控制工程基础简答题

（1）何谓控制系统，开环系统与闭环系统有哪些区别?

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。开环系统构造简单、不存在不稳定问题、输出量不用测量；闭环系统有反馈、控制精度高、结构复杂、设计时需要校核稳定性。

（2）什么叫相位欲量？什么叫幅值裕量？

相位裕量是指在乃奎斯特图上，从原点到乃奎斯特图与单位圆的交点连一直线，该直线与负实轴的夹角。

幅值裕量是指在乃奎斯特图上，乃奎斯特图与负实轴交点处幅值的倒数。

（3）试写出PID控制器的传递函数？

kp kD Kl/s

（4）什么叫校正（或补偿）？

所谓校正，就是指在系统中增加新的环节或改变某些参数，以改善系统性能的方法。

（5）请简述顺馈校正的特点？

顺馈校正的特点是在干扰引起误差之前就对它进行近视补偿，以便及时消除干扰的影响。

（6）传递函数的主要特点有哪些？

传递函数反映系统本身的动态特性，只与本身参数结构有关，与外界输入无关

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的阶数，传递函数不说明系统的物理结构，不同的物理结构系统，只要他们的动态特性相同，其传递函数相同

（7）机械控制工程主要研究并解决的问题是什么？

当系统已定，并且输入知道时，求出系统的输出，并通过输出来研究系统本身的有关问题，即系统分析

当系统已定，且系统的输出也已给出，要确定系统的输入应使输出尽可能符合给定的最佳要求，即系统的最优控制

当输入已知，且输出也已给定时，确定系统应使得输出尽可能符合给定的最佳要求，即最优设计

当系统的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，

即系统的识别

当系统已定，输出已知时，以识别输入或输入中的有关信息，即滤液与预测

（8）在系统校正中，常用的性能指标有哪些？

时域性能指标，包括瞬态响应指标（即上升时间、峰值时间、最大超调量、调整时间）和稳态性能指标（即稳态误差）

频域性能指标，包括相位裕量、幅值裕量、截止频率、带宽

（9）求拉氏变换的方法有哪些？

1. 查表法

2. 有理函数法

3. 部分分式法

（10）简述二阶欠阻尼系数Wn与性能指标MP（超调量）、TS （调整时间）的关系

二阶欠阻尼系统若■不变，增大（或减小）Wn ,则超调量MP不变，调整时间TS 减小（或增大）；若Wn不变，增大（或减小）'，则超调量MP减小（或增大），调整时间TS减小（或增大）

（11）简述串联超调校正环节的作用？

作用：串联超前校正环节增大了相位裕量，加大了带宽，这就意味着提高了系统的相对稳定性，加快了系统的响应速度，使过渡过程得到了显著改善。但由于系统的增益和型次都未变化，所以稳态精度变化不大。

（13）终值定理的应用条件是什么？

若函数f （t）及其一阶导数都是可拉氏变换的，并且除在原点处唯一的极点外，SF （S）在包含jw轴的右半平面内是解析的，（这就意味着当t---时，f （t）趋近于一个确定的值，）则函数 f （t）的终值为Iimt =f（t） =IimF（S） S -o

（14）什么叫系统分析？

当系统已定，并且输入知道时，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，即系统分析

（15）对数坐标图的主要优点有哪些？

可以将幅值相乘转化为幅值相加，便于绘制多个环节组成的系统的对数频率特性图

可以采用渐近线近视的作图方法绘制对数幅频图，简单方便，尤其是在控制系统设计、校正及系统识别等方面，优点更为突出对数分度有效地扩展了频数范围，尤其是低频段的扩展，对工程系统设计具有重要意思。

（16）简述拉氏变换中部分分式法的步骤？

部分分式法是通过代数运算，先将一个复杂的象函数化为数个简单的部分分式之

和，再分别求出各个分式的原函数，总的原函数即可求得

（17）请写出超前校正装置的传递函数，如果将它用于串联校正，可以改善系统的什么性能？

GC（Sr仁Tsl「1 ,可增加相位欲度，调整频带宽度:Ts 1

（18）影响系统稳态误差的因数有哪些？

影响系统稳态误差的因数有系统的类型、开环增益和输入信号

（19）什么叫机械系统的动软度和动刚度？

若机械系统的输入为力，输出为位移，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

（20）对控制系统的基本要求是什么？

对控制系统的基本要求有系统的稳定性、响应的快速性和响应的准确性，其中系统的稳定性是控制系统工作的首要条件；在参数已知的情况下分析和评价系统的稳定性、快速性和准确性

（21）什么是数学模型？

数学模型是系统动态特性的数学表达式。建立数学模型是分析、研究一个动态系统特性的前提，一个合理的数学模型应以最简化的形式，准确地描述系统的动态特性

（22）线性系统的主要特征是什么？

若系统的数学模型表达式是线性的，则这种系统就是线性系统。线性系统重要的特征是可以运用叠加原理，所谓叠加原理，就是系统在几个外加力作用下所产生的相应，等于各个外加作用单独作用的响应之和

（23）简述系统时间响应的概念？

机械工程系统在外加力作用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，通过时间响应的分析可以揭示系统本身的动态特性

（24）在频率特性的图形表示方法中，常用的方法有哪几种？共有三种：对数坐标图或称伯德图极坐标图或称乃奎斯特图对数幅- 相图。

（25）判断定常系统是否稳定的方法有哪几种？劳斯判据；胡尔维茨判据；乃奎斯特稳定性判据；根轨迹法

（26）反馈校正和串联校正相比，所具有的有点是那些？利用反馈能有效地改变被包围环节的动态结构参数，甚至在一定条件下能用反馈完全取代包围环节，从而大大减弱这部分环节由于特性参数变化及各种干扰给系统带来的不利影响

