2023年机械工程控制基础填空简答题知识点.doc

1、 反馈：输出信号被测量环节引回到输入端参与控制的作用。2、 开环控制系统与闭环控制系统的主线区别：有无反馈。3、 线性及非线性系统的定义及主线区别：当系统的数学模型能用线性微分方程描述时，该系统的称为线性系统。非线性系统：一个系统，假如其输出不与其输入成正比，则它是非线性的。主线区别：线性系统遵从叠加原理，而非线性系统不然。4、 传递函数的定义及特点：零初始条件下，系统输出量的拉斯变换与输入量的拉斯变换的比值。用G（s）表达。 特点：1）、传递函数是否有量纲取决于输入与输出的性质，同性质无量纲。 2）、传递函数分母中S的阶数必n不小于分子中的S的阶数m，既n=>m ,由于系统具有惯性。 3）、若输入已给定，则系统的输出完全取决于其传递函数。 4）、物理量性质不同的系统，环节和元件可以具有相同类型的传递函数。 5）、传递函数的分母与分子分别反映系统自身与外界无关的固有特性和系统同外界的关系。5、 开环函数的定义：前向通道传递函数G（s）与反馈回路传递函数H(s)之积。6、 时间响应的定义和组成：系统在激励信号作用下，输出随时间的变化关系。按振动来源分为：零状态响应和零输入响应。按振动性质：自由响应和逼迫响应。7、 瞬态性能指标以及反映系统什么特性：性能指标：上升时间tr、峰值时间tp、最大超调量Mp、调整时间ts、振荡次数N。这些性能指标重要反映系统对输入的响应的快速性。8、 稳态误差的定义及计算公式：系统进入稳态后的误差。稳态误差反映稳态响应偏离系统希望值的限度。衡量控制精度的限度。稳态误差不仅取决于系统自身结构参数，并且与输入信号有关。系统误差：输入信号与反馈信号之差。9、 减少输入引起稳态误差的措施：增大干扰作用点之前的回路的放大倍数K1，以及增长这一段回路中积分环节的数目。10、 频率响应的概念：线性定常系统对谐波输入的稳态响应称为频率响应。11、 频率特性的组成：幅频特性和相频特性。12、 稳定性的概念：系统在扰动作用下，输出偏离原平衡状态，待扰动消除后，系统能回到原平衡状态（无静差系统）或达成新的平衡状态（有静差系统）。充足必要条件：系统的所有特性根都具有负实部。13、 最小相位系统是指：系统的零点和极点都位于【S】平面左半平面。14、 相位裕度、幅值裕度的定义和正负性。相位裕度：在W为剪切频率Wc（Wc>0）时，相频特性GH距-180线的相位差值。 幅值裕度：当W为相位交界频率Wg（Wg>0）时，开环幅频特性的倒数。 稳定为正，不稳定为负。15、 控制系统的基本规定：稳定性、快速性和准确性。16、 描述系统的数学模型有：微分方程、传递函数等。17、 系统性能指标按功能分：时域性能指标和频域性能指标。18、 单位阶跃信号的拉斯变换是1/s。19、 Nyquist图上以原点为圆心的单位圆相应于Bode图上的0dB线。20、 二阶系统的单位阶跃响应结论：要使系统单位阶跃响应的平稳性越好，就规定相应的阻尼比大，自频率然小。 控制论的中心思想：它抓住一切通讯和控制系统所共有的特点，站在一个更概括的理论高度揭示了它们的共同本质，即通过信息的传递、加工解决和反馈来进行控制。 机械工程控制论：是研究机械工程技术为对象的控制论问题。（研究系统及其输入输出三者的动态关系）。 机械控制工程重要研究并解决的问题：（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自身的有关问题，即系统分析。（2）当系统已定，且系统的输出也已给定，要拟定系统的输入应使输出尽也许符合给定的最佳规定，即系统的最佳控制。（3）当输入已知，且输出也是给定期，拟定系统应使得输出金肯符合给定的最佳规定，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，此即系统辨认或系统辨识。（5）当系统已定，输出已知时，以辨认输入或输入中得有关信息，此即滤液与预测。 信息：一切能表达一定含义的信号、密码、情报和消息。信息传递/转换：是指信息在系统及过程中以某种关系动态地传递。 