>0.1*c

i=i+1;

end

t1=t(i);

while y(j)<0.9*c

j=j+1;

end

t2=t(j);

tr=t2-t1;

end

%求调整时间ts,允许误差为m i=length(t);

while (1-m)*c

end

ts=t(i);

%求延迟时间td

i=1;

while y(i)<0.5*c

i=i+1;

end

td=t(i);

return

《控制工程基础》习题答案(燕山大学,第二版)

控制工程基础习题解答第一章 1-1．控制论的中心思想是什么？简述其发展过程。维纳（N.Wiener）在“控制论——关于在动物和机器中控制和通讯的科学”中提出了控制论所具有的信息、反馈与控制三个要素，这就是控制论的中心思想控制论的发展经历了控制论的起步、经典控制理论发展和成熟、现代控制理论的发展、大系统理论和智能控制理论的发展等阶段。具体表现为： 1．1765年瓦特（Jams Watt）发明了蒸汽机，1788年发明了蒸汽机离心式飞球调速器，2．1868年麦克斯威尔（J.C.Maxwell）发表“论调速器”文章；从理论上加以提高，并首先提出了“反馈控制”的概念； 3．劳斯（E.J.Routh）等提出了有关线性系统稳定性的判据 4．20世纪30年代奈奎斯特（H.Nyquist）的稳定性判据，伯德（H.W.Bode）的负反馈放大器； 5．二次世界大仗期间不断改进的飞机、火炮及雷达等，工业生产自动化程度也得到提高； 6．1948年维纳（N.Wiener）通过研究火炮自动控制系统，发表了著名的“控制论—关于在动物和机器中控制和通讯的科学”一文，奠定了控制论这门学科的基础，提出了控制论所具有的信息、反馈与控制三要素； 7．1954年钱学森发表“工程控制论” 8．50年代末开始由于技术的进步和发展需要，并随着计算机技术的快速发展，使得现代控制理论发展很快，并逐渐形成了一些体系和新的分支。 9．当前现代控制理论正向智能化方向发展，同时正向非工程领域扩展（如生物系统、医学系统、经济系统、社会系统等）， 1-2．试述控制系统的工作原理。控制系统就是使系统中的某些参量能按照要求保持恒定或按一定规律变化。它可分为人工控制系统（一般为开环控制系统）和自动控制系统（反馈控制系统）。人工控制系统就是由人来对参量进行控制和调整的系统。自动控制系统就是能根据要求自动控制和调整参量的系统，系统在受到干扰时还能自动保持正确的输出。它们的基本工作原理就是测量输出、求出偏差、再用偏差去纠正偏差。 1-3．何谓开环控制与闭环控制？开环控制：系统的输出端和输入端之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响。系统特点：系统简单，容易建造、一般不存在稳定性问题，精度低、抗干扰能力差。闭环控制：系统的输出端和输入端存在反馈回路，输出量对控制作用有直接影响。闭环的反馈有正反馈和负反馈两种，一般自动控制系统均采用负反馈系统，闭环控制系统的特点：精度高、抗干扰能力强、系统复杂，容易引起振荡。 1-4．试述反馈控制系统的基本组成。反馈控制系统一般由以下的全部或部分组成（如图示）： 1．给定元件：主要用于产生给定信号或输入信号

电大机电控制工程基础网络形考任务精选

一、判断题（共20道，每题2分） 1 题干频率特性是线性系统在单位阶跃函数作用下的输出响应。选择一项：对错? 2 题干二阶振荡环节低频渐近线为0分贝线，高频渐近线为斜率为20dB/dec的直线。选择一项：对错? 3 题干一阶惯性环节的转折频率为1/T。选择一项：对? 错 4 题干积分环节的对数相频特性为+90°的直线。选择一项：对错? 5 题干对数幅频特性的渐近线与精确曲线相比，最大误差发生在转折频率处。选择一项：对? 错

6 题干传递函数的极点和零点均在s平面左半平面的系统为最小相位系统。选择一项：对? 错 7 题干控制系统的稳定性和系统自身的结构和参数及外输入有关。选择一项：对错? 8 题干最小相位系统的对数幅频特性和对数相频特性是一一对应的。选择一项：对? 错 9 题干比例环节的幅相特性是平面实轴上的一个点。选择一项：对? 错 10 题干（，和填空题60互斥）比例环节稳态正弦响应的振幅是输入信号的K倍，且响应与输入同相位。选择一项：对? 错 11 题干积分环节的幅值与ω成正比，相角恒为90°。

