机电控制系统设计复习题(DOC 23页).doc

1、一、选择题在下列每小题的备选答案中选出所有正确的答案，并将其字母标号填入题干的括号内。注：每小题中，若选择结果错一个扣1分，全对给2分。1.机电控制系统的数学模型有（ ）。A.稳态误差 B.频率特性 C.稳定性 D.状态方程 E.幅频特性 F.相频特性2.控制器的控制规律有（ ）。A. PI B. DI C. PD D. PID E. P F. PF3.影响机电控制系统的稳态误差的因素有（ ）。 A.系统稳定性 B.系统稳态性 C.稳系统开环增益 D.系统开环积分环节个数 F.系统的类型4.可用来判别系统稳定性的方法有（ ）。A.相位余量和幅值余量 B.相位交界频率和幅值交界频率C.劳斯判据

2、D.开环极点和开环增益5.可用于检测位移的传感器有（ ）。A.光纤式传感器 B.热电阻式传感器 C.差动变压器式传感器 D.电容式传感器6.可用于检测压力的传感器有( )。A.差动变压器式传感器 B.感应同步器 C.电容式传感器 D.光栅式传感器 7.输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系是( ) 。A 幅频特性 B 相频特性 C 传递函数 D 频率响应函数8.半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( B )。A.上升B.迅速下降 C.保持不变D.归零9.热电偶检测温度的工作原理是基于（ ）。A.热敏效应 B.压电效应 C.热电效应 D.热电势10.差动变压器式位移传感器是利用（B、D）的变

3、化。A.线圈的自感将位移转换成感应电势 B.线圈的互感将位移转换成感应电势C.线圈的自感将位移转换成感应电压 D.线圈的互感将位移转换成感应电压11.电液比例溢流阀压力控制回路有（ ）。A.直动式比例溢流阀调压回路 B.先导式比例溢流阀调压回路C.调速式比例溢流阀调压回路 D.节流式比例溢流阀调压回路12.电液比例速度调节方式有（ ）。A.比例溢流调速 B.比例换向调速 C.比例节流调速 D.比例容积调速13.机电控制系统响应的瞬态分量就是（ ）A.强迫运动解 B.自由运动解 C.零输入解 D.控制输入解14.机电控制系统瞬态分量取决于（ ）A.系统闭环特征根 B.系统的输入信号 C.系统闭环

4、极点 D.系统输出信号15.机电控制系统响应的稳态分量就是（ ）A.强迫运动解 B.自由运动解 C.零输入解 D.控制输入解16.机电控制系统瞬态分量取决于（ ）A.系统闭环特征根 B.系统的输入信号 C.系统闭环极点 D.系统控制信号17.改善机电控制系统快速性采用（ ）A.顺馈校正 B.前馈校正 C. PD校正 D.超前校正18.改善机电控制系统稳态性采用（ ）A.顺馈校正 B.PI校正 C. PD校正 D.超前校正19.PD校正可以使系统的（ ）A.稳态误差减小 B.快速性提高 C.超调量减小 D.精度提高20.超前校正可以使系统的（ ）A.稳态误差减小 B.快速性提高 C.频带宽度增加

5、 D.精度提高21.滞后校正使系统的（ ）A.稳定性增加 B.快速性提高 C.频带宽度增加 D.频带宽度减小22.滞后校正使系统的（ ）A.稳定性增加 B.快速性提高 C.频带宽度增加 D.频带宽度减小23.有一线性系统，其输入分别为u1(t)和u2(t)时，输出分别为y1(t)和y2(t)。当输入为a1u1(t)+a2u2(t)时(a1,a2为常数)，输出应为（ ）A.a1y1(t)+y2(t)B.a1y1(t)+a2y2(t) C.a1y1(t)-a2y2(t)D.y1(t)+a2y2(t)24.某串联校正装置的传递函数为Gc(S)=K(01)，则该装置是（ ）A.超前校正装置B.滞后校正