（27）什么是反馈（包括正反馈和负反馈）所谓信息的反馈，就是把一个系统的输出信号不断直接地或经过中间变化后全部或部分地返回，再输入到系统中去，如果反馈回去的信号与原系统的输入信号的方向相反（或相位差180°）则称之为“负反馈”；如果方向或相位相同，则称之为“正反馈”

（28）劳斯-胡尔维茨稳定性判据的根据是什么？利用特征方程式的根与系数的代数关系，由特征方程中的已知系数间接判断出方

程的根是否具有负实部，从而判定系统是否稳定

（29）采用何种方式可以同时减少或消除控制输入和干扰作用下的稳态误差？在干扰作用点至系统输入口的前向通道中，提高增益和设置积分环节（31）系统的频域性能指标有那些？相位裕量、幅值裕量、截止频率及频宽、谐振频率和谐振峰值（32）频率特性和传递函数的关系是什么？

若系统的传递函数为G（S）,则相应系统的频率特性为G（jw）,即将传递函数中的s 用jw 替代

（33）请写出滞后校正装置的传递函数, 如果将它用于串联校正, 可以改善系统

的什么性能？

G（S）=TS+1∕aTs+1 ,提高系统的稳态精度

（34）什么是系统频率特性的截止频率？

系统闭环频率特性的幅值下降到其零频率幅值以下3dB时的频率

(35)系统时间响应的瞬时响应反映哪方面的性能？而稳态响应反映哪方面的性能？

瞬态响应反映了系统的稳定性和响应的快速性等方面的性能，而稳态响应反映了系统响应的准确性

(36)当系统的阻尼比满足什么条件时，二阶系统特征方程的根为两个不相等的负实根？

二阶系统的特征方程为：s2 2 Wn?wn2=0，特征根为s1,2--'wn wn2-1，要使根具有两个不相等的负实根，必须满足 -Wn：0 2-1 ?0 ：■ 1

(37)请简述拉斯变换的卷积定理？

f(t - )g( Jd — F(s).G(s) 若F(S)=LLf(t) 1,G(S)=LLg(t) 1,则有LOt

L式中0f(t - )g( Jd =f(t)*g(t), 称作f (t)和g(t)的卷积

(38)已知零初始条件下某系统的单位脉冲响应，能否求出该系统的闭环传递函数？若可以，如何求？

可以，将零初始条件下单位脉冲响应求拉斯变换即为该系统的闭环传递函数

(39)控制系统稳定性的定义是什么？

系统在受到外界扰动作用时，其被控制量将偏离平衡位置，当这个扰动作用去除

后，若系统在足够长的时间内能恢复到其原来平衡状态或者趋于一个给定的新的平衡状态，则该系统是稳定的

(40)试从控制的观点分析反馈校正的特点？

反馈校正能有效地改变被包围环节的动态结构参数，甚至在一定条件下能用反馈校正完全取代包围环节，从而大大减弱这部分环节由于特性参数变化及各种干扰给系统带来的不利影响

(41)实现校正的方式有哪几种？t

串联校正、并联校正和PID校正

1. 已知零初始条件下某系统的单位脉冲响应，能否求出该系统闭环传递函数？如何求？

答：可以。将零初始条件下单位脉冲响应求出拉氏变换即为该系统的闭环传递函

数。

2. 一阶系统的闭环极点越靠近S 平面原点，其单位阶跃响应速度应越快还是越慢?为什么？

答：一阶系统越靠近S 平面原点，其阶跃响应速度越慢。

3. 什么是主导极点？

自动控制工程基础复习题及答案

《自动控制工程基础》 一、单项选择题： 1． 线性系统和非线性系统的根本区别在于 ( C ) A ．线性系统有外加输入，非线性系统无外加输入。 B ．线性系统无外加输入，非线性系统有外加输入。 C ．线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理。 D ．线性系统不满足迭加原理，非线性系统满足迭加原理。 2．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 ( B ) A ．代数方程 B ．特征方程 C ．差分方程 D ．状态方程 3． 时域分析法研究自动控制系统时最常用的典型输入信号是 （ D ） A ．脉冲函数 B ．斜坡函数 C ．抛物线函数 D ．阶跃函数 4．设控制系统的开环传递函数为G(s)= ) 2s )(1s (s 10 ++，该系统为 （ B ） A ．0型系统 B ．I 型系统 C ．II 型系统 D ．III 型系统 5．二阶振荡环节的相频特性)(ωθ，当∞→ω时，其相位移)(∞θ为 ( B ) A ．-270° B ．-° C ．-90° D ．0° 6. 根据输入量变化的规律分类，控制系统可分为 ( A ) A.恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统

B.反馈控制系统、前馈控制系统前馈—反馈复合控制系统 C.最优控制系统和模糊控制系统 D.连续控制系统和离散控制系统 7．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 ( C ) A ．)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 - 8． 一阶系统G(s)= 1 +Ts K 的时间常数T 越大，则系统的输出响应达到稳态值的时间 ( A ) A ．越长 B ．越短 C ．不变 D ．不定 9．拉氏变换将时间函数变换成 （ D ） A ．正弦函数 B ．单位阶跃函数 C ．单位脉冲函数 D ．复变函数 10．线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下 （ D ） A ．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 11．若某系统的传递函数为G(s)= 1 Ts K +，则其频率特性的实部R(ω)是 （ A ） A ． 2 2 T 1K ω+ B ．-2 2T 1K ω+