信息的反馈：是把一个系统的输出信号不断直接地或通过中间变换后所有或部分地返回，再输入到系统中去。假如反馈回去的讯号（或作用）与原系统的输入讯号（或作用）的方向相反（或相位相差180度）则称之为“负反馈”；假如方向或相位相同，则称之为“正反馈”。 系统：是指完毕一定任务的一些部件的组合。 控制系统：是指系统的输出，能按照规定的参考输入或控制输入进行调节的。 开环系统：系统的输出量对系统无控制作用，或者说系统中无反馈回路的。闭环系统：系统的输出量对系统有控制作用，或者说，系统中存在反馈的回路。开环系统与闭环系统的区别：开环系统构造简朴，不存在不稳定问题、输出量不用测量，开环系统对系统悟空制作用；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，对系统有控制作用。 线性系统：系统的数学模型表达式是线性的系统。 线性的定常系统：用线性常微分方程描述的系统。 线性时变系统：描述系统的线性微分方程的系数为时间的函数。 非线性系统：用非线性方程描述的系统。 线性系统与非线性系统的区别：线性系统可以运用叠加原理，而非线性系统不能运用叠加原理。 系统的稳定性能重要取决于系统的型次和开环增益，而系统的瞬态性能重要取决于系统零点、极点分布。 拉氏变换的线性性质：它是一个线性变换，若有常数KK，函数f(t1),f(t2),则 LK1f1(t)+K2f2(t)=K1Lf1(t)+K2Lf2(t)=K1F1(s)+K2F2(s)。 终值定理的应用条件：若函数f（t）及其一阶导数都是可拉氏变换的，并且除在原点处唯一的极点外，sF（s）在涉及含jw轴的右半s平面内是解析的，这就意味着当t趋近与无穷时f（t）趋于一个拟定的值，则函数f（t）的终值为limf（t）=limF（s）。求拉氏反变换的方法：（1）查表法；（2）有理函数法；（3）部分分式法。在单输入单输出系统的瞬态响应分析或频率响应分析中，采用的是传递函数标记的数学模型，另一方面，在现代控制理论中，数学模型则采用状态空间表达式。 数学模型：是系统动态特性的数学表达式。建立数学模型是分析、研究一个动态特性的前提。一个合理的数学模型应以最简化的形式，准确地描述系统的动态特性。 建立系统的数学模型的方法：分析法和实验法。 叠加原理：是系统在几个外加作用下所产生的响应，等于各个外加作用单独作用的响应之和。 机械运动的三要素：质量、阻尼和弹簧。 直线运动的三要素：质量、弹簧和粘性阻尼。 基尔霍夫电流定律：若电路有分支路，它就有节点，则汇聚到某节点的所有电流之代数和应等于零（即所有流出节点的电流之和等于所有流进节点的电流之和）。基尔霍夫电压定律：电网络的闭合回路中电势的代数和等于沿回路的电压降的代数和。 传递函数：线性定常系统的传递函数，是初始条件为零时，系统输出的拉氏变换比输入的拉氏变换。 传递函数的重要特点：（1）传递函数反映系统自身的动态特性，只与系统自身的参数有关，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的阶次n必不少于分子中s的阶次m，即nm；（3）传递函数的量纲是根据输入量和输出量来决定。 传递函数相同可以是不同类型的系统的因素：传递函数不说明系统的物理结构，不同的物理结构系统，只要其动态特性类同，可以用同一类型的传递函数来描述。 传递函数的典型环节：（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）振荡环节1/(T2s2+2Ts+1)；（7）二阶微分环节T2s2+2Ts+1；（8）延时环节e-s。 方块图：是系统中各环节的功能和信号流向的图解表达方法。 方块图的简化法则：（1）前向通道的传递函数保持不变；（2）各反馈回路的传递函数保持不变。 响应 时间响应：机械工程系统在外加作用激励下，其输出量随时间变化的函数关系称之为系统的时间响应，通过时间响应的分析可以揭示系统本领的动态特性。任一系统的时间响应都是由瞬态响应和稳态响应两部分组成。 