機電工程基礎(chǔ)形成性考核冊作業(yè)復習資料

1、機電工程基礎(chǔ)形成性考核冊作業(yè)答案機電工程基礎(chǔ)作業(yè)答案第一章習題答案一、簡答1. 什么是自動控制？就是在沒有人直接參與的情況下，利用控制裝置使生產(chǎn)過程或被控對象的某一物理量 （輸出疑）準確地按照給定的規(guī)律（輸入量）運行或變化。2. 控制系統(tǒng)的基本要求有哪些？控制系統(tǒng)的基本要求可歸結(jié)為穩(wěn)左性：準確性和快速性。3. 什么是自動控制系統(tǒng)？指能夠?qū)Ρ豢刂茖ο蟮墓ぷ鳡顟B(tài)進行自動控制的系統(tǒng)。它一般由控制裝置和被控制對 象組成4. 反饋控制系統(tǒng)是指什么反饋？反饋控制系統(tǒng)是指負反饋。5. 什么是反饋？什么是正反饋？什么是負反饋？反饋信號（或稱反饋）：從系統(tǒng)（或元件）輸出端取出信號，經(jīng)過變換后加到系 統(tǒng)（或元件）

2、輸入端，這就是反饋信號。當它與輸入信號符號相同，即反饋結(jié)果有利于加 強輸入信號的作用時叫正反饋。反之，符號相反抵消輸入信號作用時叫負反饋。6. 什么叫做反饋控制系統(tǒng)系統(tǒng)輸出全部或部分地返回到輸入端,此類系統(tǒng)稱為反饋控制系統(tǒng)（或閉環(huán)控制系統(tǒng)）。7. 控制系統(tǒng)按其結(jié)構(gòu)可分為哪3類？控制系統(tǒng)按苴結(jié)構(gòu)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和復合控制系統(tǒng)。8. 舉例說明什么是隨動系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的控制作用是時間的未知函數(shù)，即給定量的變化規(guī)律是事先不能確泄的，而 輸出量能夠準確、迅速的復現(xiàn)給定量（即輸入疑）的變化，這樣的系統(tǒng)稱之為隨動系統(tǒng)。 隨動系統(tǒng)應用極廣，如雷達自動跟蹤系統(tǒng)，火炮自動瞄準系統(tǒng)，各種電信號筆記錄

3、儀等 等。9. 自動控制技術(shù)具有什么優(yōu)點？（1）極大地提高了勞動生產(chǎn)率：提髙了產(chǎn)品的質(zhì)量：減輕了人們的勞動強度, 使人們從繁重的勞動中解放出來，去從事更有效的勞動；（4）由于近代科學技術(shù)的發(fā)展, 許多生產(chǎn)過程依靠人們的腦力和體力直接操作是難以實現(xiàn)的，還有許多生產(chǎn)過程則因人 的生理所限而不能由人工操作，如原子能生產(chǎn)，深水作業(yè)以與火箭或?qū)椀闹茖У鹊取?在這種情況下，自動控制更加顯示出其巨大的作用10. 對于一般的控制系統(tǒng)，當給定量或擾動量突然增加某一給定值時，輸出量的暫態(tài) 過程可能有幾種悄況？2 / 279 / 27機電工程基礎(chǔ)形成性考核冊作業(yè)答案單調(diào)過程 衰減振蕩過程 持續(xù)振蕩過程 發(fā)散振蕩過

4、程二、判斷1. 自動控制中的基本的控制方式有開環(huán)控制、閉環(huán)控制和復合控制。正確2. 系統(tǒng)的動態(tài)性能指標主要有調(diào)肖時間和超調(diào)量，穩(wěn)態(tài)性能指標為穩(wěn)態(tài)誤差。正確3. 如果系統(tǒng)的輸出端和輸入端之間不存在反饋回路，輸岀量對系統(tǒng)的控制作用沒有影響時，這樣的系統(tǒng)就稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。正確4. 凡是系統(tǒng)的輸出端與輸入端間存在反饋回路，即輸出量對控制作用能有直接影響的 系統(tǒng)，叫做閉環(huán)系統(tǒng)。正確5. 無靜差系統(tǒng)的特點是當被控制量與給定值不相等時，系統(tǒng)才能穩(wěn)左。錯誤6. 對于一個閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，如果其暫態(tài)過程不穩(wěn)左，系統(tǒng)可以工作。錯誤7. 疊加性和齊次性是鑒別系統(tǒng)是否為線性系統(tǒng)的根據(jù)。正確8. 線性微分方程的各項系