选择一项：对错? 12 题干二阶振荡环节的对数幅频特性的低频段渐近线是一条-20dB/dec的直线，高频段渐近线是一条斜率为-40dB/dec的直线。选择一项：对错? 13 题干系统对数幅频特性的高频段具有较大的斜率，可增强系统的抗高频干扰能力。选择一项：对? 错 14 题干时滞环节不影响系统的幅频特性，但会影响系统的相频特性。选择一项：对? 错 15 题干二阶振荡环节的输出信号相位始终是滞后输入，滞后的极限为90°。选择一项：对错? 16 题干（与单选第22小题互斥，）PI校正是相位超前校正。选择一项：对

《控制工程基础》王积伟_第二版_课后习题解答(完整)

第一章 3 解：1)工作原理：电压u2反映大门的实际位置，电压u1由开（关）门开关的指令状态决定，两电压之差△u＝u1－u2驱动伺服电动机，进而通过传动装置控制大门的开启。当大门在打开位置，u2＝u 上：如合上开门开关，u1＝u 上，△u＝0，大门不动作；如合上关门开关，u1＝u 下，△u<0，大门逐渐关闭，直至完全关闭，使△u＝0。当大门在关闭位置，u2＝u 下：如合上开门开关，u1＝u 上，△u>0，大门执行开门指令，直至完全打开，使△u＝0；如合上关门开关，u1＝u 下，△u＝0，大门不动作。 2)控制系统方框图 4 解：1)控制系统方框图

2)工作原理： a)水箱是控制对象，水箱的水位是被控量，水位的给定值h ’由浮球顶杆的长度给定，杠杆平衡时，进水阀位于某一开度，水位保持在给定值。当有扰动（水的使用流出量和给水压力的波动）时，水位发生降低（升高），浮球位置也随着降低（升高），通过杠杆机构是进水阀的开度增大（减小），进入水箱的水流量增加（减小），水位升高（降低），浮球也随之升高（降低），进水阀开度增大（减小）量减小，直至达到新的水位平衡。此为连续控制系统。 b) 水箱是控制对象，水箱的水位是被控量，水位的给定值h ’由浮球拉杆的长度给定。杠杆平衡时，进水阀位于某一开度，水位保持在给定值。当有扰动（水的使用流出量和给水压力的波动）时，水位发生降低（升高），浮球位置也随着降低（升高），到一定程度后，在浮球拉杆的带动下，电磁阀开关被闭合（断开），进水阀门完全打开（关闭），开始进水（断水），水位升高（降低），浮球也随之升高（降低），直至达到给定的水位高度。随后水位进一步发生升高（降低），到一定程度后，电磁阀又发生一次打开（闭合）。此系统是离散控制系统。 2-1解：（c ）确定输入输出变量（u1，u2） 22111R i R i u += 222R i u = ?-= -dt i i C u u )(1 1221 得到：11 21221222 )1(u R R dt du CR u R R dt du CR +=++ 一阶微分方程（e ）确定输入输出变量（u1，u2） ?++=i d t C iR iR u 1 211 R u u i 2 1-=

机电控制工程基础-形考册答案1

《机电控制工程基础》第一章形成性考核册作业习题答案一、简答1．什么是自动控制？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可归结为稳定性；准确性和快速性。 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？反馈控制系统是指负反馈。 5．什么是反馈？什么是正反馈？什么是负反馈？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。 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。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

控制工程基础习题答案(1章)

第一章 1．试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点。开环控制系统具有一些特点，如系统结构比较简单、成本低、响应速度快、工作稳定，但是，当系统输出量有了误差无法自动调整。因此，如果系统的干扰因素和元件特性变化不大，或可预先估计其变化范围并可预先加以补偿时，采用开环控制系统具有一定的优越性，并能达到相当高的精度。闭环控制系统的优点是，当系统的元件特性发生变化或出现干扰因素时，引起的输出量的误差可以自动的进行纠正，其控制精度较高。但由于控制系统中总有贮能元件存在，或在传动装置中存在摩擦、间隙等非线性因素的影响，如果参数选择不适当将会引起闭环控制系统振荡，甚至不能工作。因此，控制精度和稳定性之间的矛盾，必须通过合理选择系统参数来解决。另外，一般说来，闭环控制系统的结构复杂，相对于开环系统成本高。 2．试列举几个日常生活中的开环和闭环控制系统，并说明它们的工作原理。