瞬态响应：系统受到外加作用激励后，从初始状态到最终状态的响应过程。 稳态响应：时间趋于无穷大时，系统的输出状态。 频率响应：是系统对正弦输入的稳态响应。 系统时间响应的瞬态响应和稳态响应反映的性能：瞬态响应反映了系统的稳定性和响应的快速性等方面的性能，而稳态响应反映了系统响应的准确性。 定义系统瞬态响应（过渡过程）的性能指标的前提：（1）系统在单位阶跃信号作用下的瞬态响应；（2）初始条件为零。即在单位阶跃输入作用前，系统处在静止状态，输出量及其各阶跃导数均等于零。 一阶系统的单位阶跃响应曲线中的T指的是系统的输出由0上升到稳态值某百分数时所需的时间。 一阶系统的时间常数T是重要的特性参数，它表征了系统过渡过程的品质，T愈小，则系统响应愈快，即不久达成稳定值。 二阶系统的单位阶跃响应：（1）欠阻尼情况（0<<1）；（2）临界阻尼情况（=1）；（3）过阻尼情况（>1）；无阻尼情况（=0）。 典型二阶系统（当0<<1, =0, >1或=1时）在单位阶跃输入信号作用下的输出响应的特性：0<a<1时，输出响应为衰减振荡过程，稳态值为1；a=0时，为不衰减振荡过程；a>0或=1时，为非周期过程。 机械工程系统的性能规定：稳定性、准确性及灵敏性。系统的性能指标：（1）时域性能指标，它涉及瞬态性能指标（即延迟时间td、上升时间tr、峰值时间tp、最大超调量Mp、调整时间ts）和稳态性能指标（即稳态误差ess）。（2）频域性能指标，它涉及相位裕量、幅值裕量Kg、截止频率b及频宽（简称带宽）0b、谐振频率r及谐振峰值Mr。 参量，n与各性能指标间的关系：（1）若保持不变而增大n则不影响超调量Mp，但延迟时间td，峰值时间tp及调整时间ts均会减小。（2）若保持n不变而改变，减少，虽然td，tr和tp均会减小，但超调量Mp和调整时间ts（在<0.7范围内）却会增大，灵敏性好但相对稳定性差，过于大，>1，则tr，ts均会增大，系统不灵敏。（3）当=0.7时，Mp，ts均小，这时Mp=4.6%，=0.7为最佳阻尼比。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：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）。 系统的误差：即H（s）=1时，输入信号与输出信号之差，E（s）=R（s）C（s）。 稳态误差：是误差信号的稳态分量，用ess表达。 影响系统稳态误差的因素：系统的类型、开环增益K和输入信号R（s）。 欲减少由输入和干扰信号引起的稳态误差，采用的措施有何不同：欲减少由输入信号引起的稳态误差，应提高系统开环放大倍数或在系统中增长积分环节（提高系统型次）；欲减少由于干扰信号引起的稳态误差，应在干扰信号作用点之前的前通道中增长放大倍数或增长积分环节。 系统分析：当系统已定，并且输入知道时，求出系统的输出（响应），并且通过输出来研究系统自身的有关问题，即系统分析。 机械系统的动柔度和动刚度：若机械系统的输入为力，输出为位移（变形），则机械系统的频率特性就是机械系统的动柔度；机械系统的频率特性的倒数就是机械系统的动刚度。 频率特性的图形表达方法：（1）传递函数或称伯德图（2）极坐标图或称乃奎斯特图（3）对数幅-相图。 频率特性和传递函数的关系：若系统的传递函数为G（s），则相应系统的频率特性为G（jw），即将传递函数中得s用jw代替。 系统频率特性的截止频率：是指系统闭环频率特性的幅值下降到其零频率幅值以下3dB时的频率。 控制系统开环频率特性的三个频段，各自反映系统的性能：一般将系统开环频率特性的复制穿越频率wc当作是频率响应的中心频率，把wwc的频率范围称为低频段；把wc附近的频率范围称为中频段；把wwc的频率范围称为高频段。开环频率特性的低频段反映了控制系统的稳态性能；中频段反映了控制系统的动态性能；高频段反映了控制系统的抗高频干扰性能和系统的复杂性。 对数坐标图的重要优点：（1）可以将幅值相乘转化为幅值相加，便于绘制多个环节串联组成的系统的对数频率特性图。