控制工程基础期末考试题

一、填空题 1．控制系统正常工作的首要条件是__稳定性_。 2．脉冲响应函数是t e t g 532)(--=，系统的传递函数为___2s ?3S+5____ 。 3．响应曲线达到过调量的____最大值____所需的时间，称为峰值时间t p 。 4．对于一阶系统的阶跃响应，其主要动态性能指标是___T _____，T 越大，快速性越___差____。 5．惯性环节的奈氏图是一个什么形状______半圆弧 。 二、选择题 1．热处理加热炉的炉温控制系统属于：A A.恒值控制系统 B.程序控制系统 C.随动控制系统 D.以上都不是 2．适合应用传递函数描述的系统是（ C ）。 A 、单输入，单输出的定常系统； B 、单输入，单输出的线性时变系统； C 、单输入，单输出的线性定常系统； D 、非线性系统。 3．脉冲响应函数是t e t g 532)(--=，系统的传递函数为： A A.)5(32+-s s B.) 5(32-+s s C.)5(32+- s D. )5(32++s s 4．实轴上两个开环极点之间如果存在根轨迹，那么必然存在( C ) A ．闭环零点 B ．开环零点 C ．分离点 D ．虚根 5. 在高阶系统中，动态响应起主导作用的闭环极点为主导极点，与其它非主导极点相比，主导极点与虚轴的距离比起非主导极点距离虚轴的距离（实部长度） 要（ A ） A 、小 B 、大 C 、相等 D 、不确定 6．一阶系统的动态性能指标主要是（ C ） A. 调节时间 B. 超调量 C. 上升时间 D. 峰值时间 7 . 控制系统的型别按系统开环传递函数中的（ B ）个数对系统进行分类。

控制工程基础应掌握的重要知识点资料讲解

控制工程基础应掌握的重要知识点

控制工程基础应掌握的重要知识点 控制以测量反馈为基础，控制的本质是检测偏差，纠正偏差。 自动控制系统的重要信号有输入信号、输出信号、反馈信号、偏差信号等。 输入信号又称为输入量、给定量、控制量等。 自动控制按有无反馈作用分为开环控制与闭环控制。 自动控制系统按给定量的运动规律分为恒值调节系统、程序控制系统与随动控制系统。 自动控制系统按系统线性特性分为线性系统与非线性系统。 自动控制系统按系统信号类型分为连续控制系统与离散控制系统。 对控制系统的基本要求是稳定性、准确性、快速性。 求机械系统与电路的微分方程与传递函数 拉普拉斯变换： 拉普拉斯反变换 拉普拉斯变换解微分方程 传递函数是在零初始条件下将微分方程作拉普拉斯变换，进而运算而来, 传递函数与微分方程是等价的, 传递函数适合线性定常系统。 ) a s (F )t (f e at +→- ) s (F e )T t (f TS -→-

典型环节传递函数： 比例环节K 惯性环节 一阶微分环节 振荡环节二阶微分环节 传递函数框图的化简 闭环传递函数 开环传递函数 误差传递函数 闭环传递函数是输出信号与输入信号间的传递函数。 误差传递函数又称偏差传递函数，是偏差信号与输入信号间的传递函数。 系统输出信号称为响应，时间响应由瞬态响应与稳态响应组成。 系统的特征方程是令系统闭环传递函数分母等于零而得。 特征方程的根就是系统的极点。 1S +τ 1S 2S 22+ζτ+τ

一阶惯性系统 特征方程为： 系统进入稳定状态指响应c(t)进入并永远保持在稳态值c(∞)的允许误差范围内，允许误差常取2%或5% 调整时间 特征方程为： 特征方程的根（即极点）为： ????? ±=?±=?=% 2,T 4%5, T 3t s n ω无阻尼自由振荡频率ζ 阻尼比0 S 2S 2n n 2=ω+ζω+一对虚极点 无阻尼,j S ),(0n 2,1ω±==ζ不能用 系统振荡会越来越大,,0<ζ0 1T S =+

控制工程基础试题及参考答案A

* ********* 学 院 20**至20**学年度第*学期 ---班 控制工程基础 试 卷 一、判断题 (10分) 1、系统的误差是以系统的输入端为基准来定义的，而系统的偏差是以系统的输出端为基准来定义的。 （ ） 2、系统的时间响应按振动性质分为自由响应和零 输入响应。 ( ) 3、最大超调量Mp 即与阻尼比有关，又与无阻尼 固有频率有关。 ( ) 4、对于单位反馈系统，稳态偏差等于稳态误差。 ( ) 5、谐振带越宽，反应速度越快。 ( ) 一、填空题（10分） 1、对控制系统的基本要求有：___________，___________，____________。 2、凡是能用____________描述的系统就是线性系统，线性系统的一个最重要特性就是它满足_____________。 3、一阶系统在理想的单位脉冲函数在作用下，其响应函数为_____________ 4、系统的误差是由___________和____________两部分组成的。 5、最大超调量和振荡次数反应了系统的____________________。 6、系统稳定的充要条件是 __________________________________。 三、简答题（15分） 1什么是时间响应？时间响应由哪两部分组成？？ 2什么是频率特性？ 3什么是相位裕度？什么幅值裕度？ 四、计算题（计65分） 1已知系统的动力学方程式如下（10分） ()t y ..+3()()()()t r dt t y t y t y 446. =++? 求出它的传递函数Y(s)/R(s)。 2求出图1所示系统的传递函数X o （s ）/ X i （s ）。 (10分) 3由试图所示()t f 施加一个3N 的阶跃力，求出质 量m ，阻尼系数c ，弹簧进度系数k 。(15分) 4已知系统的特征方程 ()10532234++++=s s s s s B =0，判断系统的 稳定性。（15分） 5、已知开环频率特性 10 ()()(1)(12)(13) G j H j j j j ωωωωω= +++， 分析系统的稳定性。(15分) 参考答案 一、填空题（10分） 1、系统的稳定性，响应的快速性，响应的准确 性。 2、线性微分方程 3、()T t e T t -=1ω 4、瞬态误差和稳定误差 5、稳定性。 6、系统的全部特征根都有负实部 。 二、判断题（10分） 1、（×）2（×）3、 (√) 4、 (√)5、 (√) 三、简答题(15分) 1 答：时间响应是指系统的响应在时域上的表现形式，或系统地动力学方程在一定初始条件下的解。 按响应的来源分为：零输入响应，零状态响应。 按响应的性质分为：强迫响应，自由响应。 2、线性系统在谐波输入作用下，其稳态输入与输出的幅值比是输入信号的频率ω的函数，称其为系统的幅频特性 稳态输出信号与输入信号的相位差 ()?ω（或称相移）也是ω的函数，称 其为系统的相频特性 试 卷 纸 出卷：_ ***_ 试卷：__ ___ 审批：_____ 人数:______卷