6、装置C.滞后超前校正装置D.超前滞后校正装置25.设系统的传递函数为G(s)=，则系统的阻尼比为（ ）A.B. C. D.126.设开环系统的频率特性G(j)=，当=1rad/s时，其频率特性幅值G(1)=( )。A. 1 B. C. D. 27.反馈控制系统又称为（ ） A.开环控制系统 B闭环控制系统 C.扰动顺馈补偿系统 D输入顺馈补偿系统 28.如果典型二阶系统的单位阶跃响应为减幅振荡(又称阻尼振荡)，则其阻尼比（ ）A0 B=0 C00时，VD1、VD4导通，VD2、VD3截止，N2为跟随器,uo=us；us0时，VD2、VD3导通，VD1、VD4截止，N1为反相放大器,取R1=R4

7、，所以。为减小偏置电流影响，取R2=R1R4，R3=R5。30.图3所示电路为一低通滤波电路，Y1Y5应分别选用何种RC元件？ -+NY4Y1Y3Y2Y5Rui(t)uo(t)图3答：此电路要构成低通滤波电路，Y1，Y2，Y3应为电阻，Y4，Y5应为电容。31.试说明图示差动变压器测量电路的工作原理。答：差动变压器式位移传感器是利用线圈的互感作用将位移转换成感应电势的变化。当线圈输入交流激励电压时，两个次级线圈将产生交变的感应电动势e1 和e2。由于两个次级线圈极性反接，因此传感器的输出电压为两者之差，即 ey=e1-e2。活动衔铁能改变线圈之间的藕合程度，故输出 ey的幅值大小随活动衔铁的位

8、置而变。输出电压经过放大、相敏检波、滤波后得到ey的幅值输出。32.机电控制系统的基本组成。组成：控制装置、能量转换驱动装置、末端工作机械系统以及测量变送器等33.计算机控制典型机电系统的组成 。由人机接口、控制计算机系统、信号变换电路、局域控制回路、传感器、驱动元件和执行装置所组成。局域控制回路、信号变换电路和这些电路的供电电源都是机电接口技术。34.机电能量转换方式。 电磁机、电液（气）机、电热机等。35.机电控制系统的输出响应分量。包括瞬态分量和稳态分量。瞬态分量表征系统的固有特性，取决于系统的极点，其表达式结构与系统的模态（零输入响应）相同，稳定系统的瞬态分量随着时间趋近于无穷大而趋近

9、于零；稳态分量取决于外界输入信号，当时间趋近于无穷大时，稳态分量就是系统的稳态响应。36.闭环特征函数F(s)的特点：1)F(s)的零点为系统闭环极点， F(s) 的极点是系统开环极点；2)F(s)分子和分母的阶数相等，闭环极点和开环极点数相同；3)F(s)与开环传递函数Gk(s)相差一常数“1”，即F(s) 1 Gk(s)37.描述状态空间模型输入输出间信息传递的两个阶段：第一段是输入引起系统内部状态发生变化，用状态方程描述；第二段是系统内部的状态变化引起系统输出的变化，用输出方程描述。由此可见，状态空间表达式在一定程度上描述了系统内部变量的变化，所以称之为内部描述。 38.开环对数频率特性

10、与性能之间的关系：1）开环幅频特性的低频段幅频特性决定系统类型和开环增益，表明了系统的稳态性能；2）开环幅频特性的中频段幅频特性决定系统的动态性能；3）开环幅频特性的高频段幅频特性决定系统抑制衰减噪声干扰的性能。39.频率法对系统进行校正的基本思路：通过所加校正装置，改变系统开环频率特性的形状，使校正后的系统尽可能满足如图所示的希望频率特性。 40.系统校正后其校正装置与被校正系统之间的数学关系：41.要求校正后系统的开环频率特性具有如下特点：1）低频段的增益要足够大，以满足稳态精度的要求；2）中频段的幅频特性的一般以-20dB/dec的斜率穿越零分贝线,并具有较宽的频带，以保证系统有适当的幅