（2）可采用渐近线近似的作用方法绘制对数幅频图，简朴方便，特别是在控制系统设计、校正及系统辨识等方面，优点更为突出。（3）对数分度有效地扩展了频率范围，特别是低频段的扩展，对工程系统设计具有重要意义。 绘制系统的伯德图的一般环节：（1）由传递函数求出频率特性并将其化为若干典型环节频率特性相乘的形式；（2）求出各典型环节的转角频率、阻尼比a等参数；（3）分别画出各典型环节的幅频曲线的渐近线和相频曲线；（4）将各环节的对数幅频曲线的渐近线进行叠加得到系统幅频曲线的渐近线并对其进行修正；（5）将各环节相频曲线叠加，得到系统的相频曲线。 系统类型和对数幅频曲线之间的关系：在频域中，系统的类型拟定了系统对数幅频曲线低频段的斜率，即静态误差系数描述了系统的低频性能。 乃奎斯特图的特点：（1）当=0时，乃奎斯特图的起始点取决于系统的型次。（2）当=时，若n>m，乃奎斯特图以顺时针方向收敛于原点，即幅值为零，相位角与分母和分子的阶次之差有关。（3）当G（s）具有零点时，其频率特性G（j）的相位将不随增大单调减，乃奎斯特图会产生“变形”或“弯曲”，具体画法与G（j）各环节的时间常数有关。 最小相位系统：传递函数G（s）的所有零点和极点均在S平面的左半平面上的系统。特点：对于最小相位系统而言，当频率从零变化到无穷大时，相位角的变化范围最小，当=时，其相位角为（nm）×90°。 最小相位系统与非最小相位系统的对数频率特性的异同：最小相位与非最小相位系统的对数幅频特性相同，两者对数相频特性不同，非最小相位系统的相角变化绝对值比最小相位系统相角变化绝对值大。 一个系统稳定的必要和充足条件是其特性方程的所有的根都必须为负实数或为具有负实部的负数。亦即稳定系统的所有根si均应在复平面的左半平面。 判断定常系统是否稳定的方法：劳斯判据；胡尔维茨判据；乃奎斯特稳定性判据；根轨迹法。 劳斯-胡尔维茨稳定性判据的根据：运用特性方程式的根与系统的代数关系，由特性方程中的已知系数间接判断出方程的根是否具有负实部，从而判断系统是否稳定。 设系统的特性方程式为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：s4 4；s3 6 3；s2 3 6；s1 -25/3；s0 6。所以第一列有符号变化，该系统不稳定。 劳斯稳定判据和乃奎斯特稳定判据的区别：（1）在使用方法上的区别：劳斯判据是运用系统闭环特性方程的系统做成劳斯表，根据劳斯表首列元素的符号来判断闭环系统的稳定性，是一种代数方法；而乃奎斯特判据则是运用系统开环频率特性，由开环频率特性图判断闭环系统的稳定性，属于频率特性分析方法。（2）在功能上的区别：劳斯判据只能判断闭环系统稳定与否，而乃奎斯特判据不仅能判断闭环系统的稳定性，还能给出系统稳定或不稳定的限度，揭示改善系统稳定性的途径。 用乃奎斯特判别系统稳定性的必要和充足条件是z=pN=0，其中z闭环特性方程在s右半平面的零点数；p开环传递函数在s右半平面的极点数；N当自变量s沿包含虚轴及整个右半平面在内的极大的封闭曲线顺时针转一圈时，开环及乃奎斯特图绕（-1，j0）点逆时针转的圈数。 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Kg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。 鉴定系统是否稳定：相位裕量和幅值裕量大于零，则系统是稳定的，若相位裕量和幅值裕量为零，则系统为临界稳定，其他为系统不稳定。 校正（补偿）:是指在系统中增长新的环节或改变某些参数，以改善系统性能的方法。 实现校正的方式：串联校正、并联校正和PID校正。 串联校正：指校政环节Gc（s）串联在原传递函数方框图的前进通道中。 并联校正按校正环节Gc（s）的并联方式分为反馈校正和顺馈校正。 PID校正器与串联校正、并联校正相比的特点：（1）对被控制对象的模型规定低，甚至在系统模型完全未知的情况下，也能进行校正。（2）校正方便。（3）适应范围较广。 串联超前校正环节的作用：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。 