机械工程控制基础期末试卷答案

一. 填空题(每小题2.5分，共25分) 1． 对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、 和 。 2． 按系统有无反馈，通常可将控制系统分为 和 。 3． 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有 、 等。 4． 反映出稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来衡量系统 的程度。 5． 一阶系统 1 1 Ts 的单位阶跃响应的表达是 。 6． 有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和 。 7． 频率响应是线性定常系统对 输入的稳态响应。 8． 稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数，而且与 的类型有关。 9． 脉冲信号可以用来反映系统的 。 10. 阶跃信号的拉氏变换是 。 二． 图1为利用加热器控制炉温的反馈系统（10分） 炉温控制系统 图1 炉温控制结构图 试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成，且画出原理方框图，说明其工作原理。 三、如图2为电路。求输入电压i u 与输出电压0u 之间的微分方程， 并求该电路的传递函数（10分） 图2 R u 0 u i L C u 0 u i (a) (b) (c)

四、求拉氏变换与反变换(10分) 1．求[0.5]t te - l（5分） 2．求1 3 [] (1)(2) s s s - ++ l（5分） 五、化简图3所示的框图，并求出闭环传递函数（10分）

图3

六、图4示机械系统由质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度K 和外力)(t f 组成的机械动力系统。图4(a)中)(t x o 是输出位移。当外力)(t f 施加3牛顿阶跃力后(恒速信号)，记录仪上记录质量m 物体的时间响应曲线如图4（b ）所示。试求： 1）该系统的微分方程数学模型和传递函数；(5分) 2）该系统的自由频率n ω、阻尼比ξ；(2分) 3）该系统的弹簧刚度质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度k ；（3分） 4）时间响应性能指标：上升时间s t 、调整时间r t 、稳态误差ss e （5分）。 1.0 x 0 图4(a) 机械系统 图4（b ）响应曲线 图4

控制工程基础点题班复习资料(35页)

控制工程基础点题班复习资料 本复习资料以参考书为单位，按照章节、知识点，进行内容的安排。参考书目为杨振中和张和平主编的《控制工程基础》第七版或者王积伟，吴振顺主编的《控制工程基础》（以下以王积伟版为推荐参考教材）。重点章节包括第二章﹑第三章﹑第四章﹑第五章。对这些章节课后的习题要重点做，以防止考到课后的习题 《控制工程基础》 本书总计包括8个章节，占考试总分的100%，其中重点章节是第一章、第二章、第三章﹑第四章﹑第五章。对于非重点章节，也要略作了解。 第一章控制系统的基本概念 1.1本章知识点 本章节包括3个知识点，控制系统的工作原理及组成、控制系统的基本类型、控制系统的基本要求、，这3个知识点都是考研复习的重点。 1.2本章重难点总结 【知识点1】控制系统的工作原理及其组成 自动控制在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称为控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（通称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。 如：数控机床、室内温度控制、机车、船舶及飞机自动驾驶、导弹制导等。 工作原理 人工控制恒温箱调节过程： （1）观测恒温箱内的温度（被控制量） （2）与要求的温度（给定值）进行比较，得到温度偏差的大小和方向 （3）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

恒温箱自动控制系统 恒温箱自动控制系统工作原理:(1)恒温箱实际温度由热电偶转换为对应的电压u2 (2)恒温箱期望温度由电压u1给定，并与实际温度u2比较得到温度偏差信号?u ＝u1- u2 (3) 温度偏差信号经电压、功率放大后，用以驱动执行电动机，并通过传动机构拖动调压器动触 头。当温度偏高时，动触头向减小电流的方向运动，反之加大电流，直到温度达到给定值为 止，此时，偏差?u ＝0，电机停止转动。 综上所述，控制系统的工作原理：（1）检测输出量（被控制量）的实际值 （2）将输出量的实际值与给定值（输入量）进行比较得出偏差； （3）用偏差值产生控制调节作用去消除偏差，使得 输出量维持期望的输出。 由于存在输出量反馈，上述系统能在存在无法预计扰动的情况下，自动减少系统的输出量与参考输入量（或者任意变化的希望的状态）之间的偏差，故称之为反馈控制。 显然：反馈控制建立在偏差基础上，其控制方式是“检测偏差再纠正偏差”。 【知识点2】控制系统的分类 实际的控制系统根据有无反馈作用可分为三类： （1） 开环控制系统 （2） 闭环控制系统 （3） 半闭环控制系统 实际 温度 人工控制恒温箱系统功能框图