3．图1-15所示是水箱液位控制系统。试说明其工作原理，找出输入量、输出量、扰动量及被控对象，并绘制出职能方框图。图1-15 解：图1-15所示是水箱液位控制系统，控制目的是保证液面高度不变。当出水截门打开时，水箱水位下降，通过浮子反馈实际液面高度，并与希望的液面高度比较，得出液面偏差，经过杠杆使阀门（锥塞）开大，液面上升；达到控制水位后，阀门关闭，从而保持液面高度不变。这是一个具有负反馈的闭环控制系统。输入量（控制量）：希望的液面高度输出量（被控制量）：实际液面高度扰动量：流量的变化（出水截门打开导致的流量的变化）被控对象：水箱

4. 图1-16所示是仓库大门垂直移动开闭的自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理。解: 当合上开门开关时，电位器桥式测量电路产生偏差电压，经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，使大门向上提起。与此同时，与大门连在一起的电位器点刷上移，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，开门开关自动断开。反之，当合上关门开关时，伺服电动机反向转动，带动绞盘使大门关闭。从而实现了远距离自动控制大门开闭的要求。图1-16 题4图仓库大门垂直移动开闭的自动控制系统职能方框图

北航《机电控制工程基础》在线作业二满分答案

北航《机电控制工程基础》在线作业二一、单选题（共 20 道试题，共 40 分。） 1. 人为地给系统施加某种测试信号，记录其输出响应，并用适当地数学模型逼近的方法又称为（）。 A. 最优控制 B. 系统辨识 C. 系统分析 D. 自适应控制 -----------------选择：B 2. 二阶系统的传递函数G(s)=5/(s2+2s+5)，则该系统是（）。 A. 临界阻尼系统 B. 欠阻尼系统 C. 过阻尼系统 D. 零阻尼系统 -----------------选择：B 3. 若已知某串联校正装置的传递函数为G(s)=(s+1)/(10s+1)，则它是（）装置。 A. 反馈校正 B. 相位超前校正 C. 相位滞后-超前校正 D. 相位滞后校正 -----------------选择：D 4. 若系统的闭环传递函数为φ(s)=1000/(s2+34.5s+1000)，则峰值时间为（）。 A. 0.2 B. 0.25 C. 0.12 D. 0.5 -----------------选择：C 5. 就连续系统和离散系统的分析工具而言，以下说法正确的是（）。 A. 二者均以拉氏变换为分析工具 B. 连续系统以拉氏变换为分析工具，离散系统以z变换为分析工具 C. 连续系统以z变换为分析工具，离散系统以拉氏变换为分析工具 D. 二者均以z变换为分析工具 -----------------选择：B 6. 由系统结构、输入外作用形式和类型所产生的稳态误差称为（）。 A. 结构性稳态误差 B. 附加稳态误差 C. 原理性稳态误差 D. 以上均不正确 -----------------选择：C

控制工程基础考试重点

1试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点。答：优点：开环控制系统无反馈回路，结构简单，成本较低。缺点：控制精度低，容易受到外界干扰，输出一旦出现误差无法补偿。 2 说明负反馈的工作原理及其在自动控制系统中的应用。答：测量元件检测被控物理量，并将其反馈回来，通过给比较元件与给定信号进行比较，产生偏差信号。再通过放大元件将偏差信号进行放大，以足够的功率来推动执行元件去控制被控对象，从而调节和控制系统，使被控量以一定的精度符合或等于期望值。 3 控制系统有哪些基本组成元件？这些元件的功能是什么？答：反馈控制系统是由各种结构不同的元件组成的。一个系统必然包含被控对象和控制装置两大部分，而控制装置是由具有一定职能的各种基本元件组成的。在不同系统中，结构完全不同的元件却可以具有相同的职能，因此，将组成系统的职能元件按职能分类主要有以下几给定元件：用于给出输入信号的环节以确定被控对象的目标值（或称给定值）。测量元件：用于检测被控量，通常出现在反馈回路中。比较元件：用于把测量元件检测到的实际输出值经过变换与给定元件给出的输入值进行比较，求出它们之间的偏差。放大元件：用于将比较元件给出的偏差信号进行放大，以足够的功率来推动执行元件去控制被控对象。执行元件：用于直接驱动被控对象，使被控量发生变化。校正元件：亦称补偿元件，它是在系统基本结构基础上附加的元部件，参数可灵活调整，以改善系统的性能。 5对自动控制系统基本的性能要求是什么？最首要的要求是什么？答：基本性能要求：稳、快、准。最首要的要求是稳。 1什么是时间响应？时间响应由哪两部分组成？各部分的定义是什么？答：系统在外加作用(输入) 激励下，其输出量随时间变化的函数关系称之为系统的时间响应，通过对时间响应的分析可揭示系统本身的动态特性。任一系统的时间响应都是由瞬态响应和稳态响应两部分组成。瞬态响应：系统受到外加作用激励后，从初始状态到最终状态的响应过程称为瞬态响应。稳态响应：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动态性能，而稳态响应偏离系统希望值的程度可用来衡量系统的精确程度。 2 统稳定性的定义是什么？答：一个控制系统在实际应用中，当受到扰动作用时，就要偏离原来的平衡状态，产生初始偏差。所谓控制系统的稳定性，就是指当扰动消失之后，系统从初始偏差恢复到原平衡状态3 一个系统稳定的充分和必要条件是什么？答：系统特征方程的全部根都具有实部。或者说，闭环传递函数的全部极点均在s 平面的左半部。 4 什么是系统的频率特性？答：当不断改变输入的正弦波频率（由0 变化到无穷大）时，该幅值比和相位差随频率的变化情况称为系统的频率特性

