| 显示联大系统河南理工大学-机械设计制造及其自动化-机械工程控制基础所有答案 |
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系统如图5所示，r(t)=1(t)为单位阶跃函数，试求：1系统的阻尼比ξ和无阻尼自然频率ωn。
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答案是：1型示统 开环增益为4
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一个未知传递函数的被控系统，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2所示。问：（1）系统的开环低频增益K是多少？（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；
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答案是：0.1
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设有如图所示的反馈控制系统，试求根据劳斯判据确定传递函数K值的取值范围
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答案是：=
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已知某系统是单位负反馈系统，其开环传递函数Gk=10/5s+1,则该系统在单位脉冲、单位阶跃和单位恒速信号作用下的ess分别是多少？
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答案是：稳定
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某系统如下图所示，试求其无阻尼自然频率ωn,阻尼比ξ，超调量6%，峰值时间tp，调整时间ts(△=0.02）。
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答案是：100
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已知单位负反馈系统的开环传递函数如下：Gk(s)=100/s(s+2)求：（1）是确定系统的型次v和开环增益K；
（2）试求输入为r(t)=1+3t时，系统的稳态误差。
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答案是：5I1.33
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设系统的闭环传递函数为Gc(s)=ω2n/s2+2sωns+ω2n,试求最大超调量%=5%，峰值时间tp=2秒的闭环传递函数的参数 和ωn的值。
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答案是：2.17
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试用欧拉方程推导单位正弦函数的拉普拉斯变换。
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答案是：sinw jwt s—jw s+jw
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设系统的闭环传递函数为Gc(s)=ω2n/s2+2sωns+ω2n,试求最大超调量%=9.6%，峰值时间tp=0.2秒的闭环传递函数的参数 和ωn的值。
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答案是：19.6
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设系统特征方程为2S3+4s2+6s+1=0,试用劳斯-赫尔微茨稳定判据别该系统的稳定性。
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答案是：不稳定
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设系统特征方程为S4+6S3+12S2+10s+3=0,试用劳斯-赫尔微茨稳定判据别该系统的稳定性。
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答案是：不稳定
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设系统特征方程为s4+2s3+3s2+4s+5=0，试用劳斯-赫尔微茨稳定判据别系统的稳定性。
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答案是：0I20
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已知单位负反馈系统的开环传递函数如下：GK(s)=20/(0.2s+1)(0.1+1)求：试确定系统的型次V和开环增益K；
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答案是：2I100
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已知单位负反馈系统的开环传递函数如下：GK(s)=2/s2(s+0.2)(s+0.2)求：试确定系统的型次和开环增益K；
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答案是：1I58
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什么是控制系统的零点、极点？它们对控制系统有何影响？
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答案是：系统的传递函数G(s)是以复变量s作为自变量的函数。通过因式分解后，传递函数G(s)可以写成如下的一般形式：当s=zj(j=1,2,…,m)时，均能使传递函数G(s)＝0，称z1,z2,…,zm为传递函数G(s)的零点。当s=pi(i=1,2,…,n)时，均能使传递函数G(s)的分母等于零，称p1,p2,…,pn为传递函数G(s)的极点。极点性质决定系统是否稳定；零点对系统的稳定性没有影响，但它对瞬态响应曲线的形状有影响。
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什么是瞬态响应？
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答案是：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。也称为动态响应，反映了控制系统的稳定性和快速性。
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什么是程序控制系统？
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答案是：输入量按已知的规律变化，将输入量按其变化规律编制程序，由程序发出指令，系统按控制指令的要求运动。具有这种特点的系统称为程序控制系统。
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什么是最小相位系统？
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答案是：在复平面[s]左边面上没有极点和零点的传递函数称为最小相位传递函数，而具有最小相位传递函数的系统称为最小相位系统。
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什么是劳斯判据？
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答案是：劳斯判据也称为代数判据，它是基于方程式根与系数的关系建立的，通过对系统特征方程式的各项系统进行代数运算，得出全部特征根具有负实部的条件，以此来判断系统的稳定性。
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什么是传递函数？
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答案是：在外界输入作用前，输入、输出的初始条件为零时，线性定常系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比称为该系统的传递函数。
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系统方框图的建立步骤有哪些？
