第六章 机电一体化系统设计试题汇总_机电一体化系统设计题

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第六章

10.一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts(B)A.增大 B.减小 C.不变 D.不定 11.已知f(t)=a+bt，则它的拉氏变换式为(B)A.as+b B.asbs2 C.bsas2 D.asbs3

11.复合控制器必定具有（D)

A.顺序控制器

B.CPU

C.正反馈

D.前馈控制器 13.一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts(B)A.产大

B.减小

C.不变

D.不定

10.一般来说，引入微分负反馈将使系统动态性能指标中的最大超调量(B)A.增加

B.减小

C.不变

D.不定

11.在采样—数据系统中，执行实时算法程序所花费的时间总和最好应小于采样周期的（A)A.0.B.0.2

C.0.5

D.0.8 6.步进电机一般用于（A）控制系统中。A.开环

A.比例 B.闭环

C.半闭环

D.前馈

11.PD称为（B）控制算法。

B.比例微分

C.比例积分

D.比例积分微分

13.如果增加相位裕量υm，则动态性能指标中的最大超调量σ%为（C）。A.增大

B.不变 C.减小

D.不能确定

10．若考虑系统抑制干扰的能力，选择采样周期的一条法则是：采样速率应选为闭环系统通频带的【 D 】

A．5倍 B．8倍 C．10倍 D．10倍以上 11．在数控系统中，软伺服系统的系统增益Ka为【 B 】

A．(2～5)1／s

B．(8～50)1／s

C．(50～100)1／s

D．(120～150)1／s

10．若考虑对系统响应速度的影响，采样－数据系统中的采样周期应选为系统最小时间常数的 【 A 】

A．(O.1～1)倍 B．2倍 C．5倍 D．10倍 11．在串联校正的比例－积分－微分(PID)控制器中，I的作用是 【 C 】 A．改善稳定性B．加快系统响应速度 C．提高无静差度 D．增大相位裕量

10.在最佳阻尼比条件下，伺服系统的自然频率wn唯一取决于

【

C

】

A.速度环开环增益

B.电动机机电时间常数

C.速度环开环增益与电动机机电时间常数之比

D.速度环开环增益与电动机机电时间常数之积

11在伺服系统中，若要提高系统无静差度，可采用串联

【 A

】

A.PI校正

B.P校正

C.PD校正

D.D校正 7．PID控制器中，P的作用是 【 A 】

A．降低系统稳态误差 B．增加系统稳定性 C．提高系统无静差度 D．减小系统阻尼

7．采样一数据系统中，若考虑系统的抑制干扰能力时，采样速率应为闭环系统通频带的【 A 】

A.10倍以上 B．5倍 C.2倍 D.(0.1～1)倍 8．PID控制器中，P的含义是

【 D 】 A.前馈

B.微分

C.积分

D.比例(2011 07)9.在软伺服系统中，一般认为速度环的闭环增益最好为系统的A.0.1倍

B.2～4倍

C.5倍

D.10倍

【 】

1．PID控制器中，I的作用是 【 A 】

A．提高系统误差精度 B．增加系统通频带 C．加快系统调整时间 D．减小系统伺服刚度 2.要求系统响应应以零稳态误差跟踪输入信号可采用（C）A.前馈控制器 B.PI控制器

C.复合控制器

D.反馈控制器

3.一般说来，如果增大自然频率ωn的数值，则动态性能指标中的调整时间ts将(B)A.增大

B.减小

C.不变

D.不定

4.在伺服系统中，若要提高系统无静差度，可采用串联

【

A 】

A.PI校正

B.P校正

C.PD校正

D.D校正 5.伺服系统的输入可以为

A.模拟电流

A.换向结构 B.模拟电压

C.控制信号

D.反馈信号

6.伺服系统一般包括控制器、受控对象、比较器和（D）等部分

B.转化电路

C.存储电路

D.反馈测量装置

（）

D.工业机器人 7.下列那一项是反馈控制系统

A.顺序控制系统

B.伺服系统

C.数控机床

（B）

8.PD称为（B）控制算法。A.比例

B.比例微分

C.比例积分 D.比例积分微分 9.已知f(t)=δ（t）+3，则它的拉氏变换式为

A.1+ 3s

(A)