5、數(shù)為常數(shù)時，稱為定常系統(tǒng)。正確3 / 272 / 27機電工程基礎(chǔ)形成性考核冊作業(yè)答案第二章習題答案1. 什么是數(shù)學模型？描述系統(tǒng)在運動過程中各變量之間相互關(guān)系的數(shù)學表達式叫做系統(tǒng)的數(shù)學模型。正確2. 建立控制系統(tǒng)數(shù)學模型的主要方法哪些？建立控制系統(tǒng)數(shù)學模型的主要方法有解析法和實驗法。3. 什么是系統(tǒng)的傳遞函數(shù)？在零初始條件下，輸岀量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比稱為線性系統(tǒng)(或元件) 的傳遞函數(shù)。4. 單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s),則其閉環(huán)傳遞函數(shù)是什么？單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s),則閉環(huán)傳遞函數(shù)為-G( S，)1 + G(s)5. 二階閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)標準型是什么？

6、其中的變量有什么含義？二階閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)標準型為。：/(代+2僅4$ +。；)，其中稱g為系統(tǒng)的阻尼比， 為無阻尼自振蕩角頻率。6. 微分環(huán)節(jié)和枳分環(huán)右的傳遞函數(shù)表達式各是什么？微分環(huán)節(jié)：G($) = s。 積分環(huán)節(jié)G(s)=-S二判斷1. 傳遞函數(shù)只與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，與輸岀量、輸入量無關(guān)。正確2. 對于非線性函數(shù)的線性化方法有兩種：一種方法是在一左條件下，忽略非線性因素。 另一種方法就是切線法，或稱微小偏差法。正確3. 在自動控制系統(tǒng)中，用來描述系統(tǒng)內(nèi)在規(guī)律的數(shù)學模型有許多不同的形式，在以單 輸入、單輸出系統(tǒng)為研究目標的經(jīng)典控制理論中，常用的模型有微分方程、傳遞函數(shù)、 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖、頻率特

7、性等。正確4. 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差大小取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和外輸入。正確5. 傳遞函數(shù)是復變量s的有理真分式，分母多項式的次數(shù)n高于分子多項式的次數(shù)m.而且其所有系數(shù)均為實數(shù)。正確6. 在復數(shù)平而內(nèi)，一左的傳遞函數(shù)有一左的零，極點分布圖與之相對應。正確7. 傳遞函數(shù)是物理系統(tǒng)的數(shù)學模型，但不能反映物理系統(tǒng)的性質(zhì)，因而不同的物理系統(tǒng)不能有相同的傳遞函數(shù)。(錯誤 )8. 自然界中真正的線性系統(tǒng)是不存在的。許多機電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)等，在 變量之間都包含著非線性關(guān)系。正確9. 實際的物理系統(tǒng)都是線性的系統(tǒng)。(錯誤 )10. 某環(huán)節(jié)的輸出量與輸入量的關(guān)系為y(t)=Kx(t)t K是一個常數(shù)，則稱

8、英為慣性環(huán)節(jié)。錯誤11慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)越大，則系統(tǒng)的快速性越好。(錯誤)12. 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)分母中的最髙階若為n,則稱系統(tǒng)為n階系統(tǒng)13. 已知線性系統(tǒng)的輸入x(t),輸岀y(t),傳遞函數(shù)G(s),則K(5)= G(5)-X(5)o 正確14. 線性化是相對某一額左工作點進行的。工作點不同，得到線性化微分方程的系數(shù)也 不同。正確15. 若使線性化具有足夠精度，調(diào)節(jié)過程中變雖:偏離工作點的偏差信號必須足夠小。正 確設(shè)某系統(tǒng)可用下列一階微分方程Tc(t) + c(r) = zr(t) + r(t)近似描述，在零初始條件下，試確泄該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。C(s) _ 爲 +1(5)75 + 1四、如

