机械工程控制基础(复习资料2).docVIP

复习题 1.典型二阶系统的传递函数为 ，当阻尼系数为1时，该系统称为 ，其阶跃响应曲线为非振荡曲线。 2.线性系统稳定的充要件为 。 3.频率特性的三种表示方法为： 、伯德图、 。 4.输入相同时，系统型次越高，稳态误差越 。 5.最小相位系统和非最小相位系统 （幅频/相频）特性相同。 6.一阶系统当输入为单位斜坡函数时，其响应的稳态误差恒为 一、计算题 1、已知一单位负反馈控制系统如图所示： 图2 单位反馈控制系统图 请回答(1)时，闭环系统的稳定性 (2)时，闭环系统的的稳定条件 2、单位反馈二阶系统，已知其开环传递函数为 从实验方法求得其零初始条件下的阶跃响应如下图所示，确定传递函数中的参量和。 图3 二阶系统阶跃响应曲线 二、综合应用题 2、多项研究报告建议开发一种具有超强机动性的机器人，使之能够在NASA(美国国家航空和宇宙航行局)的空间站自主行走，并能在不同的环境中完成操作，这种机器人的手臂控制系统采用单位负反馈控制，响应的开环传递函数为： （1）试大致绘制系统的伯德图和乃奎斯特图； （2）试确定系统的相角穿越频率 （3）试确定使系统的幅值裕度为20dB的K值 三、判断题 1、请根据系统的开环乃氏图或伯德图，判断其闭环系统的稳定性，并说明原因。若不稳定，请指出在闭环系统在s右半平面的极点个数 2(a）系统开环稳定 2(b) 系统开环传递函数在s右半平面有1个极点 2 (c) 系统在s平面的右半平面有2个极点 2、 试求系统的稳定性，并求出虚根值及其在s右半平面的根数 二、选择题 1．二阶系统的传递函数，是A.临界阻尼系统 B.欠阻尼系统 C.过阻尼系统 D.零阻尼系统 2．下列选项不正确的是（ ） A．比例环节的幅频特性是复数平面上的一个点 B．如果已知对数幅频特性，可以把相频特性推出；但由相频特性不能推出幅频特性 C．微分环节的相频特性φ（ω）＝90° D．频率特性是系统频率响应与输入正弦信号的复数比 3. 开环系统与闭环系统最本质的区别是（ ）。 A. 开环系统不一定有反馈回路，闭环系统也不一定有反馈回路B. 开环系统的输入对系统无控制作用，闭环系统的输入对系统有控制作用 C. 开环系统不一定有反馈回路，闭环系统有反馈回路 D. 开环系统的输出对系统无控制作用，闭环系统的输出对系统有控制作用 关于传递函数，错误的说法是 ( ) A 传递函数只适用于线性定常系统； B 传递函数一般是为复变量s的真分式； C 传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响； D 闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。. 图1 系统结构图 2、（1分）。当输入为， 图2(a) 原系统结构图 图2(b) 校正后系统结构图 （1）分别求原系统和校正后系统的调节时间和稳态误差终值 （2）试比较校正前后系统的和的变化，说明局部反馈的增加对系统性能的影响 3、（1分）设系统：判定稳定性及在右半平面根个数。 （1）确定各环节的转折频率 （2）确定每个频段渐进线的斜率 （3）画出系统的Bode图 （1）当传递函数等于1时，闭环系统的特征方程为 排劳斯表 第一列均为正值，S全部位于左半平面，故系统稳定。 （2）当传递函数等于，由 闭环特征方程为 列劳斯表 欲使系统稳定，第一列的系数必须全为正值 最终时，系统稳定 2. 答案（1）系统的转折频率1、 4 ，低频段，中频段，高频段的斜率分别为-20dB/dec,-40 dB/dec,-60 dB/dec 相频特性曲线在-90—— -270变化。 （2）由， 利用公式 得到相角穿越频率 (3) 有幅值裕度为20dB，根据定义有得 　　　　 有幅值裕度的定义及(2)得结果可知，所以此时=50 1. （1）补充乃氏图，增补0+到0-的部分，包围圈数两圈。系统开环稳定，代表在右半平面的极点数为0，所以闭环系统不稳定，在右半平面有2个极点。 （2）在幅频大于0的范围内，相频曲线负穿越2次，正穿越1次。由于系统的开环传递函数在有伴平面有一个极点。所以系统不稳定，在右半平面有一个极点。 （3）包围两圈，右半平面有2个极点，所以系统稳定。 2. 解： 辅助方程 求导数