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答案是：系统方框图的建立主要步骤有： （1）首先根据系统的工作原理和特性将系统划分为若干个环节；（2）建立各个环节的原始微分方程；（3）对所建立的各个环节的原始微分方程进行拉氏变换，分别建立起传递函数和绘制环节的的方框图（4）按照信号在系统中传递、变换关系，依次将各传递函数方框图连接起来，便可得到系统的方框图。
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什么是系统的稳态误差？它与哪些主要因素有关？
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答案是：稳态误差是系统处于稳定状态时，系统的实际输出值与期望的输出值之差。稳态误差与系统的结构参数有关，也与控制信号的形式、大小、和作用点有关。
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线性定常系统稳定的充分必条件是什么并例出三种常用的稳定性判据。
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答案是：系统稳定的充分必要条件是系统的特征根全部具有负实部。常用的稳定性判据有：劳斯判据、Niquist判据、Bode判据。
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什么是时域分析法？它有哪些常用的试验信号？
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答案是：时域分析法就是根据系统的微分方程，对一个特定的输入信号，通过拉氏变换，直接解出系统的时间响应，再根据响应的表达式及对应曲线来分析系统的性能，如稳定性、准确性、快速性等。常用的试验信号有：脉冲信号，阶跃信号，斜坡信号，抛物信号，正弦信号等
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Bode图表示控制系统的频率特性有哪些优点？
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答案是：(1) 可将串联环节幅值的乘除化为幅值的加减，因此简化了计算与作图的过程。(2) 可用近似方法作图。(3) 可分别做出各个环节的Bode图， 然后用叠加方法得出系统的Bode图，并由此可以看出各个环节对系统总特性的影响。（4）横坐标采用对数分度，能紧凑地表示出较宽的频率范围。
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闭环控制系统的主要组成环节有哪些？各有什么作用？
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答案是：闭环控制系统的主要组成环节主要有：（1）给定环节 给出输入信号；（2）比较环节 接收入信号和反馈信号并进行比较，输出两者的偏差值。（3）放大环节 将较弱的偏差信号放大用以驱动执行装置。（4）执行环节 接收放大装置输出的信号，驱动被控对象按所要求的规律运动。（5）被控对象 完成机械运动的装置。（6）检测环节或反馈环节 检测输出量并将其反馈到比较环节。
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试述控制系统传递函数的主要特点。
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答案是：控制系统传递函数具有以下主要特点：（1）传递函数分母的阶次与各项系数只取决于系统本身，与外界无关。（2）当系统在初始状态为零时，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。（3）传递函数分母中s的阶次不会小于分子中s的阶次。（4）传递函数可以有量纲，也可以是无量纲的，这取决于系统输出的量纲与输入的量纲。 （5）物理性质不同的系统、环节或元件，可以具有相同类型的传递函数。 （6）传递函数非常适用于对单输入、单输出的线性定常系统的动态特性进行描述。
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什么闭环控制系统？它有何特点？
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答案是：闭控制系统是指将输出信号部分或全部通过反馈装置传送到输入端与输入信号进行比较，用比较的差值控制系统的输出的控制系统。或能通过反馈装置将输出与输入进行比较并产生希望的输出的控制系统。(1)有反馈装置，结构复杂，成本较高；(2)能够抑制干扰或抗干扰能力强；(3)控制不当会引起系统振荡，稳定性是其主要问题；
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试述建立一个控制系统数学模型（微分方程）基本步骤。
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答案是：（1）确定系统或各组成元件的输入、输出量。（2）根据各变量所遵循的运动规律和物理定律，列写出信号在传递过程中各环节的动态微分方程。 （3）按照系统的工作条件，忽略一些次要因素，对已建立的原始动态微分方程进行数学处理，并考虑相邻元件间是否存在负载效应。（4）消除所列动态微分方程的中间变量，得到描述系统的输入、输出量之间关系的微分方程。（5）整理所得的微分方程。
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什么叫相位裕度？其值大小对于控制系统有何意义？
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答案是：在ω为剪切频率时，相频特性距-180度线的相位差γ叫相位裕度。它表示在剪切频率下，允许相位再增加γ度才能达到临界稳定条件，也即是系统稳定性储备。
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什么是开环控制系统？它有何特点？
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答案是：开环控制系统是指系统的输出量对控制作用没有影响的系统。或不需要对输出量进行测量，直接用输入量进行控制的系统。或没有反馈的控制系统。其特点如下：(1)没有反馈装置，结构简单。(2)在开环控制系统中不需要对输出量进行测量，每个输入量系统都有一个固定的工作状态与之对应。(3)若有扰动信号出现，系统将无法在规定的状态下工作。或没有反馈，抗干扰能力差。(4)只能应用在没有扰动或对系统精度要求不高的场合。
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对控制系统的基本要求是什么？
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答案是：对控制系统的基本要求是系统的稳定性、准确性和快速性。系统是稳定性是指系统动态过程的振荡倾向及其恢复平衡状态的能力。稳定性保证系统正常工作的前提。准确性是指系统的控制精度，一般用稳态误差来衡量，具体指系统稳定后的实际输出与希望输出之间的差值。快速性指输出量和输入量产生偏差时系统消除这种偏差的快慢程度。
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什么叫系统分析？
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答案是：当系统已定、输入已知时，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。
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什么是控制系统的频率特性？
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答案是：线性系统在正弦输入作用下，其稳态输出的幅值和相位随频率ω变化而变化。称xo(ω)/xi(ω)和-arctan(ω)为系统频率特性。其中xo(ω)/xi(ω)称为幅频特性，-arctan(ω)称为相频特性。
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控制系统传递函数的特征根对控制系统的稳定性有何影响？
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答案是：控制系统稳定的充分必要条件是系统特征方程的特征根全部具有负实部。若系统有一对特征根位于虚轴上或有一极点位于原点，此时系统处于临界稳定状态。若系统的特征根只有正实部则系统不稳定。
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试比较开环控制系统与闭环控制系统有什么不同？
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答案是：开环控制系统与闭环控制系统相比具有以下不同：a) 没有反馈装置，结构简单。b) 在开环控制系统中不需要对输出量进行测量，每个输入量系统都有一个固定的工作状态与之对应。c) 若有扰动信号出现，系统将无法在规定的状态下工作。或没有反馈，抗干扰能力差。d) 只能应用在没有扰动或对系统精度要求不高的场合。