9、圖所示為一具有彈簧、阻尼器的機械平移系統(tǒng)。當外力作用于系統(tǒng)時，系統(tǒng)產(chǎn)生 位移為。求該系統(tǒng)以(t)為輸入量，(t)為輸出量的運動微分方程式。取A、B兩點分別進行受力分析。得 kj(x. -xA)=f(xA -x0)=k2x0k = 由 k/x. xA) = k1xA 解出 x. = x. -Ax0代入等式得 f(x4 - x0 x0) = k-xGk 得f(k +k2)x0 + k1k2x0 =(式中：kl彈簧1的彈性系數(shù)：k2彈簧2的彈性系數(shù)：f一阻尼器的阻尼系數(shù)。五、下圖為一具有電阻一電感一電容的無源網(wǎng)絡(luò)，求以電壓U為輸入，為輸岀的系統(tǒng)微 分方程式。LR解 根據(jù)基爾霍夫電路立律，有w(r)

10、= L + /? + uc dt(而i = C 虬,則上式可寫成如下形式dtLC十 RC 虬 + uc = u(t)dr dt六. 簡化下圖所示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，求系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)（滬紆10 / 279 / 27解 這是一個多回路系統(tǒng)?？梢杂卸喾N解題方法,這里從內(nèi)回路到外回路逐步化簡。 第一步，將引岀點a后移，比較點b后移，簡化成圖（a）所示結(jié)構(gòu)。第二步，對圖（a）中比（s）和空衛(wèi)串聯(lián)與H?（s）并聯(lián)，再和串聯(lián)的Ga（5）,G4（5） G&）組成反饋回路，進而簡化成圖（b）所示結(jié)構(gòu)。第三步，對圖（b）中的回路再進行串聯(lián)與反饋變換，成為如圖（c）所示形式。 最后可得系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為（S）=C(

11、s)麗1 + G.（5）G3（5）/7 .（5）+ G.（5）G4 （S）H2（5）+ G,（5）G2（5）G3（5）G4（S）H（5）(a)(b)竺弘心血恥） C1 + 6廳3 W）+ 6（s）G4（）兄（G G）Ggg （Q盡 f(c)七、如圖所示的電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，英中為輸入電壓，為輸岀電壓，試寫出此系統(tǒng)的微分方程 和傳遞函數(shù)表達式。尺怒竽+（&+叫胡恥魯+也Uo(s) _ RRCs + R】 比(5) R R2Cs + R2八、在齒輪傳動中，若忽略嚙合間隙，則主動齒輪輸入轉(zhuǎn)速山和從動齒輪輸出轉(zhuǎn)速理 之間的關(guān)系為n2ii2,求其傳遞函數(shù)。G（S）2（S）（S）|2式中/z2主動齒輪齒數(shù)和從動齒

12、輪齒數(shù)之比。九、下圖所示網(wǎng)絡(luò)，輸入為電壓，輸出為電壓，求其傳遞函數(shù)。輸岀電壓為llc = idto將上兩式進行拉氏變換，得Ur(S)()(s)0由上兩式消去中間變量I,得(1) (s)=Ur(s)故得傳遞函數(shù)為G(s) (s)Ur(s)l/(l)=l/(l)第三章習題答案一、簡答1. 單位階躍函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果是什么？ 單位斜坡函數(shù)的拉氏變換結(jié)果是什 么？單位階躍函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果是1 O單位斜坡函數(shù)的拉氏變換結(jié)果是丄。2. 什么是極點和零點？傳遞函數(shù)分母多項式的根被稱為系統(tǒng)的極點，分子多項式的根被稱為系統(tǒng)的零點3. 某二階系統(tǒng)的特征根為兩個互不相等的實數(shù)，則該系統(tǒng)的單位階躍響應曲線有