B.1s3s

C.1s

D.1s3

(B)D.不起作用

10.位置环采用PI控制器,伺服系统对参考输入做到了

A.一阶无静差

B.二阶无静差

C.三阶无静差

二、简答题

1、按照系统信号传递方式，伺服系统有哪几种类型?（2011）

答：模拟式伺服系统、参考脉冲系统、采样——数据系统（计算机闭环控制系统）（模拟电压、参考脉冲信号、二进制数字信号）

2、闭环伺服系统由哪几部分组成?(2011)答: 控制器、受控对象、比较器和反馈测量装置等部分 3．半闭环控制系统的定义及特点是什么? 答:（1）伺服系统中，当位置传感器安装在伺服电动机轴上，用以间接测量工作台的位移时，这种间接测量的系统称为半闭环系统。

（2）特点：可以避免传动机构非线性引起系统产生极限环和爬行振荡，比全闭环系统容易实现，可节省投资。

4．在实际系统中，数字PID控制器的两种实现方式是什么?

答 ：（1）在双传感器系统中，PI由微处理器位置控制器实现，D的作用由测速机负反馈实现；

（2）在单个位置传感器的系统中，PID由微型机单独实现。5．全闭环控制系统的定义及特点是什么?

答：伺服系统中，当位置传感器安装于输出轴（工作台）上时，传感器直接测量工作台移动，这种直接测量的系统统称为全闭环系统。

特点：对输出进行直接控制，可以获得十分良好的控制精度。但受机械传动部件的非线性影响严重，只有在要求高精度的场合，才使用全闭环系统。

2002 6.复合控制器

答：在反馈控制器的基础上附加一个前馈控制器，二者的组合称为复合控制器。它的作用是使系统能以零稳定误差跟踪已知的输入信号。7.伺服系统的刚度

答：伺服系统的刚度定义为输出轴的单位位置误差做承受的负载转矩。8．闭环技术

答：将反馈控制技术与传感器相结合，可构成闭环测量系统。9.半闭环伺服系统

19．采样——数据系统

答：采样——数据系统是指计算机参与闭环控制的伺服系统，其输入往往是由上位机生成并经过精插补的参考指令，输出是转轴的角位移或工作台的线位移。

三、计算题

1、解：

（2011）

2.最小相位系统的开环对数幅频渐近特性如图所示。试求开环传递函数G(s)。解：由对数幅频渐近特性可知：

22某直流电机伺服系统结构如题22图所示，已知：TMJRaKvKtKf=0.05s，Ra=4Ω，KvKt=0.1N²m／A，Kf=O.1V²s／rad，Kp=10V／rad，求：（1）Td=0.002 N²m时，系统的稳态误差θeT；

（2）伺服刚度KR。

r（s）e(s)KpRaT（ds）KvKt（s）1Kt1sTms1（s）

22．某伺服系统结构如题22图所示，已知：Kp=60V／rad，Kf=O.24V²s／rad，Kn=2.5³10V／V，Kt=7.1N²m／A 求：(1)系统增益Kv：(2)伺服刚度KR。

330．已知系统结构图如题30图所示。

(1)若K1=25，Kf=0，求阶跃响应的最大超调量％(定义：％=e

调节时间ts(取△=±0．05)．

‘

（2）当K1=25，欲使系统为最佳阻尼，确定Kf的值。

12100%)和

四、简单应用题

答：

五、综合应用题

1、（2011）

解：

P208

26．某位置反馈系统如题26图所示，已知：电动机时间常数T=0.2s，K1=0.1V／()，K2=400(r／min)／V，K3=0．5。／(r．min1.s)，求：。

(1)=0时,系统的最大超调量%和调整时间ts(按△=±2％计算)；(2)欲使系统具有最佳阻尼比，增设转速负反馈校正，确定的值；(3)校正后，系统的开环增益K及单位速度输入时的稳态误差。

26．控制系统的结构图如题26图所示，已知G(s)=，Gc(s)=Ts+l(1)当T=0时，试确定系统的自然频率ωn，阻尼比ξ和最大超调量σ%；(2)欲希望系统成为最佳阻尼比状态，试确定T值；

