20xx年开本1116机电控制工程基础期末复习资料--20xx年6月田贞军

20xx年开本1116机电控制工程基础期末复习资料--20xx年6月田贞军内容摘要：

法。 【解】该系统是由积分、放大和两个惯性环节串联构成的 （ 1） K=10 20lgK=20 分贝  T 1122  T （ 2） 低频为积分放大环节，在 1 ， K=20 分贝处作 20dB/10 倍频 线 在 10 处作 40dB/10 倍频 线， 在 25 处作 – 60dB/10 倍频线 2． L（  ） 0 的范围内，相频特性在  处没有穿越，所以系统稳定 1 c2 ，所以 10c 011 )(tg)(tg90)10(G    =180  = 七、 已知最小相位系统开环对数频率特性曲线如图所示。 试写出开环传递函数)(sGk。 涉及的知识点及答题分析： 这个题的考核知识点是系统的开环对数频率特性。 目的掌握各典型环节的对数频率特性曲线。 【解】 1)、ω ω 1的低频段斜率为 [20]，故低频段为 K/ｓ。 ω增至ω 1，斜率由 [20]转为 [40]，增加 [20]，所以ω 1应为惯性 环节的转折频率， 该环节为1111s。 ω增至ω 2，斜率由 [– 40]转为 [– 20]，增加 [+20]，所以ω 2应为一阶微分环节的转折频率，该环节为 112 s。 ω增到ω 3，斜率由 [20]转为 [40]，该环节为1113s,ω ω 3，斜率保持不变。 故系统开环传递函数应由上述各典型环节串联组成，即 )11)(11()11()(312ssssKsG k 2)、确定开环增益 K 当ω =ω c时， A(ω c)=1。 所以 1111)1()1(1)1()(12232122 ccccccccKKA 故 12 cK 所以，)11)(11()11()(31212sssssGck 《机电控制工程基础》作业评讲第 4 次第 6 章 二、 已知某单位反馈系统开环传递函数为)12( 10)(0  sssG,校正环节为))(1100( )12)(110()(   ss sssG 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 涉及 的知识点及答题分析 ： 这个题的考核知识点是用频率法综合控制系统，掌握校正的基本概念，常用串联校正环节的传递函数及特点。 掌握串联校正、反馈校正的具体方法。 【解】 第 7 页 共 40 页 ))(1100( )110(10)()( 0   sss ssGsG c 2）   )( 111 tgtgtgc 三、 什么是 PI 校正。 其结构和传递函数是怎样的。 涉及的知识点及答题分析 ： 这个题的考核知识点是 PI 校正的概念及其其结构和传递函数。 【解】 PI 控制又称为比例－积分控制。 其结构图如图所示： PI 控制结构图 PI 校正器的传递函数为 ssTKTsTKsG ipiipc )1(11)(  式中， iT 是积分时间常数。 当 1PK 时， ()CGs的频率特性为1() ICIjTGj jT  。 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 ess≤ ，相位裕量 γ≥ 45о ，试确定校正装置的传递函数。 涉及的知识点及答题分析 ： 这个题的考核知识点是超前校正的计算。 掌握超前校正的一般步骤。 【解】（ 1）根据稳态误差的要求，可计算出开环放大系数 K≥ 100。 现取 K=100。 （ 2）根据取定的 K 值，作出未校正系统的开环对数频率特性曲线。 如下图 中 L1, 1所示。 可计算出其穿越频率与相位裕量分别为 系统校正前后的伯德图 幅值穿越频率 c ＝ ， 相位裕量     r c t a n90180c 显然，相位裕量不能满足要求。 （ 3）选取校正环节。 由于满足稳态要求时，系统的相位裕量小于期望值，因此要求加入的校正装置，能使校正后系统的相位裕量增大，为此可采用超前校正。 （ 4）选取校正环节的参数。 根据系统相位裕量的要求，校正环节最大相位移应为  a x  考虑到 校正装置对穿越频率位置的影响，增加一定的相位裕量，取  a x   rc s inm a x  aa 即 a=4 设系统校正后的穿越频率为校正装置两交接频率的几何中点，得交接频率为 Tamc 1  在交接频率处， 122 1 . 6 9 9 . 3 6 4 6 . 3 2c     解 得 ， ， 则有 T= 因此，校正环节的传递函数为 sssGc )(  为抵消超前校正网络所引起的开环放大倍数的衰减，必须附加放大器，其放 大系数为 a=4 （ 5）校验校正后的结果。 加入校正环节后系统的开环传递函数为 ))(( )(100)()(   sss ssGsG c 校正后系统的相位裕量为 : 满足给定要求。 机电控制工程基础 试题 一、填空 (每小题 3 分，共 30 分 ) 1．传递函数阶次为 n 的分母多项式的根被称为系统的 _______________，共有______________个。 2．系统输出全部或部分地返回到输入端，此类系统称为 ______________。 3．传递函数与 ______________有关，与输出量、输入量 ______________。 4．惯性环节的惯性时间常数越 ______________，系统快速性越好。 