13、什么 特點？單調(diào)上升4. 什么叫做二階系統(tǒng)的臨界阻尼？畫圖說明臨界阻尼條件下二階系統(tǒng)的輸岀曲線。臨界阻尼（匚=1）, c為一無超調(diào)的單調(diào)上升曲線，如圖所示。5. 動態(tài)性能指標通常有哪幾項？如何理解這些指標？延遲時間。 階躍響應第一次達到終值方（s）的50%所需的時間。上升時間匚階躍響應從終值的10%上升到終值的90%所需的時間：對有振蕩的 系統(tǒng)，也可宦義為從0到第一次達到終值所需的時間。峰值時間. 階躍響應越過穩(wěn)態(tài)值/?（s）達到第一個峰值所需的時間。調(diào)節(jié)時間匚階躍響到達并保持在終值加s）5%誤差帶內(nèi)所需的最短時間：有 時也用終值的2%誤差帶來左義調(diào)肖時間。超調(diào)量穌值/?（）超岀終值力（8）的

14、百分比，即p ) - h(g)/2(8)xlOO %6. 勞斯穩(wěn)左判據(jù)能判斷什么系統(tǒng)的穩(wěn)上性？ 勞斯穩(wěn)定判據(jù)能判斷線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)怎性。7. 一階系統(tǒng)的階躍響應有什么特點？當時間t滿足什么條件時響應值與穩(wěn)態(tài)值之間的機電工程基礎(chǔ)形成性考核冊作業(yè)答案誤差將小于52%。？由于一階系統(tǒng)的階躍響應沒有超調(diào)量，所有其性能指標主要是調(diào)節(jié)時間，它表征系 統(tǒng)過渡過程的快慢。當i=3T或4T時，響應值與穩(wěn)態(tài)值之間的誤差將小于52%。顯 然系統(tǒng)的時間常數(shù)T越小，調(diào)節(jié)時間越小，響應曲線很快就能接近穩(wěn)態(tài)值。8. 在欠阻尼的情況下，二階系統(tǒng)的單位階躍響應有什么特點？在欠阻尼的情況下，二階系統(tǒng)的單位階躍響應為一振幅按指數(shù)規(guī)

15、律衰減的簡諧振蕩 時間函數(shù)。9. 阻尼比g WO時的二階系統(tǒng)有什么特點？匚W0時的二階系統(tǒng)都是不穩(wěn)定的10已知系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：0(s) =；10.255-+0.7075 + 1則系統(tǒng)的g、與性能指標。、(5%)各是多少？g =0. 707)n=2o %=4.3%(5%) =2. 1 (s)二、判斷：1. 線性系統(tǒng)穩(wěn)定，其閉環(huán)極點均應在s平而的左半平而。正確2. 用勞斯表判斷連續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)左性，當它的第一列系數(shù)全部為正數(shù)系統(tǒng)是穩(wěn)泄的。正 確3. 系統(tǒng)的穩(wěn)左性取決于系統(tǒng)閉環(huán)極點的分布。正確4. 閉環(huán)傳遞函數(shù)中積分環(huán)節(jié)的個數(shù)決立了系統(tǒng)的類型。錯誤5. 若二階系統(tǒng)的阻尼比大于1,則其階躍響應不會岀現(xiàn)

16、超調(diào)，最佳工程常數(shù)為阻尼比等于0. 707。正確6. 某二階系統(tǒng)的特征根為兩個具有負實部的共輒復根，則該系統(tǒng)的單位階躍響應曲線表現(xiàn)為等幅振蕩。(錯誤 )7. 最大超調(diào)量只決左于阻尼比越小，最大超調(diào)量越大。正確&二階系統(tǒng)的階躍響應，調(diào)整時間與 2) $ = 0 , b = 2 $ r(t) = 1(/)時，試評價該二階系統(tǒng)的如下性能：夕、血”、b%、和y(oo) 01 閉環(huán)傳遞 函數(shù)為 0($)= + 3 +兔2、特征方程 )(5)= anstl +4一1 + + aS + d()=03、=2： ：=05：6% =丘-兀 / Jy =16.3%；t5 (2%) 4/殂4； y(oo)=2四、某單