串联相位超前、相位滞后校正的优缺陷：（1）相位超前校正：优点：加快系统响应速度；提高系统相对稳定性。缺陷;问题精度变化不大。（2）相位滞后校正;优点：提高系统稳态精度；提高系统相对稳定性。缺陷：减少系统响应速度。超前校正装置和滞后校正装置的传递函数，：（1）超前校正装置：Gc(s)=1/a乘以aTs+1/(Ts+1),a>1可增长相位裕量，调整频带宽度。（2）滞后校正装置：G(s)=Ts+1/9aTs+1)，提高系统的稳态精度。试从控制的观点分析反馈校正的特点：反馈校正能有效地改变被包围环节的动态结构参数，甚至在一定条件下能用反馈校正完全取代包围环节，从而大大减弱这部分环节由于特性参数变化及各种干扰给系统带来的不利影响。 顺馈校正的特点：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。反馈校正比串联校正更有其突出的优点：运用反馈能有效地改变被包围环节的动态结构参数，甚至在一定条件下能用反馈校正完全取代包围环节，从而大大减弱这部分环节由于特性参数变化及各种干扰给系统带来的不利影响。 调节器：能使系统的零点、极点分布按性能规定来配置的环节。PID控制器的传递函数：GC(s)=KP+KDs+KI/s。 设开环传递函数Gs=100/s+10s+50,试说明开环系统频率特性极坐标图的起点和终点。答：G（s）=0.2/（0.1s+1）（0.02s+1） G（jw）=0.2/(j0.1w+1)(j0.02w+1) G(jw)极坐标图起点：（0.2.j0） G(jw)极坐标图终点（0，j0） 已知零初始条件下某系统的单位脉冲响应，能否求出该系统的闭环传递函数？若可以，如何求？答：可以。将零初始条件下单位脉冲响应求拉氏变换即为该系统的闭环传递函数。系统的稳定性：系统在受到外界扰动作用时，其被控制量yc（t）将偏离平衡位置，当这个扰动作用去除后，若系统在足够长的时间内能恢复到其本来的平衡状态或者趋于一个给定的新的平衡状态，则该系统是稳定的。 系统有二个闭环特性根分布在s平面的右半面，劳斯表中第一列元素的符号改变几次？答：有二个右半s平面的特性根，说明劳斯表中第一列元素的符号改变二次。 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，能按照规定的参考输入或控制输入进行调节的。开环系统构造简朴，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），就是指在系统中增长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. 传函的重要特点有哪些？ 答：（1）传递函数反映系统自身的动态特性，只与自身参数和结构有关，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.设系统的特性方程式为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： s4         4 s3         6     3 s2         3     6 s1-25/3    s0         6 所以第一列有符号变化，该系统不稳定。 8. 机械控制工程重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自身的有关问题，即系统分析。（2）当系统已定，且系统的输出也已给定，要拟定系统的输入应使输出尽也许符合给定的最佳规定，即系统的最佳控制。（3）当输入已知，且输出也是给定期，拟定系统应使得输出金肯符合给定的最佳规定，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，此即系统辨认或系统辨识。