控制工程基础考试试题

清华大学本科生考试试题专用纸考试课程控制工程基础（A卷） 2006 年 6月 14日1. 设有一个系统如图1所示，k1=1000N/m, k2=2000N/m, D=10N/(m/s)，当系统受到输入信号的作用时，试求系统的稳态输出。(15分) 图1 2. 设一单位反馈系统的开环传递函数为现有三种串联校正装置，均为最小相位的，它们的对数幅频特性渐近线如图2所示。若要使系统的稳态误差不变，而减小超调量，加快系统的动态响应速度，应选取哪种校正装置？系统的相角裕量约增加多少？(10分)

(a) (b) (c) 图2 3. 对任意二阶环节进行校正，如图3，如果使用PD控制器，K P, K D均为实数，是否可以实现闭环极点的任意配置？试证明之。(15分) 图3 4. 一个未知传递函数的被控系统，先未经校正，构成单位反馈闭环。经过测试，得知闭环系统的单位阶跃响应如图4所示。是多少？(5分) 问：(1) 系统的开环低频增益K (2) 如果用主导极点的概念用低阶系统近似该系统，试写出其近似闭环传递函数；(5分) （3）如果采用PI形式的串联校正，K 在什么范围内时，对原 I 开环系统相位裕量的改变约在之间？(5分)

图4 5．已知计算机控制系统如图所示，采用数字比例控制，其中K>0。设采样周期T=1s 图5 （1）试求系统的闭环脉冲传递函数； (5分) （2）试判断系统稳定的K值范围； (5分) （3）当系统干扰时，试求系统由干扰引起的稳态误差。 (5分) 6．针对本学期直流电动机位置伺服系统教学实验，基本原理图见图6，其中，电枢控制式直流电动机电枢电阻为1.7Ω，电感为3.7mH，反电势系数Ce为0.2 13V/(rad/s)，力矩系数Cm为0.213Nm/A，等效到电动机轴上的总转动惯量为3 =470KΩ，α=0.9，速度调节器传递函数为6，电流调节器传递 92×10-6Nms2，设R 2

机电控制工程基础第4次作业

机电控制工程基础第4次作业第6章一、判断 1．PI 校正为相位滞后校正。 2．系统如图所示，)(s G c 为一个并联校正装置，实现起来比较简单。 3．系统校正的方法，按校正装置在系统中的位置和连接形式区分，有串联校正、并联(反馈)校正和前馈（前置）校正三种。 4．按校正装置G c (s)的物理性质区分，又有相位超前(微分)校正，相位滞后(积分)校正，和相位滞后—超前(积分-微分)校正。 5．相位超前校正装置的传递函数为Ts aTs s G c ++= 11)(，系数a 大于1。 6．假设下图中输入信号源的输出阻抗为零，输出端负载阻抗为无穷大，则此网络一定是一个无源滞后校正网络。 7．下图中网络是一个无源滞后校正网络。 8．下图所示为一个系统的开环对数幅频特性，该系统是稳定的。