17、位負反饋系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為10(5+ 1)(5+ 2)(5+ 5)試求系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，并說明該系統(tǒng)是否穩(wěn)上。12 / 2711 / 27機電工程基礎(chǔ)形成性考核冊作業(yè)答案G(滬島=鳥；+ 5)該系統(tǒng)的閉環(huán)極點均位于s平面的左半平而，所以系統(tǒng)穩(wěn)怎。五、有一系統(tǒng)傳遞函數(shù)0($)=，苴中=4。求該系統(tǒng)的超調(diào)量和調(diào)整時間:5* + 5 + K 菱【解】系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為K0($)=亍丄-Kk=4S + 5* + K 菱與二階系統(tǒng)標準形式的傳遞函數(shù)0($)=、T + 2(0 ns + ;對比得：(1)固有頻率 = 頁 =V4 = 2(2) 阻尼比由2妙”=1得： = J- = 025 2超調(diào) 5(

18、%)=嚴 W r，X100% = 47%(4)調(diào)整時間人(5%)心 丄 =6$六、 已知單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳函為)=而吋，求系統(tǒng)的-與性能指標映、(5%)og =0. 55=10o % = 163%(5%) =0.6 (s)七. 系統(tǒng)的特征方程為5511423553 -1 3 052950 +2s4 + +3s2 +4$ + 5 = 0試用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)立性。解計算勞斯表中各元素的數(shù)值,并排列成下表15 / 2713 / 275132由上表可以看岀，第一列各數(shù)值的符號改變了兩次，由+2變成-1,又由-1改變成+9。 因此該系統(tǒng)有兩個正實部的根，系統(tǒng)是不穩(wěn)圧的。入某典型二階系統(tǒng)的單位階躍響應

19、如圖所示。試確定系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。由=o 25,計算得 4 =0. 4由峰值時間.=一=2,計算得1.7根據(jù)二階系統(tǒng)的標準傳遞函數(shù)表達式得系統(tǒng)得閉環(huán)傳遞函數(shù)為：s根軌跡是根據(jù)系統(tǒng)開環(huán)零極點分布而繪制出的閉環(huán)極點運動軌跡。 正確 +2g ns + a2n2 90G) = 52+1.365+ 2.9j2九、某系統(tǒng)開換傳遞函數(shù)為&(s+l),分別求r(t)=L t和(L)時的穩(wěn)態(tài)誤差。2【解】它是開環(huán)放大系數(shù)為=1的I型單位反饋系統(tǒng)。其穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)可査表得到：=s, Kv = Kk =1, Ka =0;相應的位置誤差為0,速度誤差為1,加速度誤差為8。第四章習題答案一、判斷1 根軌跡法就是利用已知

20、的開環(huán)極、零點的位置，根據(jù)閉環(huán)特征方程所確宦的幾何條 件，通過圖解法求岀K&由0-8時的所有閉環(huán)極點。正確機電工程基礎(chǔ)形成性考核冊作業(yè)答案3. 繪制根軌跡時，我們通常是從K= 0時的閉環(huán)極點畫起，即開環(huán)極點是閉環(huán)根軌 跡曲線的起點。起點數(shù)n就是根軌跡曲線的條數(shù)。 正確4. 根軌跡是根據(jù)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中的某個參數(shù)為參變量而畫出的開環(huán)極點的 根軌跡圖。錯誤5. 開環(huán)傳遞函數(shù)的分母階次為n,分子階次為m(n2m),則其根軌跡有n條分支，其中m條分支終止于開環(huán)有限零點，條分支終止于無窮遠。正確6. 在開環(huán)系統(tǒng)中增加零點，可使根軌跡向左方移動。正確7. 在開環(huán)系統(tǒng)中增加極點，可使根軌跡向右方向移動。正