(3)校正后，系统的开环增益和单位速度输人时的稳态误差ev。

2005

2004

2003 26.某伺服系统的结构图如图所示，其中Kp、Ti均为正数，试确定使闭环系统稳定，Kp、Ti取值的条件。

30.已知控制系统结构图如下图所示。

①选择K1和K2，使系统性能满足：σ％≤20%和ts=1.8s。②求系统的静态误差系数Kp、Kv和Ka。

32.设单位反馈系统如图所示，已知T1=0.5s,T2=0.05s，为使系统获得最大的相应裕量υm，试确定此时的K值及相应的υm值。

浙江省2003

23.二阶系统结构图如图所示： 设k1=0.4,k2=1.0,T1=1 1）求系统固有频率，阻尼比； 2）求系统增益ks； 3）求系统灵敏度k。

26.绘出由感应同步器等组成的工作台闭环伺服系统框图。

2002 32.某控制系统结构图如图所示，图中GC(s)=Kp(1+Tds),Gp(s)=

K1s(Ts+1)2 =

2S(0.1s+1)2

(1)确定Kp和Td的值，以使系统性能同时满足：

在单位抛物线(恒加速度)函数作用下的稳态误差ea≤0.2，幅值穿越(截止)频率ωc=5

s1(2)计算系统在上述取值条件下的相位裕量m。32.(1)开环传函

G(s)=Gc(s)Gp(s)=(2)确定Kp和Td

2Kp(1Tds)s(Ts1)22Kp(1Tds)S(0.1s1)2

由ea=1Ka12Kp0.2Kp2.5 取Kp=2.5

51（5Td）251(0.5)22 在c51/s时，|Gc(jc)||Gp(jc)|1即 1+25T2d1

25(10.25)Td1.1s

.s)

Gc(s)Kp(1TdS)2.5(111(3)相应的m

tg1Tdctg1Tctg11.15tg10.1579.726.653.1

30.二阶系统结构图如图所示。

设K1=0.1, K2=10,T1=0.5s(1)求系统对r(t)的阶跃响应的最大超调量σ%及调节时间ts(取△=±5%);(2)求系统增益Ks及伺服刚度KR;(3)求r(t)=1+t及n(t)=0.1共同作用下系统的稳态误差e。30.(1)G(s)=pK1K2s(T1S1)1型 Ｋv=limsG(s)K1K21,Ｋ

s0=limG(s),s02n2n (s)G(s)1G(s)T1sK1K22s2

sK1K22ns nK1K2T12 1/T12n22

(2)性能指标

12 %e100%0.7074.3%

ts=3n313s

(3)系统增益与伺服刚度 Ks=Kv=K1K2=1，KR=K1=0.1

（4）er= en=-

26.某二阶系统如图所示

(1)求系统对r(t)阶跃响应的最大超调量σ%和调节时间ts。

(2)求r(t)=1+t,n(t)=0.1共同作用下的稳态误差e。

26.(1)求闭环传函及误差表达式 CR(s)R(s)(s)0.210s(s2)0.210s22.11Kp1Kv01

0.1K10.10.11eeren110

sn222s22ns2nn2,22

CN(s)N(s)N(s)10(s2)s22s2 C(s)=CR(s)+CN(s)=(s)R(s)N(s)N(s)

(s2)2 E(s)=R(s)-C(s)=[1-(s)]R(s)-N(s)N(s)(2)求%及ts

12R(s)10(s2)s2N(s)

2s22s20.70710.7072 % ts=e100%e100%4.3%

3n3s

(3)求e

二阶系统ai>0闭环稳定 R(s)=1s1s2,N(s)0.1s

E=lim

1110(s2)0.1()lims110220s22s2s0s2s2(s2)3.某二阶系统如图所示：

1)求该系统的固有频率ωn，阻尼比ζ；

2)求系统对r(t)为单位阶跃响应时的最大超调量σ%和调节时间ts

1.已知一阶系统H(s)=

100.1s1，试绘出如图输入时，系统的输出示意图。

1.某单位负反馈系统，受控对象为G(s)=

GC(s)=kp(1+1s8(s2)(s4)，今加入PI串联控制器)，欲使系统满足截止频率ωc=1弧度/s，相位裕量Φm=90°，试确定kp,τ值。