（5）当系统已定，输出已知时，以辨认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，它涉及瞬态性能指标（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，它涉及相位裕量、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重要有哪几种？ 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e-ts 14.终值定理的应用条件是什么？ 答：若函数f（t）及其一阶导数都是可拉氏变换的，并且除在原点处唯一的极点外，sF（s）在涉及含jw轴的右半s平面内是解析的，这就意味着当t趋近与无穷时f（t）趋于一个拟定的值，则函数f（t）的终值为limf（t）=limF（s）。 15. 什么叫系统分析？  答：当系统已定，并且输入知道时，求出系统的输出（响应），并且通过输出来研究系统自身的有关问题，即系统分析。 16. 对数坐标图的重要优点有哪些？ 答：（1）可以将幅值相乘转化为幅值相加，便于绘制多个环节串联组成的系统的对数频率特性图。（2）可采用渐近线近似的作用方法绘制对数幅频图，简朴方便，特别是在控制系统设计、校正及系统辨识等方面，优点更为突出。（3）对数分度有效地扩展了频率范围，特别是低频段的扩展，对工程系统设计具有重要意义。 17.简述拉氏反变换中部分分式法的环节。 答：部分分式法是通过代数运算，先将一个复杂的象限函数化为数个简朴的部分分式之和，再分别求出各个分式的原函数，总的原函数即可求得。 18.请写出超前校正装置的传递函数，假如将它用于串联校正，可以改善系统什么性能？ 答：Gc(s)=1/a乘aTs+1/(Ts+1),a>1可增长相位裕量，调整频带宽度。 19.影响系统稳态误差的因素有哪些？ 答：影响系统稳态误差的因素有系统的类型、开环增益和输入信号。 20.已知系统的调节器为Gc(s)=(T1s+1)(T2s+1)/s,其中T1、T2>0，问是否可以称其为PID调节器，请说明理由。 答：可以称其为PID调节器。 Gc(s)=(T1+T2)+T1T2S+1/S .Gc(s)由比例部分 (T1+T2) 、微分部分T1T2s及积分部分1/s相加而成。 21.什么叫机械系统的动柔度和动刚度？ 答：若机械系统的输入为力，输出为位移（变形），则机械系统的频率特性就是机械系统的动柔度；机械系统的频率特性的倒数就是机械系统的动刚度。 22.什么叫机械系统的基本规定？ 答：对控制系统的基本规定有系统的稳定性、响应的快速性和响应的准确性等，其中系统的稳定性是控制系统工作的首要条件。在参数已知的情况下分析和评估系统的稳定性、快速性和准确性。 23.设开环传递函数Gs=100/s+10s+50,试说明开环系统频率特性极坐标图的起点和终点。 答：G（s）=0.2/（0.1s+1）（0.02s+1） G（jw）=0.2/(j0.1w+1)(j0.02w+1) G(jw)极坐标图起点：（0.2.j0） G(jw)极坐标图终点（0，j0） 29.什么是数学模型？ 答：数学模型是系统动态特性的数学表达式。建立数学模型是分析、研究一个动态特性的前提。一个合理的数学模型应以最简化的形式，准确地描述系统的动态特性。 30.线性系统的重要特性是什么？ 答：若系统的数学模型表达式是线性的，则这种系统就是线性系统。线性系统最重要的特性是可以运用叠加原理。所谓叠加原理，就是系统在几个外加作用下所产生的响应，等于各个外加作用单独作用的响应之和。 31.简述系统时间响应的概念。 答：机械工程系统在外加作用激励下，其输出量随时间变化的函数关系称之为系统的时间响应，通过时间响应的分析可以揭示系统本领的动态特性。 32.在频率特性的图形表达方法中，常用的方法有哪几种？ 答：（1）对数坐标图或称伯德图（2）极坐标图或称乃奎斯特图（3）对数幅-相图。 33.判断定常系统是否稳定的方法有哪几种？ 答：劳斯判据；胡尔维茨判据；乃奎斯特稳定性判据；根轨迹法。 34.反馈校正与串联校正相比，所具有的优点是哪些？ 