满分吉大16春学期《机电控制系统分析与设计》在线作业一&二答案
吉大16春学期《机电控制系统分析与设计》在线作业一
&需要满分答案加
一、单选题（共 10 道试题，共 40 分。）
1. &系统对单位斜坡函数输入R(s)=1/s2的稳态误差为（）。
A. 位置误差
B. 速度误差
C. 加速度误差
D. 系统误差
2. &下列不是机电一体化系统产品开发的类型（）。
A. 开发性设计
B. 适应性设计
C. 变参数设计
D. 模拟设计
3. &时域分析的性能指标，以下哪个指标是反映相对稳定性的（）。
A. 上升时间
B. 峰值时间
C. 调整时间
D. 最大超调量
4. &对于二阶系统的超调量Mp，以下说法正确的是（）。
A. 只与阻尼比有关
B. 只与自然频率有关
C. 与阻尼比无关
D. 是一个定值
5. &某一系统的稳态加速度偏差为一常数，则此系统是（）系统。
B. 有一积分环节的
C. Ⅱ型
D. 没有积分环节的
6. &下面因素中，与系统稳态误差无关的是（）。
A. 系统的类型
B. 开环增益
C. 输入信号
D. 开环传递函数中的时间常数
7. &一阶系统K/（1+Ts）的单位脉冲响应曲线在t=0处的斜率为（）。
8. &惯性环节和积分环节的频率特性在（）上相等。
A. 幅频特性的斜率
B. 最小幅值
C. 相应变化率
D. 穿越频率
9. &二阶振荡环节乃奎斯特图中与虚轴交点的频率为（）。
A. 谐振频率
B. 截止频率
C. 最大相位频率
D. 固有频率
&设单位反馈系统的开环传递函数为G（s）=K/s(s+1)(s+2),则系统稳定时的开环增益K值的范围是（）。
吉大16春学期《机电控制系统分析与设计》在线作业一
二、多选题（共 10 道试题，共 40 分。）
1. &自动控制系统按信号类型可分为（）。
A. 线性系统
B. 非线性系统
C. 连续系统
D. 离散系统
2. &机电一体化系统设计方法有（）。
A. 纵向分层法
B. 横向分块法
C. 参数设计法
D. 变参数设计法
3. &机电一体化系统中的传动类型（）。
A. 齿轮传动
B. 螺旋传动
C. 滑动摩擦导轨
4. &与滑动摩擦导轨相比，滚动摩擦导轨的特点是（）。
A. 摩擦系数小
B. 定位精度高
C. 结构复杂
D. 磨损较小
&一系统的开环传递函数为3(s+2)/s(2s+3)(s+5)，则系统的开环增益和型次为（）。
A. 开环增益为0.4
B. 型次为Ⅰ
C. 开环增益为3
D. 型次为Ⅱ
6. &已知单位反馈系统的开环传递函数为K/s(7s+1),则该系统有（）。
A. Ⅰ型系统
B. Ⅱ型系统
C. 系统单位阶跃响应稳态值为1
D. 以上均正确
7. &机电一体化系统各要素之间必须遵循的四大原则是（）。
A. 接口耦合
B. 物质流动
C. 信息控制
D. 能量转换
8. &工程系统中常用的校正方案有（）。
A. 串联校正
B. 并联校正
C. PID校正
D. 系统校正
9. &机电一体化对机械系统的要求（）
B. 快速响应
D. 结构轻巧
10. &自动控制系统的两种基本控制方式为（）。
A. 开环控制
B. 闭环控制
C. 比例控制
D. 积分控制
吉大16春学期《机电控制系统分析与设计》在线作业一
&需要满分答案
三、判断题（共 5 道试题，共 20 分。）
&极坐标图(Nyquist图)与对数坐标图(Bode图)之间对应关系为：极坐标图上的单位圆对应于Bode图上的－180°线；极坐标图上的负实轴对应于Bode图上的0分贝线。
&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。
&“系统”是指具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素构成的一个不可分割的整体。
&对于线性系统，当在其输入端加一个正弦信号时，输出端得到的稳态响应的幅值、相位和频率都要改变。
5. &机电一体化研究的是机电一体化系统而不是计算机本身。
吉大16春学期《机电控制系统分析与设计》在线作业二
一、单选题（共 10 道试题，共 40 分。）
1. &在系统对输入信号的时域响应中，其调整时间的长短是与（）指标密切相关的。
A. 允许的峰值时间
B. 允许的超调量
C. 允许的上升时间
D. 允许的稳态误差
2. &一阶系统K/（1+Ts）的单位脉冲响应曲线在t=0处的斜率为（）。
&当忽略电动机的电枢电感后，以电动机的转速为输出变量，电枢电压为输入变量时，电动机可看作一个（）。
A. 比例环节
B. 微分环节
C. 积分环节
D. 惯性环节
4. &时域分析的性能指标，以下哪个指标是反映相对稳定性的（）。
A. 上升时间
B. 峰值时间
C. 调整时间
D. 最大超调量
&若要增大系统的稳定裕量，又不降低系统的响应速度和精度，通常可以采用（）。
A. 相位滞后校正
B. 提高增益
C. 相位超前校正
D. 顺馈校正
6. &以下说法正确的是（）。
A. 时间响应只能分析系统的瞬态响应
B. 频率特性只能分析系统的稳态响应
C. 时间响应和频率特性都能揭示系统的动态特性
D. 频率特性没有量纲
&若系统传递函数G(s)的所有零点和极点均在S平面的（）时，则该系统称为最小相位系统。
A. 上半平面
B. 下半平面
