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机械工程控制基础（杨叔子）简答题答案

1.何谓控制系统，开环系统与闭环系统有哪些区别？

答：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。

2.什么叫相位裕量？什么叫幅值裕量？

答：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？

答：GC(s)=KP+KDs+KI/s

4,什么叫校正（或补偿）？

答：所谓校正（或称补偿），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

答：顺馈校正的特点是在干扰引起误差之前就对它进行近似补偿，

以便及时消除干扰的影响。

6.传函的主要特点有哪些？

答：（1）传递函数反映系统本身的动态特性，只与本身参数和结

构有关，与外界输入无关；（2）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；（3）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.设系统的特征方程式为4s4+6s3+5s2+3s+6=0，试判断系统

系统的稳定性。

答：各项系数为正，且不为零，满足稳定的必要条件。列出劳斯

数列：

s44

s363

s236

s1-25/3

s06

所以第一列有符号变化，该系统不稳定。

8.机械控制工程主要研究并解决的问题是什么？

答：（1）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。（2）当系统已

定，且系统的输出也已给定，要确定系统的输入应使输出尽可能符合

给定的最佳要求，即系统的最佳控制。（3）当输入已知，且输出也是

给定时，确定系统应使得输出金肯符合给定的最佳要求，此即最优设

计。（4）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，此即系统识别或系统辨识。（5）当系统已定，

输出已知时，以识别输入或输入中得有关信息，此即滤液与预测。

9，在系统校正中，常用的性能指标有哪些？

答：（1）在系统校正中，常用的性能指标按其类型可分为：(1)

时域性能指标，它包括瞬态性能指标（即上升时间、峰值时间、最大

超调量、调整时间等）和稳态性能指标（即稳态误差）。（2）频域性

能指标，它包括相位裕量、幅值裕量、频宽等。

10.求拉氏反变换的方法有哪些？

答：（1）查表法；（2）有理函数法；（3）部分分式法。

11.简述二阶欠阻尼系数a，wn与性能指标Mp(超调量)、ts(调整

时间)的关系。

答：二阶欠阻尼系统若a不变，增大或减小w(n)，则超调量t(p)

不变，调整时间t(s)减小（或增大）;若t(n)不变，增大（或减小）a，

则超调量M(p)减小（或增大），调整时间t(s)减小（增大）

12.简述串联超前校正环节的作用。

答：串联超前校正环节的作用是：串联超前校正环节增大了相位

裕量，加大了宽带，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，使过度过程得到显著改善。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.传递函数的典型环节主要有哪几种？

答：（1）比例环节K；（2）积分环节1/s（3）微分环节s（4）

惯性环节1/（Ts+1）（5）一阶微分环节Ts+1（6）震荡环节

1/(T2s2+2aTs+1)（7）二阶微分环节T2s2+2aTs+1（8）延时环节

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14.终值定理的应用条件是什么？

答