答：反馈校正比串联校正更有其突出的优点：运用反馈能有效地改变被包围环节的动态结构参数，甚至在一定条件下能用反馈校正完全取代包围环节，从而大大减弱这部分环节由于特性参数变化及各种干扰给系统带来的不利影响。 35.什么是反馈（涉及正反馈和负反馈）？ 答：所谓信息的反馈，就是把一个系统的输出信号不断直接地或通过中间变换后所有或部分地返回，再输入到系统中去。假如反馈回去的讯号（或作用）与原系统的输入讯号（或作用）的方向相反（或相位相差180度）则称之为“负反馈”；假如方向或相位相同，则称之为“正反馈”。 36.劳斯-胡尔维茨稳定性判据的根据是什么？ 答：运用特性方程式的根与系统的代数关系，由特性方程中的已知系数间接判断出方程的根是否具有负实部，从而判断系统是否稳定。 37.采用何种方式可以同时减少或消除控制输入和干扰作用下的稳态误差？ 答：在干扰作用点至系统输入口的前通道中，提高增益和设立积分环节。 38.简述拉氏变换的线性性质。 答：拉氏变换是一个线性变换，若有常数KK，函数f(t1),f(t2),则LK1f1(t)+K2f2(t)=K1Lf1(t)+K2Lf2(t)=K1F1(s)+K2F2(s) 39系统的频域性能指标有哪些？ 答：相位裕量、幅值裕量、截止裕量及频宽、谐振频率及谐振峰值。40.频率特性和传递函数的关系是什么？ 答：若系统的传递函数为G（s），则相应系统的频率特性为G（jw），即将传递函数中得s用jw代替 40. 请写出滞后校正装置的传递函数，假如将它用于串联校正，可以改善系统什么性能？ 答：G(s)=Ts+1/9aTs+1)，提高系统的稳态精度。 41.什么是系统频率特性的截止频率？ 答：是指系统闭环频率特性的幅值下降到其零频率幅值以下3dB时的频率。 42.典型二阶系统（当0<a<1,a=0,a>或=1时）在单位阶跃输入信号作用下的输出响应的特性是什么？ 答：0<a<1时，输出响应为衰减振荡过程，稳态值为1； a=0时，为不衰减振荡过程；a>0或=1时，为非周期过程。 43.系统时间响应的瞬态响应反映哪方面的性能？而稳态响应反映哪方面的性能？ 答：瞬态响应反映了系统的稳定性和响应的快速性等方面的性能，而稳态响应反映了系统响应的准确性。 44.当系统的阻尼比满足什么条件时，二阶系统特性方程的根为两个不相等的负实根？ 答：二阶系统的特性方程为： s2+2awns+wn2=0特性根为s=-aw+-a2+1，要使根具为两个不相等的负实根，必须满足-awn<0；A2-1>0；  a>1 45.请简述拉氏变换的卷积定理。 答：若Fs=Lft，Gs=Lgt则有Lft-b 46.已知零初始条件下某系统的单位脉冲响应，能否求出该系统的闭环传递函数？若可以，如何求？ 答：可以。将零初始条件下单位脉冲响应求拉氏变换即为该系统的闭环传递函数。 47.控制系统稳定性的定义是什么？ 答：稳定性的定义为:系统在受到外界扰动作用时，其被控制量将偏离平衡位置，当这个扰动作用去除后，若系统在足够长的时间内能恢复到其本来的平衡状态或者趋于一个给定的新的平衡状态，则该系统是稳定的。 48.鉴定系统是否稳定？ 答：相位裕量和幅值裕量大于零，则系统是稳定的，若相位裕量和幅值裕量为零，则系统为临界稳定，其他为系统不稳定。 49.试从控制的观点分析反馈校正的特点。 答：反馈校正能有效地改变被包围环节的动态结构参数，甚至在一定条件下能用反馈校正完全取代包围环节，从而大大减弱这部分环节由于特性参数变化及各种干扰给系统带来的不利影响。 50.实现校正的方式有哪几种？ 答：串联校正、并联校正和PID校正。 51.什么是主导极点？ 答：主导极点是指系统所有闭环极点中距离虚轴最近，且周边没有其他闭环零点的那些闭环极点。主导极点对系统的响应起主导作用。 52.最小相位系统与非最小相位系统的对数频率特性有何异同？ 答：最小相位与非最小相位系统的对数幅频特性相同，两者对数相频特性不同，非最小相位系统的相角变化绝对值比最小相位系统相角变化绝对值大。53. 系统有二个闭环特性根分布在s平面的右半面，劳斯表中第一列元素的符号改变几次？ 答：有二个右半s平面的特性根，说明劳斯表中第一列元素的符号改变二次。 