机械控制理论基础解析.doc

西安交通大学本科生课程考试试题标准答案与评分标准 课程名称：机械控制工程理论基础 课时： 48 考试时间：2008年5月4日 （A卷） 一．填空（每题2分，共30分） 对于控制系统的基本要求表现为三个方面，分别是：稳定性，快速性，准确性。 2. 影响一阶系统响应快速性的主要参数为：时间常数T，影响二阶系统响应快速性的主要参数为： 无阻尼自然频率ωn、阻尼比ζ 。 3. 若串联校正环节的传递函数为，当 τ T 时该环节为相位超前校正。 4. 控制系统的稳态误差大小与系统的类型λ，开环增益K和 输入信号r(t)有关。 5. 某线性定常系统，当输入为单位阶跃函数时，其输出的拉氏变换为，则该系统的传递函数为：sY(s) 。当输入为单位脉冲函数时，其输出为 脉冲响应函数g(t)=y’(t) 。 6. 在系统开环伯德图上，低频段反映了闭环系统的 稳态 特性，中频段反映了闭环系统的 动态 特性，高频段闭环系统的 抗干扰能力 特性。 7. 最小相位系统的定义为：系统开环传递函数G(s)的所有零点和极点均在s平面的左半平面，若最小相位系统具有4个极点，2个零点，当 时，其相位角为： 。 8. 一系统的开环传递函数为G(s)，则其相位裕量为：在开环奈奎斯特图上，从原点到奈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 。 9. 系统的稳定性与结构参数 有 关，与外作用 无 关。 10. 若对某系统增加一个靠近虚轴的零点，则该系统的超调量会 增大 。 11. 系统的开环传递函数为G(s)＝，则其 1 ， 。 12. 截至频率的定义为：系统闭环频率特性的对数幅值下降到其零频率幅值以下3 dB时的频率，系统的频宽是指：由0至ωb的频率范围。 13. 闭环系统的谐振峰值定义为 闭环频率特性的幅值M(ω)的最大值Mr 。 14. 若已知单位负反馈系统的闭环传递函数为，则其开环传递函数等于 。 15. 系统稳定的必要和充分条件是其特征方程的所有的根 都必须为负实数或为具有负实部的复数 。 第 1 页 二、问答题（每题8分，共40分） 1. 解： (2分) (3分) (3分) 2. 解： (1) 由图可以确定系统为Ⅰ型系统，由1个积分环节和两个惯性环节组成，其传递函数形式为： (1分) (1分) 所以： (2分) (2) (2分) 即， (2分) 3. 解：由系统阶跃响应曲线有 (1分) 系统闭环传递函数为： （1） (1分) 第 2 页 由 联立求解得 (2分) 由式（1） (2分) 另外 (2分) 4. 解：由闭环传递函数得系统的开环传递函数为： (4分) 所以该系统为型系统，开环增益k ＝4/3, 则斜坡输入下系统的稳态误差为： (4分) 5. 解：由系统方框图得到系统输出为： 整理后得： 由输入R(s)引起的系统的误差为： 所以 (4分) 由干扰N(s)引起的系统的误差为：