0.010.10.510 20 -60 -0 L () L ωd B ?020 γ=-90 -180 -ω ω 6040 20 1 20 -40 -1 .2) (ω? 9．利用相位超前校正，可以增加系统的频宽，提高系统的快速性，但使稳定裕量变小。 10．滞后－超前校正环节的传递函数的一般形式为：) 1)(1() 1)(1()(2121s T s T s aT s bT s G c ++++=，式中a >1，b <1且b T 1>a T 2。二、已知某单位反馈系统开环传递函数为) 12(10 )(0+= s s s G ,校正环节为 ) 12.0)(1100() 12)(110()(++++= s s s s s G c 绘制其校正前和校正后的对数幅频特性曲线以及校正环节图形与校正后的相角裕量?)(=c ωγ 三、什么是PI 校正？其结构和传递函数是怎样的？四、某单位负反馈系统的结构图如图所示。要求校正后系统在r(t)=t 作用下的稳态误差e ss ≤0.01，相位裕量γ≥45о ，试确定校正装置的传递函数

控制工程基础课程考核知识点.

《控制工程基础》课程考核知识点：第1章绪论考核知识点：（一）机械工程控制的基本含义 1.控制论与机械工程控制的关系； 2.机械工程控制的研究对象。（二）系统中信息、信息传递、反馈及反馈控制的概念 1.系统信息的传递、反馈及反馈控制的概念； 2.系统的含义及控制系统的分类。第2章控制系统的数学模型考核点：（一）数学模型的概念 1.数学模型的含义； 2.线性系统含义及其最重要的特征——可以运用叠加原理； 3.线性定常系统和线性时变系统的定义； 4.非线性系统的定义及其线性化方法。（二）系统微分方程的建立 1.对于机械系统，运用达朗贝尔原理建立运动微分方程式； 2对于电气系统运用克希霍夫电流定律和克希霍夫电压定律，建立微分方程式； 3.简单液压系统微分方程式的建立。（三）传递函数 1.传递函数的定义； 2.传递函数的主要特点：（1）传递函数反映系统本身的动态特性，只与本身参数和结构有关，与输入无关；（2）对于物理可实现系统，传递函数分母中S的阶数必不少于分子中S的阶次；（3）传递函数不说明系统的物理结构，不同的物理系统只要它们的动态特性相同，其传递函数相同； 3.传递函数零点和极点的概念。（四）方块图及系统的构成 1.方块图的表示方法及其构成； 2.系统的构成（1）串联环节的构成及计算；（2）并联环节的构成及计算；（3）反馈环节的构成及计算； 3.方块图的简化法则

（1）前向通道的传递函数保持不变；（2）各反馈回路的传递函数保持不变； 4.画系统方块图及求传递函数步骤。（五）机、电系统的传递函数 1.各种典型机械网络传递函数的计算及表示方法； 2.各种典型电网络及电气系统传递函数的计算及表示方法； 3.加速度计传递函数计算； 4.直流伺服电机驱动进给系统传递函数计算。 . 第3章控制系统的时域分析考核知识点：（一）时间响应 1.时间响应的概念； 2.瞬态响应和稳态响应的定义。（二）脉冲响应函数 1.脉冲响应函数的定义； 2.脉冲响应函数与传递函数的关系； 3.如何利用脉冲响应函数求系统在任意输入下的响应。（三）一阶系统的时间响应 1.一阶系统的传递函数及其增益和时间常数的计算； 2.一阶系统的单位脉冲响应函数计算； 3.一阶系统的单位阶跃响应函数计算； 4.一阶系统的单位斜坡响应函数计算。（四）二阶系统的时间响应 1.二阶系统的传递函数及其无阻尼自然频率、阻尼自然频率和阻尼比的计算； 2.二阶系统特征方程及临界阻尼系数的含义； 3.二阶系统特征方程根的分布； 4.欠阻尼下的单位阶跃响应； 5.临界阻尼下的单位阶跃响应； 6.过阻尼下的单位阶跃响应； 7.阻尼比、无阻尼自然频率与响应位曲线的关系； 8.不同阻尼比下的单位脉冲响应。（五）三阶和高阶系统的时间响应主导极点的概念及其对响应的关系。（六）瞬态响应的性能指标 1.瞬态响应的性能指标定义； 2.二阶系统的瞬态响应指标的计算； 3.二阶系统的阻尼比、无阻尼自然频率与各性能指标间的关系。稳定性：（七）控制系统的稳定性 1.稳定性的概念； 2.判别系统稳定性的基本准则，即系统稳定性的必要和充分条件；

