機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第3階段練習(xí)題答案 江南大學(xué)2022年秋季

第14頁(yè)/共NUMPAGES\*ARABIC14頁(yè)江南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育第三階段練習(xí)題答案，答案在最后一頁(yè)?？荚嚳颇?《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》第章至第章（總分100分）__________學(xué)習(xí)中心（教學(xué)點(diǎn)）批次：層次：專業(yè)：學(xué)號(hào)：身份證號(hào)：姓名：得分：一單選題(共14題，總分值14分，下列選項(xiàng)中有且僅有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上正確填涂。)1.已知系統(tǒng)特征方程為3s4+10s3+5s2+s+2=0，則該系統(tǒng)包含正實(shí)部特征根的個(gè)數(shù)為（）。（1分）A.0B.1C.2D.32.以下環(huán)節(jié)中可作滯后-超前環(huán)節(jié)的是（）。（1分）A.Gc(s)=1/(s+1)B.Gc(s)=(s+2)/(s+1)C.Gc(s)=(s+1)/(s+2)D.(s)=[(s+1)/(s+2)]*[(0.3s+1)/(3s+1)]3.設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為GK(s)=K/[s(s+1)(s+3)]，則此系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍為（）。（1分）A.K<0>B.K>0C.2>K>0D.12>K>04.系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件（）。（1分）A.幅值裕度大于0分貝B.相位裕度大于0C.幅值裕度大于0分貝，且相位裕度大于0D.幅值裕度大于0分貝，或相位裕度大于05.已知開環(huán)穩(wěn)定的系統(tǒng)，其開環(huán)頻率特性的Nyquist圖如圖所示，則該閉環(huán)系統(tǒng)（

）。（1分）A.穩(wěn)定B.不穩(wěn)定C.臨界穩(wěn)定D.與系統(tǒng)初始狀態(tài)有關(guān)6.對(duì)于傳遞函數(shù)為G1(s)=10/(s+1)和G2(s)=1/(3s+1)兩個(gè)系統(tǒng)，（）。（1分）A.系統(tǒng)1的帶寬寬，響應(yīng)速度快B.系統(tǒng)1的帶寬寬，響應(yīng)速度慢C.系統(tǒng)2的帶寬寬，響應(yīng)速度快D.系統(tǒng)2的帶寬寬，響應(yīng)速度慢7.勞斯判據(jù)用（）來(lái)判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（1分）A.系統(tǒng)特征方程B.開環(huán)傳遞函數(shù)C.系統(tǒng)頻率特性的Nyquist圖D.系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的Nyquist圖8.以下方法可增加系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性的是（）。（1分）A.增加系統(tǒng)的開環(huán)增益B.減小系統(tǒng)的開環(huán)增益C.增加系統(tǒng)的型次D.減小系統(tǒng)的輸入9.串聯(lián)校正環(huán)節(jié)的傳遞為Gc（s）=（s+1）/（s+2），則它屬于（）。（1分）A.增益調(diào)整B.相位超前校正C.相位滯后校正D.相位滯后-超前校正10.如圖所示，其中ABC是未加校正環(huán)節(jié)前系統(tǒng)的Bode圖；GHDL是加入某種串聯(lián)校正環(huán)節(jié)后系統(tǒng)的Bode圖，則校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為（）。（1分）A.Gc(s)=(1+s)/(1+s/0.013)B.Gc(s)=K*(1+s)/(1+s/0.013)C.Gc(s)=K*(1+s/0.013)/(1+s)D.Gc(s)=(1+s/0.013)/(1+s)11.開環(huán)傳遞函數(shù)GK（s）、閉環(huán)傳遞函數(shù)GB（s）和輔助函數(shù)F（s）=1+GK（s）三者之間的關(guān)系為（）。（1分）A.GK（s）繞(-1,j0)點(diǎn)的圈數(shù)就是GK（s）繞原點(diǎn)的圈數(shù)B.GK（s）繞原點(diǎn)的圈數(shù)就是GB（s）繞(-1,j0)點(diǎn)的圈數(shù)C.GK（s）繞(-1,j0)點(diǎn)的圈數(shù)就是F（s）=1+GK（s）繞原點(diǎn)的圈數(shù)D.GK（s）繞原點(diǎn)的圈數(shù)就是F（s）=1+GK（s）繞(-1,j0)點(diǎn)的圈數(shù)12.對(duì)于一階系統(tǒng)，時(shí)間常數(shù)越大,則系統(tǒng)（）。（1分）A.系統(tǒng)瞬態(tài)過(guò)程越長(zhǎng)B.系統(tǒng)瞬態(tài)過(guò)程越短C.穩(wěn)態(tài)誤差越小D.穩(wěn)態(tài)誤差越大13.已知系統(tǒng)特征方程為s4+s3+4s2+6s+9=0，則該系統(tǒng)（）。（1分）A.穩(wěn)定B.不穩(wěn)定C.臨界穩(wěn)定D.無(wú)法判斷14.延時(shí)環(huán)節(jié)串聯(lián)在閉環(huán)系統(tǒng)的前向通道時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)定性（）。（1分）A.變好B.變壞C.不會(huì)改變D.時(shí)好時(shí)壞二判斷題(共10題，總分值10分正確的填涂“A”，錯(cuò)誤的填涂“B”。)15.超前校正可以提高系統(tǒng)響應(yīng)的快速性。相位超前校正環(huán)節(jié)使系統(tǒng)截止頻率增大，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。但隨著帶寬的增大，系統(tǒng)抗干擾能力下降。（1分）（

