《机械工程控制基础》试卷简答题答案
(自考本科)
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。
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7.设系统的特征方程式为4s+6s+5s+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: 4 s4 3 s6 3 2 s3 6
s -25/3 0 s6
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wn,则超调量Mp不变,调整时间ts减小(或增大);若wn不变,增大(或减小)a,则超调量Mp减小(或增大),调整时间ts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/
1
(Ts+1)(5)一阶微分环节Ts+1(6)震荡环节1/(Ts+2aTs+1)(7)二阶
22-ts
微分环节Ts+2aTs+1(8)延时环节e
14.终值定理的应用条件是什么?
答:若函数f(t)及其一阶导数都是