5．若二阶系统的阻尼比大于 1，则其阶跃响应 ______________出现超调，最佳工程常数为阻尼比等于 ______________。 6．开环传递函数的分母阶次为 n，分子阶次为 m(n≥ m)，则其根轨迹有______________条分支，其中 m 条分支终止于 ______________， n－ m 条分支终止于______________。 7．单位负反馈系统的开环传递函数为 G(s)，则闭环传递函数为 ______________。 8 ．系统的动态性能指标主要有 ______________ ，稳态性能指标为______________。 9．根轨迹是根据系统 —— 传递函数中的某个参数为参变量而画出的  1100 110cc ccA  由第 8 页 共 40 页 ______________根轨迹图。 10．根据 Nyquist 稳定性判据的描述，如果开环是不稳定的，且有 P 个不稳定极点，那么闭环稳定的条件是：当ω由－∞→∞时， )(jkWk 的轨迹应该______________绕 (1， j0)点 ______________圈。 二、选择题 (每小题 5分，共 15 分 ) 1．传递函数 G(s)＝ 1/s 表示 ( )环节。 A．微分 B．积分 C．比例 D．滞后 2. 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表现为 ( )。 A．单调衰减 B．单调上升 C．等幅振荡 D．振荡衰减 3. 已知线性系统的输入 z(f)，输出 y(f)，传递函数 G(s)，则正确的关系是 ( )。 三、判断题 (10 分 ) ，则该系统的单位阶跃响应曲线表现为等幅振荡。 ( )。 ( ) 3．反馈控制系统是指正反馈。 ( ) 四、 (10 分 ) 某电网络系统结构如图 2 所示， Ur 为输入， Uc 为输出，求该系统的传递函数。 五、 (15 分 ) 某单位负反馈系统的闭环传递函数为 试求系统的开环传递函数，并说明该系统是否稳定。 六、 (20 分 ) 由实验测得各最小相位系统的对数幅频特性如下图所示，试分别确定各系统的传递函数。 参考答案 一、填空题 1．极点 2．反馈控制系统 (或闭环控制系统 ) 3．系统结构参数 无关 4．小 5．不会 O． 707 6． n 开环有限零点 无穷远 7． G(s)/(1 十 G(s)) 8．调节时问和超调量 稳态误差 9．开环 闭环极点 10．逆时针 P 二、选择题 1． B 2． B 3． B 三、判断题 1．错误 2．错误 3．错误 四、 五、该系统的闭环极点均位于 s 平面的左半平面，所以系统稳定。 六、 二、判断 1．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。 正确 2．系统的动态性能指标主要有 调节时间和超调量 ，稳态性能指标为 稳态误差。 正确 3．如果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时，这样的系统就称为开环控制系统。 正确 4．凡是系统的输出端与输入端间存在反馈回路，即输出量对控制作用能有直接影响的系统，叫做闭环系统。 正确 5．无静差系统的特点是当被控制量与给定值不相等时，系统才能稳定。 错误 6．对于一个闭环自动控制系统，如果其暂态过程不稳定，系统可以工作。 错误 7．叠加性和齐次性是鉴别系统是否 为线性系统的根据。 正确 8．线性微分方程的各项系数为常数时，称为定常系统。 正确 第 1 次作业 一、填空 系统输出全部或部分地返回到输入端，就叫做。 反馈 有些系统中，将开环与闭环结合在一起，这种系统称为 .。 复合控制系统 我们把输出量直接式间接地反馈到 ，形成闭环参与控制的系统，称作。 输入端 闭环控制系统 控制的任务实际上就是 ，使不管是否存在扰动，均能使 的输出量满足给定值的要求。 形成控制作用的规律；被 控制对象。 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 系统。 稳定 对于函数 )(tf ，它的拉氏变换的表达式为。  0)()( dtetfsF st 单位阶跃信号对时间求导的结果是。 单位冲击信号 单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是。 s1 单位脉冲函数的拉普拉斯变换为。 1 te 的拉氏变换为。 11s 1)1( 1][  sssF的原函数的初值 )0(f = 0 ，终值 )(f = 1 1已知 )(tf 的拉氏变换为4)2( 2 s s，则初值 )0(f =（ ）。 0 1 tetf t 2sin)( 2 的拉氏变换为。 4)2( 2 s s 1若   )()( sFtfL  ，则  )]([ tfeL at。 )( asF  若 L[f(t)]= F(s)，则 L[f (tb)]=、。 ebsF(s) 若 L[f(t)]= F(s)，则 L[f (t3)]=、。 e3sF(s) 二、选择 te2 的拉氏变换为（ ）。 C A s21 ； B s ； C 21s ； D 21 se2。 )(tf 的拉氏变换为)2( 6][  sssF，则 )(tf 为（ ）。 C A te23 ； B te21  ； C。