21、確8. 實軸上二開環(huán)極點間有根軌跡，則它們之間必有匯合點。錯誤9. 實軸上二開環(huán)零點間有根軌跡，則它們之間必有匯合點。正確10. 系統(tǒng)的根軌跡起始于開環(huán)極點，終止于開環(huán)零點。正確二、已知某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)= “八)=和 ,式中心D(s)(s + Pi)(s + p2)o,乙試求其根軌跡的分離點和會合點。【解】由于 N($)=$+S D(s) =(5 + /?!+ P2)上式對S求導后得N(s)= 1: D(s) = 2s + + /人代入式(4-9),得 (S + Zi X2-5 + P + /?2)- (5 4- P X5 + /?2 ) = 0由此得分離點和會合點分別為

22、%2 = _Z J(-濾-“2)K三、設(shè)某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)= (s + * + 4)試計算苴根軌跡的漸近線傾 角?！窘狻?由英開環(huán)傳遞函數(shù)可知，0, 3,代入式(4-10)中得該系統(tǒng)的根軌跡漸近線傾角 為盧80。(1 + 2 心sga3-0第五章習題答案一、判斷1. 在實際存在電容、電感.慣量、彈簧等這些儲能元件的系統(tǒng)中，輸入不同頻率的正 弦電壓，輸出電壓的幅值相同.相位不同。錯誤2系統(tǒng)的頻率特性是由G(jco)描述的，稱為系統(tǒng)的幅頻特性；ZG(w)稱為 系統(tǒng)的相頻特性。正確3. 對于實際的“低通”控制系統(tǒng)，在頻率較低時，輸入信號基本上可以原樣地在輸出端復現(xiàn)岀來，而不發(fā)生嚴

23、重失真。正確4. 根據(jù)穩(wěn)定性判據(jù)的描述，如果開環(huán)是不穩(wěn)定的，且有P個不穩(wěn)眾極點，那么閉環(huán)穩(wěn)立的條件是：當w由mToo時，()的軌跡應該逆時針繞(-1, ./O)點尸圈。正確5. 系統(tǒng)的頻率特性可直接由G(j3)(j3)Q(d)求得。只要把線性系統(tǒng)傳遞函數(shù)G中的 算子s換成j,就可以得到系統(tǒng)的頻率特性G(j(d)。正確6. 頻率特性是線性系統(tǒng)在正弦輸入信號作用下的穩(wěn)態(tài)輸出和輸入之比。7. 對數(shù)頻率特性是將頻率特性表示在對數(shù)坐標中，對數(shù)坐標橫坐標為頻率，頻率每變化2倍，橫坐標軸上就變化一個單位長度。 錯誤8型系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性的低頻段是一條斜率為一20的直線。 正確9. 比例環(huán)節(jié)的A()和()均與頻

24、率無關(guān)。正確10. 系統(tǒng)的頻率特性是由G(描述的，稱為系統(tǒng)的復合控制：ZG(Jq)稱 為系統(tǒng)的復合控制。11 當 由0TOO時，積分環(huán)幅頻特性與相頻特性與頻率無關(guān)，為一常值。 錯誤12. 時滯環(huán)節(jié)的幅相頻率特性為一個以原點為圓心的圓。正確13. 系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性和相頻指性有一一對應關(guān)系，則它必是最小相位系統(tǒng)。正確14. 凡是在s左半平而上沒有極、零點的系統(tǒng)，稱為最小相位系統(tǒng)， 錯誤15. 若系統(tǒng)的開環(huán)穩(wěn)泄，且在L( )0的所有頻率范困內(nèi)，相頻叫).180,則其閉環(huán)狀態(tài)是穩(wěn)定的。正確二選擇1、卜列開環(huán)傳遞函數(shù)所表不的系統(tǒng)，屬于最小相位系統(tǒng)的是(3 )os - 1 Ts5 + 1A；B (T0