）16.相位滯后校正降低了系統(tǒng)響應(yīng)的快速性。由于采用了相位滯后校正環(huán)節(jié)校正使系統(tǒng)帶寬變窄，這說(shuō)明滯后校正在提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程平穩(wěn)性方面有較好的效果，系統(tǒng)抗干擾能力增強(qiáng)，但系統(tǒng)的響應(yīng)速度降低。（1分）（

）17.相位滯后校正的作用主要在于提高系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)，改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，而對(duì)系統(tǒng)原有的動(dòng)態(tài)性能不呈顯著的影響。（1分）（

）18.所謂校正，就是指在系統(tǒng)中增加新的環(huán)節(jié)，以改善系統(tǒng)性能的方法。（1分）（

）19.線性定常系統(tǒng)常用的校正方案有串聯(lián)校正和并聯(lián)校正。并聯(lián)校正又分反饋校正和順饋校正。（1分）（

）20.相位超前校正主要對(duì)未校正系統(tǒng)在低頻段的特性進(jìn)行校正。以確保校正后系統(tǒng)具有較高的相位裕度及中頻段斜率等于-20dB/dec。（1分）（

）21.P調(diào)節(jié)器可以提高系統(tǒng)的開環(huán)增益，減少穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)響應(yīng)的快速性，但會(huì)降低其穩(wěn)定性。（1分）（

）22.在實(shí)際工程應(yīng)用中，技術(shù)性能指標(biāo)越高越好。（1分）（

）23.滯后校正環(huán)節(jié)本質(zhì)上是一種低通濾波器。經(jīng)滯后校正后的系統(tǒng)對(duì)高頻段信號(hào)具有較高的放大能力，這樣便可以減少系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（1分）（

）24.超前環(huán)節(jié)相當(dāng)于高通濾波器。（1分）（

）三填空題(共6題，總分值12分)25.二階振蕩環(huán)節(jié)的諧振頻率ωr與阻尼系數(shù)ζ的關(guān)系為_________。（2分）26.評(píng)價(jià)控制系統(tǒng)性能的時(shí)域指標(biāo)中的動(dòng)態(tài)指標(biāo)常用的是_________和最_________。（2分）27.衡量控制系統(tǒng)性能常用頻率域指標(biāo)是_________和_________。（2分）28.評(píng)價(jià)控制系統(tǒng)性能的指標(biāo)可分為_________指標(biāo)和_________指標(biāo)兩大類。（2分）29.已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=K/s(Ts+1)，若要求帶寬a倍，相位裕量保持不變，則K應(yīng)為_________，T應(yīng)為_________。（2分）30.在小遲延及低頻情況下，遲延環(huán)節(jié)的頻率特性近似于_________的頻率特性。（2分）四計(jì)算題(共4題，總分值36分)31.如下圖所示，其中ABCD是未加校正環(huán)節(jié)前系統(tǒng)的Bode圖；ABEFL是加入某種串聯(lián)校正環(huán)節(jié)后系統(tǒng)的Bode圖。試說(shuō)明它是哪種串聯(lián)校正方法；寫出校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，指出系統(tǒng)哪些性能得到改善。（9分）32.設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，其中，無(wú)阻尼固有頻率，阻尼比，試確定K為多大時(shí)系統(tǒng)才能穩(wěn)定。（9分）33.設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)試確定使相位裕度等于45°的α值。（9分）34.設(shè)系統(tǒng)如圖所示，試判斷該系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并求出其穩(wěn)定裕度，其中，K1=0.5（9分）五簡(jiǎn)答題(共2題，總分值12分)35.勞思穩(wěn)定判據(jù)給出的控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是什么?（6分）36.系統(tǒng)各在何種情況下采用相位超前校正，相位滯后校正和相位超前-滯后校正？為什么？（6分）六綜合分析題(共1題，總分值16分)37.某一伺服機(jī)構(gòu)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，（1）畫出Bode圖，并確定該系統(tǒng)的增益裕度和相位裕度以及速度誤差系數(shù)；（2）設(shè)計(jì)串聯(lián)滯后校正裝置，使其得到增益裕度至少為15dB和相位裕度至少為45°的特性。（16分）