控制工程基础测试题1_2_3

机械工程控制基础A 卷参考答案 一填空题:(每空1分,共30分) 1. 构成控制系统的基本环节通常有1. 给定环节、 2. 比较环节、 3. 放大环节、 4. 执行环节、 5.控制环节、 6.被控对象、 7.反馈环节（或测量环节）。 2. 理论上而言，零型伺服控制系统适用于对8. 线位移或角位移信号进行跟踪；I 型伺服系统适用于对9. 线速度或角速度信号进行跟踪；II 型伺服系统适用于对10. 线加速度或角加速度信号进行跟踪。 3. 系统的时间响应中，与传递函数极点对应的响应分量称为11. 动态分量、与输入信号极点对应的响应分量称为12. 稳态分量。 4.传递函数中的基本环节按性质可分为五类，即13.比例环节 、14. 微分环节、1 5. 惯性环节 、1 6. 积分环节 、1 7. 延迟环节。 5. 时域分析方法中，常使用的性能指标有：18.延迟时间、19.上升时间、20.峰值时间、21.调节时间、22.最大超调量、23.稳态误差（或偏差）。 6.经典控制理论中，常使用的校正方式有：24. 串联校正、25.反馈校正、26.前馈校正。 7..伯德图(Bode)用27.对数幅频特性坐标系和28.半对数相频特性坐标系分别描述系统的幅频特性和相频特性。 8. 奈奎斯特稳定性判据中N=Z-P ，Z 代表特征函数在右半平面的29.零点数、P 代表特征函数在右半平面的30.极点数。 二.用等效变换法求如下系统传递函数C(S)/R (S):(12分 ) 答案为：2 323211213 211)(H G G G G G H G G G G G S G ++-= 三.质量-弹簧-阻尼系统，试求在作用力F 作用下，质量块M 的位移方程:(8分) 案：牛顿定律： ∑=ma F 可得 答 F ky dt dy fm dt y d m dt y d m dt dy f ky F =++?==--22 2 2 四.已知系统的特征方程为43251020240s s s s ++++=，使用劳斯判据判断系统的稳定性:(10分) 答案： 4 s 1 10 24

《控制工程基础》习题

《控制工程基础》习题集 机电系“控制工程基础”教研小组编 二OO五年十一月

目录 ●第一部分：单选题 (1) ●第二部分：多选题 （多选、少选、错选均不得分） (13) ●第三部分：简答题 (24) ●第四部分：建模题 (27) ●第五部分：稳定性分析题 (36) ●第六部分：结构图简化题 (37) ●第七部分：时域分析题 (41) ●第八部分：频域分析题 (44) ●第九部分：稳态分析题 (47) ●第十部分：校正分析题 (50)

第一部分：单选题 1.自动控制系统的反馈环节中必须具有[ b ] a.给定元件 b ．检测元件 c ．放大元件 d ．执行元件 2. 在直流电动机的电枢回路中，以电流为输入，电压为输出，两者之间的传递函数是[ a ] a ．比例环节 b ．积分环节 c ．惯性环节 d ．微分环节 3. 如果系统不稳定，则系统 [ a ] a.不能工作 b ．可以工作，但稳态误差很大 c ．可以工作，但过渡过程时间很长 d ．可以正常工作 4. 在转速、电流双闭环调速系统中，速度调节器通常采用[ B ]调节器。 a ．比例 b ．比例积分 c ．比例微分 d ．比例积分微分 5.单位阶跃函数1(t)的拉氏变换式L[1(t)]为[ B ]： a ．S b. S 1 c. 21S d. S 2 6. 在直流电动机的电枢回路中，以电流为输出，电压为输入，两者之间的传递函数是[ A ] A ．比例环节 B ．积分环节 C ．惯性环节 D ．微分环节 7．如果系统不稳定，则系统 [ A ]

A. 不能工作 B．可以工作，但稳态误差很大 C．可以工作，但过渡过程时间很长 D．可以正常工作 8. 已知串联校正网络(最小相位环节)的渐近对数幅频特性如下图所示。试判断该环节的相位特性是[ A ]： A．相位超前B．相位滞后 [ B ]调节器。 A．比例 B．比例积分 C．比例微分 D．比例积分微分 10. 已知某环节的幅相频率特性曲线如下图所示，试判定它是何种环 A．相位超前 B. 相位滞后 C. 相位滞后－超前 D. 相位超前－滞后

专业认证大纲参考《机械控制工程基础》

《机械控制工程基础》教学大纲 课程名称：机械控制工程基础 英文名称：Mechanical control Engineering 课程编号：0811000215 课程性质：必修 学分/学时：2.5/40。其中，讲授 34学时，实验 6学时，上机 0学时，实训 0学时。课程负责人：唐宏宾 先修课程：高等数学、大学物理、电工与电子技术、理论力学 一、课程目标 机械控制工程基础主要介绍经典控制理论的基本概念、基本原理、基本分析方法、工程设计方法及控制理论在机械工程中的应用。本课程不仅为学生学习有关专业课程提供必要的基础理论知识，也为从事相关专业技术工作、科学研究工作及管理工作提供重要的理论基础。 通过本课程的学习，达到以下教学目标： 1.工程知识 1.1 掌握必要的机械控制工程理论知识。 1.2 能够应用械控制工程理论知识解决复杂工程技术问题。 2.问题分析

2.1 能够理解并恰当表述机械控制工程实际问题。 2.2能够找到合适的解决机械控制工程实际问题的程序与方法。 2.3 在一定的限制条件下能够合理解决机械控制工程实际问题。 3.设计/开发解决方案 能够运用机械控制工程理论知识进行产品规划与设计并体现创新意识。 4.研究 能够采用机械控制工程理论知识进行研究并合理设计实验方案。 5.使用现代工具 能够有效使用MATLAB软件对机械控制工程实际问题进行模拟、分析与预测。 二、课程内容及学时分配 如表1所示。 三、教学方法 课程教学以课堂教学、实验教学、课外作业、综合讨论、网络课程等共同实施。 本课程将以“机械控制系统建模及性能分析”为主线，主要介绍机械控制系统建模及性能分析的相关知识，重点培养学生应用机械控制工程理论知识并使用现代工具软件分析、研究、解决复杂工程问题的能力。 表1 《机械控制工程基础》课程内容及学时分配