过程控制工程基础习题及答案

西南科技大学成教学院德阳教学点《自动化仪表与过程控制》练习题及参考答案班级：姓名：学号：成绩：一、填空题 1、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送等环节组成。 2、仪表的精度等级又称准确度级，通常用引用误差作为判断仪表精度等级的尺度。 3、过程控制系统动态质量指标主要有衰减比n 、超调量°和过渡过程时间t s；静态质量指标有稳态误差e ss。 4、真值是指被测变量本身所具有的真实值，在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。 5、根据使用的能源不同，调节阀可分为气动调节阀、电动调节阀禾口液动调节阀三大类。 6、过程数学模型的求取方法一般有机理建模、试验建模和混合建模。 7、积分作用的优点是可消除稳态误差（余差），但引入积分作用会使系统稳定性下降。 8在工业生产中常见的比值控制系统可分为单闭环比值控制、双闭环比值控制和变比值控制三种。 9、Smith预估补偿原理是预先估计出被控过程的数学模型，然后将预估器并联在被控过程上，使其对过程中的纯滞后进行补偿。 10、随着控制通道的增益K o的增加，控制作用增强，克服干扰的能力最大，系统的余差减小，最大偏差减小。 11、从理论上讲，干扰通道存在纯滞后，不影响系统的控制质量。 12、建立过程对象模型的方法有机理建模和系统辨识与参数估计___ 。 13、控制系统对检测变送环节的基本要求是、迅速和H

14、控制阀的选择包括结构材质的选择、口径的选择、流量特性的选择和正反作用的选择。 15、防积分饱和的措施有对控制器的输出限幅、限制控制器积分部分的输出和积分切除法。 16、如果对象扰动通道增益K f增加，扰动作用增强，系统的余差增大，最大偏差增大。 17、在离心泵的控制方案中，机械效率最差的是通过旁路控制。名词解释题 1、衰减比答：衰减比n定义为: B B2 衰减比是衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标。为保证系统足够的稳定程度，一般取衰减比为4:1?10:1。 2、自衡过程答：当扰动发生后，无须外加任何控制作用，过程能够自发地趋于新的平衡状态的性质称为自衡性。称该类被控过程为自衡过程。 3、分布式控制系统答：分布式控制系统DCS,又称为集散控制系统，一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层体系结构、局部网络通信的计算机综合控制系统。 DCS 的设计思想是“控制分散、管理集中”

国家开放大学电大《机电控制工程基础》网络课形考网考作业及答案

国家开放大学电大《机电控制工程基础》网络课形考网考作业及答案 100%通过考试说明：2020年秋期电大把该网络课纳入到“国开平台”进行考核，该课程共有4个形考任务，针对该门课程，本人汇总了该科所有的题，形成一个完整的标准题库，并且以后会不断更新，对考生的复习、作业和考试起着非常重要的作用，会给您节省大量的时间。做考题时，利用本文档中的查找工具，把考题中的关键字输到查找工具的查找内容框内，就可迅速查找到该题答案。本文库还有其他网核及教学考一体化答案，敬请查看。课程总成绩 = 形成性考核×50% + 终结性考试×50% 形考任务1 一、判断题（共20道，每道2分）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。选择一项：对错题目2 反馈控制系统通常是指正反馈。选择一项：对错题目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。选择一项：对错题目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。选择一项：对错题目5 自动控制技不能提高劳动生产率。选择一项：对错题目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。选择一项：对错题目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。选择一项：对错题目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。选择一项：对错题目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。选择一项：对错题目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。选择一项：对错题目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。选择一项：对错题目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。选择一项：对

西安工业大学《控制工程基础》考试题

一、填空题（每题3分，共18分） 1. 某环节的传递函数为()1+=Ts s G ，该环节是（）。 A. 积分环节 B. 微分环节 C. 一阶积分环节 D. 一阶微分环节 2. 对于二阶系统的超调量p M ，以下说法正确的是（）。 A. 只与阻尼比ξ有关 B. 只与自然频率n ω有关 C. 与阻尼比ξ无关 D. 与阻尼比ξ和自然频率n ω都有关 3. 对数幅频特性的渐近线如图所示，它对应的传递函数为（）。 A. s B. 11+s C. s 1 D. 1+s 4. 一阶系统的传递函数为5415+s ，则系统的增益K 和时间常数T 依次为（）。 A. 3.75，1.25 B. 3，0.8 C. 0.8，3 D. 1.25，3.75 5. 图示奈氏图对应的环节为（）。 A. 1+s B. 11+s C. s D. s 1 6. 设系统的特征方程为()0223=++=s s s D ，则该系统（）。 A. 稳定 B. 临界稳定 C. 不稳定 D. 稳定性不确定二、计算 1．已知2321)(t t t f ++=，求f(t)的拉氏变换F(s) 。(6分)