11、值裕.量和相位裕量，从而获得满意的动态性能：。3）高频段要求幅值迅速衰减（即增益要尽可能的小），使系统的噪声影响降低到最小程度，如果系统原有部分高频段已符合该要求，则校正设计时可保持高频段形状不变；高于c的频率特性都希望呈现-40dB/dec。4）衔接频段的斜率一般为前后频段相差20dB/dec ，若相差40dB/dec，则对希望频率特性的性能有较大的影响。 42.用频率法对系统进行超前校正的基本原理：是利用超前校正网络的相位超前特性来增大系统的相位裕量，以达到改善系统瞬态响应的目点。为此，在对截止频率没有特别要求时，要求校正网络最大的相位超前角出现在系统的截止频率（幅值穿越频率）处。43.用

12、频率法对系统进行滞后校正的基本原理：是利用其高频幅值衰减的特性，以降低系统的开环截止频率，提高系统的相位裕量。44.串联滞后-超前校正的基本原理：综合应用滞后和超前校正各自的特点，即利用校正装置的超前部分来增大系统的相位裕量，以改善其动态性能；利用它的滞后部分来改善系统的静态性能。45.控制系统的自由运动模态的组成形式：（1）极点为互不相等的实数根时，自由运动模态形式为（4）极点出现如m重复数根时，自由运动模态形式为（5）极点既有互异的实数根、共轭复数根，又有重实数根、重复数根时，系统自由运动模态形式是上述几种形式的线性组合。三、计算应用题1.用PI、PD、PID对系统进行校正。（见课件例）2

13、.用极点配制法对系统进行校正。（见课件例）3.p63p64题11154. p151p153题8、10、11、13195.p200p203题8196.题图所示为电阻R0、R1、R2、电容C与放大器构成的电子线路，ui为输入电压，uo为输出电压。试绘制系统的结构图。题图 有源网络 -4010-20db/dec1-20100L(w)w7.最小相位系统的对数幅频特性如图所示。试求开环传递函数和相位裕量。解：1）开环传递函数, 2）8.已知某系统L（）曲线，（1）写出系统开环传递函数G（s）；（2）求其相位裕度；-201025c100-40L()解：1）开环传递函数, 2）9.如果要将420mA的输入直

14、流电流转换为010V的输出直流电压， 试设计其转换电路。该转换电路如题图所示。R3-+NuoR1R2R4iuiUb题图 解:根据题图电路，有取R1=250，当i=4mA时，ui=1V，当i=20mA时，ui=5V。 因此要求有 R3/ R2=6/5，Ub=5/6(V)，取R2=10k，R3=12k，R4= R2/ R3=5.45k，取R4=5.6k 。10.如图2所示电路，N1、N2、N3工作在理想状态，R1=R2=200K，RP=20K，R3=R4=10K，R5=R6=20K，试求该电路的差模增益。ui1ui2uo1uo2R1RPR2R3R4R6uoR5+-+N1IR-+N2-+N3图2解：

15、 11.系统特征方程为试判断系统的稳定性劳斯表S510-1S420-2辅助方程S380S2-2S16/S0-2劳斯表第一列有负值 系统不稳定有辅助方程可知 在右半s平面根的个数有1个，纯虚根有2个12.用镍铬-镍硅(K)热电偶测量温度，已知冷端温度为40，用高精度毫伏表测得这时的热电动势为29.188mV，求被测点的温度。解：由镍铬-镍硅热电偶分度表查出E(40，0)=1.611mV.E(t,0)= E(t，t0)+ E(t0，0)= 29.188mV +1.611mV=30.799 mV 再通过分度表查出其对应的实际温度为：t=740镍铬-铜镍(康铜)热电偶分度表(分度号:E) (参考端温度

16、为0摄氏度)温度001020304050607080900000.59101.19201.80102.41903.68304.32904.98305.64601006.31706.99607.68308.37709.07809.787010.50111.22211.94912.68120013.41914.16114.90915.66116.41717.17817.94218.7119.48120.25630021.03321.81422.59723.38324.17124.96125.75428.54927.34528.14340028.94329.74430.54631.35032.155

17、32.9633.76734.57435.38236.1950036.99937.80838.61739.42640.23641.04541.85342.66243.4744.27860045.08545.81946.69747.50248.30649.10949.91150.71351.51352.31270053.1153.90754.70355.49856.29157.08357.87358.66359.45160.23780061.02261.80662.58863.36864.14764.29465.766.47367.24568.01590068.78369.54970.31371.