控制工程基础应掌握的重要知识点

控制工程基础应掌握的重要知识点 控制以测量反馈为基础，控制的本质是检测偏差，纠正偏差。 自动控制系统的重要信号有输入信号、输出信号、反馈信号、偏差信号等。 输入信号又称为输入量、给定量、控制量等。 自动控制按有无反馈作用分为开环控制与闭环控制。 自动控制系统按给定量的运动规律分为恒值调节系统、程序控制系统与随动控制系统。 自动控制系统按系统线性特性分为线性系统与非线性系统。 自动控制系统按系统信号类型分为连续控制系统与离散控制系统。 对控制系统的基本要求是稳定性、准确性、快速性。 求机械系统与电路的微分方程与传递函数 拉普拉斯变换： 拉普拉斯反变换 拉普拉斯变换解微分方程 传递函数是在零初始条件下将微分方程作拉普拉斯变换，进而运算而来, 传递函数与微分方程是等价的, 传递函数适合线性定常系统。 ) a s (F )t (f e at +→- ) s (F e )T t (f TS -→-

典型环节传递函数： 比例环节K 惯性环节 一阶微分环节 二阶微分环节 传递函数框图的化简 闭环传递函数 开环传递函数 误差传递函数 闭环传递函数是输出信号与输入信号间的传递函数。 误差传递函数又称偏差传递函数，是偏差信号与输入信号间的传递函数。 系统输出信号称为响应，时间响应由瞬态响应与稳态响应组成。 系统的特征方程是令系统闭环传递函数分母等于零而得。 特征方程的根就是系统的极点。 1S +τ 1 S 2S 2 2+ζτ+τ

一阶惯性系统 特征方程为： 系统进入稳定状态指响应c(t)进入并永远保持在稳态值c(∞)的允许误差范围内，允许误差常取2%或5% 调整时间 特征方程为： 特征方程的根（即极点）为： ??? ??±=?±=?=% 2,T 4%5, T 3t s n ω无阻尼自由振荡频率ζ 阻尼比0 S 2S 2 n n 2=ω+ζω+一对虚极点 无阻尼,j S ),(0n 2,1ω±==ζ不能用 系统振荡会越来越大,,0<ζ0 1T S =+

控制工程基础期末复习题带答案的)

一、填空题(部分可能模糊的已给出参考答案)： 1. 对时域函数进行拉氏变换：)(1t = 、t = 、at e -= 、 sin t ω= 。 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 稳态 _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_____反馈___。 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. Bode 图中对数相频特性图上的－180°线对应于奈奎斯特图中的__负实轴_________。 7. 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 右半平面 半平面。 8. 已知传递函数为2()k G s s =，则其对数幅频特性L （?）在零分贝点处的频率数值为 ω= 9. 在系统开环对数频率特性曲线上，低频段部分主要由 积分 环节和 比例 决 定。 10. 惯性环节的传递函数1 1+Ts ，它的幅频特性的数学式是 ,它的相频特性的数学式是 ωT arctan - 。 11. 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。 12. 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。 13. 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。 14. 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 ∞ 。(参考教材P89) 15. 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。 16. 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。 17. 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。 18. 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。

专业认证大纲参考机械控制工程基础

专业认证大纲参考机械控制工程基础 文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]

《机械控制工程基础》教学大纲 课程名称：机械控制工程基础 英文名称：Mechanical control Engineering 课程编号： 课程性质：必修 学分/学时：2.5/40。其中，讲授 34学时，实验 6学时，上机 0学时，实训 0学时。 课程负责人：唐宏宾 先修课程：高等数学、大学物理、电工与电子技术、理论力学 一、课程目标 机械控制工程基础主要介绍经典控制理论的基本概念、基本原理、基本分析方法、工程设计方法及控制理论在机械工程中的应用。本课程不仅为学生学习有关专业课程提供必要的基础理论知识，也为从事相关专业技术工作、科学研究工作及管理工作提供重要的理论基础。 通过本课程的学习，达到以下教学目标： 1.工程知识 1.1 掌握必要的机械控制工程理论知识。 1.2 能够应用械控制工程理论知识解决复杂工程技术问题。 2.问题分析 2.1 能够理解并恰当表述机械控制工程实际问题。 2.2能够找到合适的解决机械控制工程实际问题的程序与方法。 2.3 在一定的限制条件下能够合理解决机械控制工程实际问题。 3.设计/开发解决方案

能够运用机械控制工程理论知识进行产品规划与设计并体现创新意识。 4.研究 能够采用机械控制工程理论知识进行研究并合理设计实验方案。5.使用现代工具 能够有效使用MATLAB软件对机械控制工程实际问题进行模拟、分析与预测。 二、课程内容及学时分配 如表1所示。 三、教学方法 课程教学以课堂教学、实验教学、课外作业、综合讨论、网络课程等共同实施。 本课程将以“机械控制系统建模及性能分析”为主线，主要介绍机械控制系统建模及性能分析的相关知识，重点培养学生应用机械控制工程理论知识并使用现代工具软件分析、研究、解决复杂工程问题的能力。 表1 《机械控制工程基础》课程内容及学时分配

《控制工程基础》习题集

第一部分：单选题 1.自动控制系统的反馈环节中必须具有[ b ] a.给定元件 b ．检测元件 c ．放大元件 d ．执行元件 2. 在直流电动机的电枢回路中，以电流为输出，电压为输入，两者之间的传递函数是[ a ] a ．比例环节 b ．积分环节 c ．惯性环节 d ．微分环节 3. 如果系统不稳定，则系统 [ a ] a.不能工作 b ．可以工作，但稳态误差很大 c ．可以工作，但过渡过程时间很长 d ．可以正常工作 4. 在转速、电流双闭环调速系统中，速度调节器通常采用[ B ]调节器。 a ．比例 b ．比例积分 c ．比例微分 d ．比例积分微分 5.单位阶跃函数1(t)的拉氏变换式L[1(t)]为[ B ]： a ．S b. S 1 c. 2 1S d. S 2 6. 在直流电动机的电枢回路中，以电流为输出，电压为输入，两者之间的传递函数是[ A ] A ．比例环节 B ．积分环节 C ．惯性环节 D ．微分环节