25、) ：C;D(5s +1)(2$+ 1)1 + 7(2s +1)(3$+ 1)s + 2s(s + 3)(5 - 2)2、已知系統(tǒng)頻率特性為5,則該系統(tǒng)可表示為(3 )1-j3a)(1) 5小宀。:(2)5宀: (3)5嚴 : (4) 5不兀1(02 +1lco2 +13、下列開環(huán)傳遞函數(shù)所表示的系統(tǒng)，屬于最小相位系統(tǒng)的有o D(55 + 1)(5+ 1)1-TyB-(T0)；1 + 7(21)(5 + 3)(5 + 2)17 / 2715 / 27機電工程基礎(chǔ)形成性考核冊作業(yè)答案4、題圖中R-C電路的幅頻特性為o BR，)心o|I |0x (t)專 y (t)Jl + 曲Jl + (77y)

26、2C :D oJl_g)2|1+列5、理想微分環(huán)節(jié)對數(shù)幅頻特性曲線是一條斜率為(1)A 20“B/ ,通過1點的直線；B-20巧 通過3=1點的直/dec/dec線；C通過3二0點的直線：D 20鄉(xiāng)么通過點的直線6、開環(huán)Gk(5)對數(shù)幅頻特性對數(shù)相頻特性如圖所示，當K增大時：AA L（s）向上平移，颯血）不變： B L（3）向上平移，0（e）向上平移:CL（3）向卜平移，0（q）不變： D L3）向下平移，0（e）向下平移。最小相位系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性如下圖所示，試分別確龍各系統(tǒng)的傳遞函數(shù)Ca：b：（C）G(s) =G(s) =cG（5）=105(5+ 1)100(105 + 1)(5 + 1)

27、100(0.55 + 1)(0.25 + 1)四、試繪制具有下列開環(huán)傳遞函數(shù)的系統(tǒng)的波徳圖。G（Q =衛(wèi)“+3）一心 + 2）（護+$ + 2）【解】 首先將已知傳遞函數(shù)變換成系統(tǒng)開環(huán)頻率特性G（j ）,為了避免在繪制19 / 2717 / 27機電工程基礎(chǔ)形成性考核冊作業(yè)答案波徳圖的過程中出現(xiàn)差錯，需要將G(j )化成下列標準型式，即21 / 2719 / 27其次，繪制系統(tǒng)波徳圖漸近線。由上式可知該系統(tǒng)由下列環(huán)肖組成：1. 放大環(huán)節(jié) G,(j )=7.5, 20=17.52. 積分環(huán)節(jié)G2(j )=(j尸漸近線斜率為-20/3振蕩環(huán)節(jié)Gsfjcor蟲匚 垃其轉(zhuǎn)角頻率1=V2,漸近線斜率為4

28、0。2 24 慣性環(huán)節(jié)G4 (jco)=(晉 + 1)，轉(zhuǎn)角頻率尸2,漸近線斜率為+20.5. 一階微分環(huán)節(jié)G如3)=(晉+ 1),英轉(zhuǎn)折頻率 尸3,漸近線斜率為+20/。 將I, 2和3在橫軸上標出，并畫出它們的垂線。根據(jù)式(5-22)求得該系統(tǒng)的對數(shù)頻率特性為：乙()=201og75 - 201og-201ogJ( 1 -) + (罟一 20叫/ 1 十(導十 201og J 1 4-(y)21(。)= 201og7 5 一 201ogL(o) =201og7.5= 17.5dB當1時，當VV1時，因3=0故對數(shù)幅頻口 )曲線。02必一.汎r門0U)況、020-f M OS t五. 已知系