一單選題(共14題，總分值14分，下列選項(xiàng)中有且僅有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上正確填涂。)1.參考答案為：C解析過(guò)程：2.參考答案為：D解析過(guò)程：3.參考答案為：D解析過(guò)程：4.參考答案為：C解析過(guò)程：5.參考答案為：C解析過(guò)程：6.參考答案為：A解析過(guò)程：7.參考答案為：A解析過(guò)程：8.參考答案為：B解析過(guò)程：9.參考答案為：B解析過(guò)程：10.參考答案為：A解析過(guò)程：11.參考答案為：C解析過(guò)程：12.參考答案為：A解析過(guò)程：13.參考答案為：B解析過(guò)程：14.參考答案為：B解析過(guò)程：二判斷題(共10題，總分值10分正確的填涂“A”，錯(cuò)誤的填涂“B”。)15.參考答案為：T解析過(guò)程：16.參考答案為：T解析過(guò)程：17.參考答案為：T解析過(guò)程：18.參考答案為：T解析過(guò)程：19.參考答案為：T解析過(guò)程：20.參考答案為：F解析過(guò)程：21.參考答案為：T解析過(guò)程：22.參考答案為：F解析過(guò)程：23.參考答案為：F解析過(guò)程：24.參考答案為：T解析過(guò)程：三填空題(共6題，總分值12分)25.參考答案為：ωn(1-2ζ2)1/2解析過(guò)程：26.參考答案為：過(guò)渡時(shí)間ts,最大超調(diào)σp解析過(guò)程：27.參考答案為：幅值穿越頻率ωc,相位裕度γ解析過(guò)程：28.參考答案為：時(shí)域,頻域解析過(guò)程：29.參考答案為：ak,T/a解析過(guò)程：30.參考答案為：慣性環(huán)節(jié)解析過(guò)程：四計(jì)算題(共4題，總分值36分)31.參考答案為：它屬于串聯(lián)校正中的相位超前校正，其傳遞函數(shù)為，校正的結(jié)果是擴(kuò)展了系統(tǒng)的帶寬，提高了系統(tǒng)響應(yīng)的快速性，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到改善。解析過(guò)程：32.參考答案為：其Routh表如下：根據(jù)Routh判據(jù)的充要條件可知：若該系統(tǒng)穩(wěn)定，則Routh表第一列元素均大于0。即解之得

則0<K<36為所求。解析過(guò)程：33.參考答案為：系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性為解析過(guò)程：34.參考答案為：經(jīng)整理化簡(jiǎn)，該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：其開環(huán)頻率特性為作其對(duì)數(shù)幅頻，相頻特性曲線如圖所示。由圖可以看出，該系統(tǒng)不穩(wěn)定，其相位裕度、幅值裕度分別為解析過(guò)程：五簡(jiǎn)答題(共2題，總分值12分)35.參考答案為：線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是特征方程系數(shù)為正值,并且由特征方程系數(shù)組成的勞思表的第一列系數(shù)也為正值。解析過(guò)程：36.參考答案為：相位超前校正主要用于穩(wěn)態(tài)精度已滿足要求，噪聲信號(hào)較小，但瞬態(tài)品質(zhì)不能滿足要求的系統(tǒng)。這是由于超前校正環(huán)節(jié)增大了相位裕度和帶寬，而帶寬的增大意味著調(diào)整時(shí)間的減少，響應(yīng)速度的加快，但使系統(tǒng)對(duì)噪聲信號(hào)更加敏感。相位滯后校正主要用于提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度。這是由于滯后校正環(huán)節(jié)高頻段衰減快，即帶寬減小，從而改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度。相位滯后-超前校正主要用于既要提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度，又要改善系統(tǒng)的瞬態(tài)性能的系統(tǒng)。解析過(guò)程：六綜合分析題(共1題，總分值16分)37.參考答案為：其頻率特性為則據(jù)此作GK(jω)的Bode圖，如下圖中虛線所示。由其Bode可以看出，對(duì)于GK(s)而言，其相位裕度和幅值裕度分別為顯