7．如果系统不稳定，则系统 [ A ] A. 不能工作 B．可以工作，但稳态误差很大 C．可以工作，但过渡过程时间很长 D．可以正常工作 8. 已知串联校正网络(最小相位环节)的渐近对数幅频特性如下图所示。试判断该环节的相位特性是[ A ]： A．相位超前B．相位滞后 [ B ]调节器。 A．比例 B．比例积分 C．比例微分 D．比例积分微分 10. 已知某环节的幅相频率特性曲线如下图所示，试判定它是何种环 A．相位超前 B. 相位滞后

C. 相位滞后－超前 D. 相位超前－滞后 12. 开环增益K 增加，系统的稳定性（ c ）： A ．变好 B. 变坏 C. 不变 D. 不一定 13. 开环传递函数的积分环节v 增加，系统的稳定性（ ）： A ．变好 B. 变坏 C. 不变 D. 不一定 14. 已知 f(t)=0.5t+1，其L[f(t)]=( c ): A ．S+0.5S 2 B. 0.5S 2 C. S S 1212 D. S 21 15.自动控制系统的反馈环节中必须具有（ b ）： A.给定元件 B ．检测元件 C ．放大元件 D ．执行元件 16.PD 调节器是一种（ a ）校正装置。 A ．相位超前 B. 相位滞后 C. 相位滞后－超前 D. 相位超前－滞后 17.已知最小相位系统的开环对数幅频特性曲线的渐近线如下图所示，试确定其开环增益K （ c ）。 A 、0 ； B 、5 ； C 、10 ； D 、12 L(18.已知系统的特征方程为S 3+S 2+τS+5=0，则系统稳定的τ值范围为（ c ）。 τ>0； B. τ<0 ； C. τ>5 ； D. 0<τ<5 19.开环传递函数的积分环节v 增加，系统的稳态性能（ ）：

《控制工程基础》试卷及详细答案

桂 林 电 子 科 技 大 学 试 卷 2013－2014 学年第二学期 课程名称《控制工程基础》（A 卷.闭卷）适用年级或专业） 一、填空题（每题1分，共15分） 1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：、快速性和 。 2、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。含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于。 3、控制系统的 称为传递函数。一阶系统传函标准形式是，二阶系统传函标准形式是。 4、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()G s ，则G(s)为（用G 1(s)与G 2(s)表示）。 5、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P 是指 ，Z 是指 ，R 指 。 6、若某系统的单位脉冲响应为 0.20.5()105t t g t e e --=+， 则该系统的传递函数G(s)为。 7、设系统的开环传递函数为 2 (1) (1) K s s Ts τ++，则其开环幅频特性为 ，相频特性为 。 二、选择题（每题2分，共20分） 1、关于传递函数，错误的说法是 ( ) s 的真分D.闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。 2、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。 3、已知系统的开环传递函数为50 (21)(5)s s ++，则该系统的开环增益为 ( )。 A 、50 B 、25 C 、10 D 、5 4、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。

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。

控制工程基础复习题

控制工程基础》习题集 机电系“控制工程基础”教研小组编 二00五年-一月 ?第一部分：单选题 (1) ? 第二部分：多选题 （多选、少选、错选均不得分） (13) ?第三部分：简答题 (24) ?第四部分：建模题 (27) ?第五部分：稳定性分析题 (36) ?第六部分：结构图简化题 (37)

?第七部分：时域分析题 (41) ?第八部分：频域分析题 (44) ?第九部分：稳态分析题 (47) ?第十部分：校正分析题 (50) 第一部分：单选题 1. 自动控制系统的反馈环节中必须具有[b ] a.给定元件 b .检测元件 c .放大元件 d .执行元件 2. 在直流电动机的电枢回路中，以电流为输入，电压为输出，两者之 间的传递函数是[a ] a .比例环节b.积分环节 c .惯性环节 d .微分环节 3. 如果系统不稳定，则系统[a ] a.不能工作 b .可以工作，但稳态误差很大 c .可以工作，但过渡过程时间很长 d .可以正常工作 4. 在转速、电流双闭环调速系统中，速度调节器通常采用[B ] 调节器。 a .比例b.比例积分 c .比例微分d.比例积分微分 5.单位阶跃函数1(t)的拉氏变换式L[1(t)]为[B ] a. S b.1 c. 2 d. S 2 S S2 6. 在直流电动机的电枢回路中，以电流为输出，电压为输入，两者之间

的传递函数是[A ] A .比例环节 B .积分环节 C .惯性环节D.微分环节 7. 如果系统不稳定，则系统[A ] C .可以工作，但过渡过程时间很长 D .可以正常工作 8. 已知串联校正网络（最小相位环节）的渐近对数幅频特性如下图所示。试判断该环节的相位特性是[A ]: A. 相位超前 B.相位滞后 C.相位滞后-超前 D.相位超前-滞后 I" OdB/dec -Zin +20dB/dec 丨 ? ■'H H = |i ------------------- 1---- - ---------- 1 -------------------- ■ I I / ■ 0dB/dec 9. 在转速、电流双闭环调速系统中，速度调节器通常采用[B ] 调节器。 A .比例 B .比例积分 C .比例微分 D .比例积分微分 10. 已知某环节的幅相频率特性曲线如下图所示，试判定它是何种环节[惯性环节]:

控制工程基础2010试题A卷标准答案

20120712 铁道学院2010-2011学年第1学期 2008级本科班期末考试试卷（A ） 课程名称：控制工程基础 任课教师：希太、明军 考试时间：120分钟 学 号： 姓 名： 班 级： 考试性质（学生填写）：正常考试（ ）缓考（ ）补考（ ）重修（ ）提前修读( ) 注：将所有答案写在后面的答题纸上，最后一页为草稿纸。 一、 填空题（每空1分，15题共20分） 1． 控制系统由 两部分组成。 2． 建立系统数学模型的方法有 和 两种。 3． 按其数学模型是否满足 ，控制系统可分为线性系统和非线性系统。 4． 随动系统是指 。 5． 经典控制理论采用的数学模型主要 以为基础；现代控制理论采用的数学模型主要以为 基础。 6． 工程上常用的线性化方法是 。 7． 广义误差平方积分性能指标特点 。 8． 校正元件按在系统中的连接方式可分为串联校正、 和 等。 9． 系统频率特性指标中的谐振频率是指 。 10．系统传递函数与其单位脉冲响应函数的关系是 。 11．系统稳定的充要条件是 。 12．某线性定常系统的单位斜坡响应为t e t t y 2)(-+=，0≥t 。其单位阶跃响应为 。

13．在工程控制实践中，为使系统有满意的稳定性储备，一般其幅值裕度应满足 。 14．最小相位系统是指 。 15．已知系统开环传递函数为) 1(9)(+=s s s G K ，则系统的固有频率、阻尼比以及单位斜坡输入所引起的稳态误差分别为 、 、 。 二、单项选择题（每题2分，10题共20分） 1．下面关于微分环节的控制作用描述中正确的是： ( ) (A)使相位滞后 (B)减小系统的阻尼 (C)抗高频干扰 (D)使相位超前 2．稳态误差除了与系统的型别、传递函数有关外，还与下述哪一项有关？ ( ) (A) 阶次 (B) 振荡频率 (C) 阻尼比 (D) 输入信号类型 3．二阶振荡系统幅值衰减的快慢取决于： ( ) (A) d ω (B)n ξω (C) 特征根实部绝对值 (D) 特征根虚部的分布情况 4．系统输出的拉氏变换完全取决于： ( ) (A)系统的传递函数的极点位置 (B)系统的初始状态、输入及其传递函数 (C)系统的传递函数 (D)系统的固有特性 5．相位滞后校正环节相当于： ( ) （A ）低通滤波器 （B ）高通滤波器 （C ）带通滤波器 （D ） 带阻滤波器 6．下图为一阶系统单位脉冲响应曲线，则下列说明正确的是： ( ) (A) 系统的输出为0,2)(2≥=-t e t t ω (B) 系统的输出为0,)(≥=-t e t t ω (C) 系统传递函数为)12(1)(+=s s G (D) 系统单位脉冲响应调整时间为2s 7. PI 控制类似于： （ ） (A) 增益调整 (B) 相位超前校正 (C) 相位滞后校正 (D) 相位滞后-超前校正 8．某单位反馈系统的闭环传递函数为)2(1)(+=s s G ，则输入t t r 2sin 2)(=时稳态输出的幅值为: （ ）

控制工程基础应掌握的重要知识点

控制工程基础应掌握的重要知识点 控制以测量反馈为基础，控制的本质是检测偏差，纠正偏差。 自动控制系统的重要信号有输入信号、输出信号、反馈信号、偏差信号等。 输入信号又称为输入量、给定量、控制量等。 自动控制按有无反馈作用分为开环控制与闭环控制。 自动控制系统按给定量的运动规律分为恒值调节系统、程序控制系统与随动控制系统。自动控制系统按系统线性特性分为线性系统与非线性系统。 自动控制系统按系统信号类型分为连续控制系统与离散控制系统。 对控制系统的基本要求是稳定性、准确性、快速性。 求机械系统与电路的微分方程与传递函数 拉普拉斯变换： 传递函数是在零初始条件下将微分方程作拉普拉斯变换，进而运算而来, 传递函数与微分方程是等价的, 传递函数适合线性定常系统。 典型环节传递函数： 比例环节K 惯性环节 一阶微分环节振荡环节 二阶微分环节 )a s(F )t(f e at+ → -)s(F e )T t(f TS - → - 1 S+ τ 1 S 2 S2 2+ ζτ + τ

传递函数框图的化简 误差传递函数又称偏差传递函数，是偏差信号与输入信号间的传递函数。系统输出信号称为响应，时间响应由瞬态响应与稳态响应组成。 系统的特征方程是令系统闭环传递函数分母等于零而得。 特征方程的根就是系统的极点。

一阶惯性系统 的单位阶跃响应： 特征方程为： 特征方程的根（即极点）为： 单位阶跃信号 系统进入稳定状态指响应c(t)进入并永远保持在稳态值c(∞)的允许误差范围内，允许误差常取2%或5% 调整时间 二阶振荡系统： 特征方程为： 单位阶跃响应c(t)： 1 063.2% 86.5% 95% 98.2% 99.3% T 2T 3T 4T 5T 0.632 t ()1t T c t e -=-() c t 斜率 1 T A 1 )t (r =???? ?±=?±=?=% 2,T 4% 5,T 3t s 1 TS 1 )S (R )S (C )S (G +==2 n n 22n 2 2 S 2S 1 TS 2S T 1 ) S (R )S (C )S (G ω+ζω+ω= +ζ+= =n ω无阻尼自由振荡频率ζ阻尼比2 n d d n 2n n 2,11,j 1j S ,,707.02 2 ,)8.0,4.0(,),(10ζ-ω=ωω±ζω-=ζ-ω±ζω-=ζζ== ζ∈ζ<ζ<有阻尼自由振荡频率为一对复极点极点过大则响应慢过小则振荡厉害最佳好统应工作在此状态具有振荡特性的二阶系欠阻尼0 S 2S 2n n 2=ω+ζω+一对复极点 欠阻尼,1j S ),(102n n 2,1ζ-ω±ζω-=<ζ<两相同实极点 临界阻尼,S ),(1n n 2,1ω-=ζω-==ζ两不同实极点过阻尼,1S ),(12 n n 2,1-ζω±ζω-=>ζ一对虚极点 无阻尼,j S ),(0n 2,1ω±==ζ不能用 系统振荡会越来越大,,0<ζ01T S =+T 1S 1- =