29、統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為300G(s)H(s)=石$(丁 +25 + 100) 試用對數(shù)穩(wěn)左判據(jù)判別系統(tǒng)的穩(wěn)泄性?！窘狻坷L制系統(tǒng)對數(shù)頻率特性曲線，如圖所示因為振蕩環(huán)卩的阻尼比為0.L在轉(zhuǎn)折頻率處的對數(shù)幅頻值為201gJ_ = -201g2x0.1 = 14JB由于開環(huán)有一個積分環(huán)節(jié)，需要在相頻曲線 =0處向上補畫刃/2角。根據(jù)對數(shù)判據(jù)，在口 )0的所有頻率范圍內(nèi)，相頻p()曲線在-183線有一次負穿越，且正負穿越之差不為零。因此，閉環(huán)系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。六、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為:G(S)=05(0.15 + 1)(0.045 + 1)試：1.繪出對數(shù)漸近幅頻特性曲線以與相頻特性曲線2. 確宦系統(tǒng)穩(wěn)宦

30、裕度丫機電工程基礎(chǔ)形成性考核冊作業(yè)答案解答：(1) 該系統(tǒng)是由積分、放大和兩個慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)構(gòu)成的(2) 102020 分貝1 1 1 1=10 g = = 2510.12 T2 0.04(3) 低頻為積分放大環(huán)節(jié)，在3 = 1, 20分貝處作-2010倍頻 線 在3=10處作-4010倍頻 線，在3=25處作-6010倍頻線2. L (co) 0的范圍內(nèi)，相頻特性在-兀處沒有穿越，所以系統(tǒng)穩(wěn)龍船=1,所以ZG(10) = -90 - tg-1 (10 x 0.1) - tg“(10 x 0.04) = -156.8y =180-156.8 = 23.2七、已知最小相位系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)頻率特性曲線如

31、圖所示。試寫岀開環(huán)傳遞函數(shù)Gk(s)。T解：1) 3。兒的低頻段斜率為-20,故低頻段為增至5 斜率由-20轉(zhuǎn)為-40,增加-20,所以應為慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率,23 / 2721 / 27機電工程基礎(chǔ)形成性考核冊作業(yè)答案25 / 2722 / 27該環(huán)節(jié)為 5 + 13增至3釘斜率由-40轉(zhuǎn)為-20,增加+20,所以3頻率，該環(huán)節(jié)為 5+1 。:應為一階微分環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折增到s 斜率由-20轉(zhuǎn)為-40,該環(huán)節(jié)為 s +13”斜率保持不變。故系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)應由上述各典型環(huán)節(jié)串聯(lián)組成，即K(丄 $ + 1)弘)=H$ + 1)(5 + 1) 62）確泄開環(huán)增益K 當 3 二 5 時，A（3c）二 1

32、 a所以K丄厶r0 =1所以，Gk（5）=叱（丄卄1）5(J-5 + l)(5 + 1) 機電工程基礎(chǔ)形成性考核冊作業(yè)答案第六章習題答案一、判斷1. 校正為相位滯后校正。（正確 ）2. 系統(tǒng)如圖所示，Gc（s）為一個并聯(lián)校正裝置，實現(xiàn)起來比較簡單。 正確29 / 2724 / 273系統(tǒng)校正的方法.按校正裝置在系統(tǒng)中的位置和連接形式區(qū)分，有串聯(lián)校正、并聯(lián)（反饋） 校正和前饋（前置）校正三種。正確4.按校正裝置的物理性質(zhì)區(qū)分，又有相位超前（微分）校正，相位滯后（積分）校正，和相位 滯后一超前（積分微分）校正。正確 5相位超前校正裝置的傳遞函數(shù)為Gg二啟尹系數(shù)“大于-正確6.假設(shè)下圖中輸入信號源的輸出阻抗為零，輸岀端負載阻抗為無窮大則此網(wǎng)絡(luò)一沱是一個無源滯后校正網(wǎng)絡(luò)。8. 下圖所示為一個系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性該系統(tǒng)是穩(wěn)泄的。錯誤9. 利用相位超前校正，可以增加系統(tǒng)的頻寬，提髙系統(tǒng)的快速性，但使穩(wěn)左裕量變小。錯 誤10. 滯后一超前校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)的一般形式為：Ge,式中(1 + 7(1 + 7)t/l, b2。正確二. 已知某單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G()(5)=-，校正環(huán)節(jié)為 5(25 + 1)(105