2．已知) 2)(1(1)(++=s s s F ，求原函数f (t )。（6分）三、化简下面的方块图，求传递函数。（10分）四、系统的信号流图如下图所示，求系统的传递函数。（12分）五、证明图（a ）所示的电路系统和图（b ）所示的力学系统是相似系统。（即具有相同形式的数学模型）（10分）（a ）（b ）六、单位反馈控制系统的开环传递函数为()() 39+= s s s G ，试求：（1）系统的闭环传递函数；（2）系统的阻尼比ξ和无阻尼自然频率n ω；

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。

《机电控制工程基础》资料整理

一、不定项选择题 1. 控制系统的基本要求可归结为 D. 稳定性；准确性和快速性。 2. 反馈控制系统一般是指什么反馈？ B. 负反馈 3. 以下控制系统按结构分类正确的是 A. 开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统？ 4. 以下不属于随动系统的是 D. 恒温控制系统。 5. 自动控制技术可以实现以下 A. 极大地提高劳动生产率B. 提高产品的质量C. 减轻人们的劳动强度，使人们从繁重的劳动中解放出来D. 原子能生产，深水作业以及火箭或导弹的制导。 6. 自动控制就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使 A. 生产过程 B. 被控对象的某一物理量准确地按照给定的规律运行或变化。 7. 反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫 C. 正反馈 8. 系统输出全部或部分地返回到输入端，此类系统是 A. 反馈控制系统 B. 闭环控制系统 9. 自动控制系统一般由 A. 控制装置和被控制对象组成。 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出现以下A. 单调过程B. 衰减振荡过程C. 持续振荡过程D. 发散振荡过程 11. 单位斜坡函数的拉氏变换结果是( D. )。 12. 以下属于一阶系统的阶跃响应特点的是 D. 没有超调量？ 13. 阶跃响应从终值的10％上升到终值的90％所需的时间叫 A. 上升时间 14. 劳斯稳定判据能判断什么系统的稳定性？D. 线性定常系统

15. 已知系统闭环传递函数为：则系统的ωn为 C. 2 16. 已知系统闭环传递函数为：则系统的超调σ％为 D. 0.043 17. 二阶系统的临界阻尼比是B. 1 18. 单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是( A. ) 19. 峰值超出终值的百分比叫 B. 超调量 20. 已知系统闭环传递函数为：则系统的ts（5％）是C. 2.1s 21. 在欠阻尼的情况下，二阶系统的单位阶跃响应为 A. 振幅按指数规律衰减的简谐振荡 22. 阶跃响应到达并保持在终值％误差带内所需的最短时间；有时也用终值的％误差带来定义叫 D. 调节时间 23. 阶跃响应第一次达到终值的50％所需的时间叫B. 延迟时间 24. 以下为二阶系统阻尼比，其中一定不稳定的是D. ζ≤0 25. 某二阶系统的特征根为两个互不相等的实数，则该系统的单位阶跃响应曲线有什么特点？A. 单调上升 26. 已知系统闭环传递函数为：则系统的阻尼比ξ为 B. 0.707 27. 阶跃响应越过稳态值达到第一个峰值所需的时间叫C. 峰值时间 28. 时间t满足什么条件时（系统的时间常数为T），一阶系统的阶跃响应值与稳态值之间的当误差为5%～2%。 A. 3T< t<4T

机电控制工程基础作业答案-2

机电控制工程基础第2次作业第3章一、简答 1. 单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是什么？单位斜坡函数的拉氏变换结果是什么？单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果：X r (s)=L[1(t)]=1/s 单位斜坡函数的拉氏变换结果：X r (s)=L[At]=A/s 2 2．什么是极点和零点？如果罗朗级数中有有限多个0z z -的负幂项，且m z z --)(0为最高负幂称0z 是f(z)的m 级极点。 )()()(0z z z z f m ?--=其中)(z ?在0z 解析且)(z ?不等于0，0z 是f(z)的m 级零点。 3. 某二阶系统的特征根为两个互不相等的实数，则该系统的单位阶跃响应曲线有什么特点？该系统的单位阶跃响应曲线动态过程呈现非周期性，没有超调和振荡 4．什么叫做二阶系统的临界阻尼？画图说明临界阻尼条件下二阶系统的输出曲线。当ζ=1时是二阶系统的临界阻尼 5．动态性能指标通常有哪几项？如何理解这些指标？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 ％ 6．劳斯稳定判据能判断什么系统的稳定性？能够判定一个多项式方程在复平面内的稳定性。 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