18、07571.83572.59373.3574.10474.85775.608100076.35813.理想运算放大电路如习题 8 图，试求输出 uo1 和 uo。14.试设计一个双速电机驱动的工作台PLC控制程序，要求能够完成如下图所示的控制要求：试分配I/O接口、绘出梯形图程序。题图 RLC电路 （1）分配I/O接口启动按钮I0.0快进继电器KM1Q0.0行程开关ST1I0.1慢进继电器KM2Q0.1行程开关ST2I0.2快进继电器KM3Q0.2行程开关ST3I0.3停止按钮I0.5（2）梯形图如下图所示： 15.试设计2台电动机先后启动、停止的PLC程序，控制要求如下：（1）启动的顺序为:

19、 电动机1延时10秒电动机2；（2）停止的顺序为: 电动机2延时5秒电动机1；允许使用定时器T，试画出其梯形图程序，并写出指令程序。（2）指令如下：LD X1OR M1ANI X3OUT M1LD M1ANI T2OUT Y1LD M1OUT T1 K100LD M1AND T1ANI M2OUT Y2LD X2OR M2ANI X3OUT M2LD M2OUT T2 K50END （1）梯形图如下：16.设计三台电动机先后启动的PLC程序，控制要求如下：启动的顺序为: 电动机1电动机2电动机3停止的顺序为: 电动机3电动机2电动机1不允许使用定时器T,试画出其梯形图，并写出指令。 （1）梯形

20、图：（2）指令LD X1OR Y1ANI X4OR Y2OUT Y1LD X2AND Y1OR Y2ANI X5OR Y3OUT Y2LD X3AND Y2OR Y3ANI X6OUT Y317.某型单位反馈系统固有的开环传递函数为，要求系统在单位斜坡输入信号时，位置输入稳态误差ess0.1,减切频率c4.4rad/s,相角裕度45，幅值裕度g(dB)100 dB.试用无源相位超前网络矫正系统，使其满足给定的指标要求。解： 由已知原系统为I 型系统，且ess0.1，则ess=1/K0.1，故K10校正系统传递函数为,有，校正前相位裕量故，s，校正后系统相位裕量而幅值裕度h =，系统性能完全得到

21、满足。18.设单位反馈系统的开环传递函数为要求系统稳态速度误差系数v5,相角裕度40，采用串联滞后校正，试确定校正装置的传递函数。解： 由已知原系统为I 型系统，且ess=1/Kv0.2，则ess=1/K0.2，故K5校正系统传递函数为,有，校正前相位裕量，需提供的相位补偿，采用串联滞后校正。取对应的频率，故，s，校正后系统相位裕量而幅值裕度h =，系统性能完全得到满足。19.系统校正前后的开环传递函数如图，试求校正装置。（15分）20100.1-40-40-20-20L1解： 由系统幅频特性图可知校正前系统传递函数为，原系统为I型系统，校正后系统传递函数为 且有，故，校正前相位裕量，校正后系统相位裕量而幅值裕度h =，系统性能完全得到满足。20.设系统的开环传递函数没有右平面的零点和极点，且开环渐进对数幅频特性曲线为下图中的L0加入串联校正环节后的开环渐进对数幅频特性曲线为图中的L1求校正环节的传递函数，画出该环节的伯德图（对数幅频特性曲线用渐进线表示），并说明该校正环节的作用 （15分）-40-4