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控制系统中常见基本环节有哪些？
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答案是：控制系统中常见的环节有：比例环节、惯性环节、积分环节、微分环节、延时环节、振荡环节等六个基本环节。一些复杂的系统可以由这些基本环节组合而成。
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工程控制论的研究任务是什么？
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答案是：工程控制论主要研究控制系统与其输入、输出之间的动态关系。其研究内容主要包括以下五个方面：(1)系统分析 （2）最优控制 （3）最优设计 （4）滤波与预测 （5）系统辨识
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什么是系统的 时间响应？它有哪些部分组成？
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答案是：在输入信号作用下，系统输出随时间的变化过程称为系统的时间响应，一个实际系统的时间响应由瞬态响应和稳态响应两部分组成
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对数幅频特性曲线中，低频渐近线与高频渐近线交点处的频率叫________。
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答案是：转角频率
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闭环控制系统也称为_____________控制系统。
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答案是：反馈
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系统中传递的信号为模拟信号，控制规律是用硬件组成的控制器来实现的。该种系统属于________系统
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答案是：连续
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_________是保证系统正常工作的前提。
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答案是：稳定性
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系统的所有零点和极点均位于[s]平面的左半平面，称该系统为_____________系统。
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答案是：最小相位
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在过渡过程中，________是误差的主要组成部分。
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答案是：瞬态误差
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表征系统稳定裕量的指标有___________和相位裕度。
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答案是：幅知裕度
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表征系统稳定裕量的指标有幅值裕度和_____________________。
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答案是：相位裕度
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Bode稳定判据是利用开环系统的Bode图来判别___________________稳定性。
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答案是：闭环系统
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在分析和设计一个控制系统时，最首要的任务是建立系统的__________________
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答案是：数学模型
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人为地给系统施加某种测试信号，记录其输出响应，并用适当的数学模型去逼近，这种建立系统数学模型的方法是______________。
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答案是：实验法
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利用拉氏变换的终值定理，可求得控制系统在时域中的稳态值及__________误差。
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答案是：稳态
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系统输入量是未知的，要求输出量能迅速、平稳、准确地复现控制信号的变化规律，该系统是_________________。
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答案是：随动系统
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在w为剪切频率w（w>0）时，相频特性-180线的相位差叫_____.
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答案是：相位裕度
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频率特性的对数坐标图称为_________________。
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答案是：伯德图
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控制系统常用的基本环节中，不能单独存在的环节是____________________。
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答案是：微分环节
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建立控制系统的数学模型的方法主要有分析法和________________两种方法。
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答案是：实验法
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建立控制系统的数学模型的方法主要有________________和实验法两种方法。
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答案是：分析法
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当控制系统的数学模型能用线性微分方程来描述时，通常称此种系统是_________。
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答案是：线性系统
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函数之和的拉氏变换等于各函数拉氏变换之和，这是拉氏变换的_________性质。
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答案是：线性
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单位脉冲函数的拉氏变换为_____________。
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答案是：1
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