54.简述串联相位超前、相位滞后校正的优缺陷是什么。 答：相位超前校正：优点：加快系统响应速度；提高系统相对稳定性。缺陷;问题精度变化不大。 相位滞后校正;优点：提高系统稳态精度；提高系统相对稳定性。缺陷：减少系统响应速度。 55.试述绘制系统的伯德图的 一半方法环节。 答：（1）由传递函数求出频率特性并将其化为若干典型环节频率特性相乘的形式；（2）求出各典型环节的转角频率、阻尼比a等参数；（3）分别画出各典型环节的幅频曲线的渐近线和相频曲线；（4）将各环节的对数幅频曲线的渐近线进行叠加得到系统幅频曲线的渐近线并对其进行修正；（5）将各环节相频曲线叠加，得到系统的相频曲线。 56.什么是系统的传递函数？应用传递函数分析系统时必须具有什么条件？ 答：传递函数是初始条件为零时系统输出的拉氏变换比输入的拉氏变换。具有条件： （1）系统描述为时域问题，即有时间函数f（t）；（2）在描述范围内至少分段连续；（3）系统为线性。 57.传递函数的定义是什么？一个物理可实现的系统，其传递函数有什么特性？ 答：线性定常控制系统，当初始条件为零时，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比称为系的传递函数。一个物理可实现个系统，其传递函数分母阶数n应不小于阶数m，即nm 58.简要说明欲减少由输入和干扰信号引起的稳态误差，采用的措施有何不同？ 答：欲减少由输入信号引起的稳态误差，应提高系统开环放大倍数或在系统中增长积分环节（提高系统型次）；欲减少由于干扰信号引起的稳态误差，应在干扰信号作用点之前的前通道中增长放大倍数或增长积分环节。 59.控制系统开环频率特性的三个频段是如何划分的？它们各自反映系统哪方面的性能？ 答：一般将系统开环频率特性的复制穿越频率wc当作是频率响应的中心频率，把wwc的频率范围称为低频段；把wc附近的频率范围称为中频段；把wwc的频率范围称为高频段。 开环频率特性的低频段反映了控制系统的稳态性能；中频段反映了控制系统的动态性能；高频段反映了控制系统的抗高频干扰性能和系统的复杂性。 60.简述劳斯稳定判据和乃奎斯特稳定判据在使用方法和功能上的区别。 答：在使用方法上的区别：劳斯判据是运用系统闭环特性方程的系统做成劳斯表，根据劳斯表首列元素的符号来判断闭环系统的稳定性，是一种代数方法；而乃奎斯特判据则是运用系统开环频率特性，由开环频率特性图判断闭环系统的稳定性，属于频率特性分析方法。 在功能上的区别：劳斯判据只能判断闭环系统稳定与否，而乃奎斯特判据不仅能判断闭环系统的稳定性，还能给出系统稳定或不稳定的限度，揭示改善系统稳定性的途径。 61.什么是信息和信息的传递?试举例说明? 答:一切能表达一定含义的信号、密码、情报和均为信息。例如，机械系统中的应力、变形、温升、几何尺寸与形状精度等等，表白了机械系统信号、密码、情报或消息。所谓信息传递，是指信息在系统及过程中以某种关系动态地传递，或称转换。如机床加工工艺系统，将工件作为信息，通过工艺过程的转换，加工前后工件尺寸分布有所变化这样，研究机床加工精度问题，可通过运用信息解决的理论和方法来进行。 62系统数学模型有哪些？采用哪些方法建立数学模型？ 答：系统的数学模型重要有两种，对于单输出系统采用的是传递函数表达式，在现代控制理论中数学模型采用状态空间表达式。建立系统的数学模型有两种方法。1）分析法：根据系统自身所遵循的有关定律写出数学表达式，在列方程的过程中进行必要的简化，如线性化等。2）实验法：是根据系统对某些典型输入信号的响应或其它实验数据建立数学模型。 63 时间响应由哪两部分组成，它们的含义和作用是什么？ 答：系统的时间响应是由瞬态响应和稳态响应两部分组成。系统受到外加作用后，从初始状态到最终状态的响应过程称为瞬态响应。当时间趋于无穷大时，系统的输出状态称为稳态响应。瞬态响应反映了系统的动态性能，而稳态响应偏离系统希望的限度可用来衡量系统的精确限度。 64相位裕量Kg的定义？ 答：在乃奎斯特图上，乃奎斯特图与负实轴交点处幅值的倒数，称幅值裕量Kg。