控制工程基础复习题答案

《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f(t)为输入量，位移y(t)为输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：（2）（1）1阶；（2）2阶；（3）3阶；（4）4阶 2、一阶系统的传递函数为 1 53 +s ；其单位阶跃响应为（ 2）（1）5 1t e -- ；（2）5 33t e -- ；（3）5 55t e - - ；（4）5 3t e - - 3、已知道系统输出的拉氏变换为 () 2 22.20)(n n n s s s Y ωωω++= ,那么系统处于（ 1 ）（1）欠阻尼；（2）过阻尼；（3）临界阻尼；（4）无阻尼 4、下列开环传递函数所表示的系统，属于最小相位系统的是（ 3 ）。 (1) )12)(15(1++-s s s ； (2)s T Ts 111+- （T>0）； (3))13)(12(1+++s s s ；(4) )2)(3(2 -++s s s s 5、已知系统频率特性为 1 51+ωj ，当输入为t t x 2sin )(=时，系统的稳态输出为（ 4 ）（1）)52sin(1 ω-+tg t ；（2） )52sin(1 1 12ωω-++tg t ；（3）)52sin(1 ω--tg t ；（4） )52sin(1 251 12ωω--+tg t 6、已知在零初始条件下，系统的单位阶跃响应为 t t e e t c --+-=221)(，系统的传递函数为（ 1 ）。（1）)2)(1(23)(+++= s s s s G ；（2）)2)(1(2)(+++=s s s s G ；（3）)2)(1(13)(+++=s s s s G ；（4）) 2)(1(3)(++= s s s s G 7、已知在零初始条件下，系统的单位阶跃响应为 t t e e t c --+-=221)(，系统的脉冲响应为（ 1 ）。

机械控制工程基础课后答案

机械控制工程课后答案 1-1机械工程控制论的研究对象与任务是什么? 解机械工程控制论实质上是研究机械一r_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，所经历的由内部的固有特性所决定的整个动态历程;研究这一系统及其输入、输出二者之间的动态关系。机械工程控制论的任务可以分为以下五个方面: (1)当已知系统和输人时，求出系统的输出(响应)，即系统分析。 (2)当已知系统和系统的理想输出，设计输入，即最优控制。 (3)当已知输入和理想输出，设计系统，即最优设计。 (4)当系统的输人和输出己知，求系统的结构与参数，即系统辨识。 (5)输出已知，确定系统，以识别输入或输入中的有关信息，即滤波与预测。 1.2 什么是反馈?什么是外反馈和内反馈? 所谓反馈是指将系统的输出全部或部分地返送回系统的输入端，并与输人信号共同作用于系统的过程，称为反馈或信息反馈。所谓外反馈是指人们利用反馈控制原理在机械系统或过程中加上一个人为的反馈，构成一个自动控制系统。所谓内反馈是指许多机械系统或过程中存在的相互藕合作用，形成非人为的“内在”反馈，从而构成一个闭环系统。 1.3 反馈控制的概念是什么?为什么要进行反馈控制? 所谓反馈控制就是利用反馈信号对系统进行控制。在实际中，控制系统可能会受到各种无法预计的干扰。为了提高控制系统的精度，增强系统抗干扰能力，人们必须利用反馈原理对系统进行控制，以实现控制系统的任务。 1.4闭环控制系统的基本工作原理是什么? 闭环控制系统的基本工作原理如下: (1)检测被控制量或输出量的实际值; (2)将实际值与给定值进行比较得出偏差值; (3)用偏差值产生控制调节作用去消除偏差。这种基于反馈原理，通过检测偏差再纠正偏差的系统称为闭环控制系统。通常闭环控制系统至少具备测量、比较和执行三个基本功能。 1.5对控制系统的基本要求是什么? 对控制系统的基本要求是稳定性、准确性和快速性。稳定性是保证控制系统正常工作的首要条件。稳定性就是指系统动态过程的振荡倾向及其恢复平衡状态的能力。准确性是衡量控制系统性能的重要指标。准确性是指控制系统的控制精度，一般用稳态误差来衡量。快速性是指当系统的输出量与输入量之间产生偏差时，系统消除这种偏差的快慢程度。

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