C. 左半平面
D. 右半平面
8. &反馈控制系统是指系统中有（）。
A. 反馈回路
B. 惯性环节
C. 积分环节
D. PID调节器
9. &在信号流图中，在支路上标明的是（）。
D. 传递函数
10. &下列不是机电一体化系统产品开发的类型（）。
A. 开发性设计
B. 适应性设计
C. 变参数设计
D. 模拟设计
吉大16春学期《机电控制系统分析与设计》在线作业二
&需要满分答案
二、多选题（共 10 道试题，共 40 分。）
1. &在自动控制系统中，伺服电机通常用于控制系统的（）。
A. 开环控制
B. 全闭环控制
C. 半闭环控制
D. 以上都正确
2. &机电一体化系统设计类型有（）。
A. 开发性设计
B. 适应性设计
C. 变参数设计
D. 详细设计
3. &系统的稳态误差与系统开环传递函数的（）有关。
C. 输入信号
D. 输出信号
4. &与滑动摩擦导轨相比，滚动摩擦导轨的特点是（）。
A. 摩擦系数小
B. 定位精度高
C. 结构复杂
D. 磨损较小
5. &对控制系统的基本要求有（）。
6. &超前校正装置的传递函数，如将它用于串联校正，可以（）。
A. 增加相位裕度
B. 调整频带宽度
C. 减小相位裕度
D. 调速频率
7. &机电一体化对机械系统的要求（）
B. 快速响应
D. 结构轻巧
8. &机电一体化系统设计方法有（）。
A. 纵向分层法
B. 横向分块法
C. 参数设计法
D. 变参数设计法
9. &机电一体化系统中接口对于信号的作用是（）。
D. 速度匹配
10. &下列可以消除齿轮间隙引起的误差措施（）。
A. 偏心轴套调整法
B. 双片薄齿轮错齿调整法
C. 垫片调整法
D. 轴向压簧调整法
吉大16春学期《机电控制系统分析与设计》在线作业二
三、判断题（共 5 道试题，共 20 分。）
1. &顺馈校正的特点是在干扰引起误差之后对它进行近似补偿。
2. &控制系统结构图变换必须遵循的原则是变换前后的数学关系保持不变。
&根据系统本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，此种建立系统数学模型的方法称为实验法。
&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。
5. &系统的稳态响应反映了系统的动态性能，而瞬态响应反映了系统的精确程度。
&需要满分答案
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一阶系统的时间常数代表了系统（　）。
3.??一阶系统的时间常数代表了系统（　）。
A. 稳态特性
B. 动态特性
C. 输入特性
D. 输出特性
全是标准16春奥鹏
正确答案：B??????满分：5??分
4.??稳态误差大小（　）。
A. 与输入信号有关
B. 与系统结构类型有关
C. 与系统参数有关
D. 与输入信号、系统结构类型和参数均有关
全是标准16春奥鹏作业
正确答案：D??????满分：5??分
5.??特征方程的系数大于0（　）。
A. 是二阶线性系统稳定的充分必要条件
B. 是系统稳定的充分条件
C. 与稳定性无关
D. 说明阶跃响应为衰减的
全是标准16春奥鹏作业
正确答案：A??????满分：5??分
6.??控制系统根轨迹分布（　）。
A. 不能描述闭环稳定性
B. 可描述闭环稳定性
C. 在一定条件下，可描述闭环稳定性
D. 与闭环稳定性无关
全是标准16春奥鹏作业
正确答案：B??????满分：5??分
2016年04月 日一二三四五六12345691627282930级别: 探索解密
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1. PID调试步骤 没有一种控制算法比PID 调节规律更有效、更方便的了。现在一些时髦点的调节器基本源自PID。甚至可以这样说：PID 调节器是其它控制调节算法的吗。 为什么PID应用如此广泛、又长久不衰？ 因为PID 解决了自动控制理论所要解决的最基本问题，既系统的稳定性、快速性和准确性。调节PID 的参数，可实现在系统稳定的前提下，兼顾系统的带载能力和抗扰能力，同时，在PID 调节器中引入积分项，系统增加了一个零积点，使之成为一阶或一阶以上的系统，这样系统阶跃响应的稳态误差就为零。 由于自动控制系统被控对象的千差万别，PID 的参数也必须随之变化，以满足系统的性能要求。这就给使用者带来相当的麻烦，特别是对初学者。下面简单介绍一下调试PID参数的一般步骤： 1．负反馈 自动控制理论也被称为负反馈控制理论。首先检查系统接线，确定系统的反馈为负反馈。例如电机调速系统，输入信号为正，要求电机正转时，反馈信号也为正（PID算法时，误差=输入-反馈），同时电机转速越高，反馈信号越大。其余系统同此方法。 2．PID调试一般原则 a.在输出不振荡时，增大比例增益P。 b.在输出不振荡时，减小积分时间常数Ti。 c.在输出不振荡时，增大微分时间常数Td。 3．一般步骤 a.确定比例增益P 确定比例增益P 时，首先去掉PID的积分项和微分项，一般是令Ti=0、Td=0 （具体见PID的参数设定说明），使PID为纯比例调节。输入设定为系统允许的最大值的60%~70%，由0逐渐加大比例增益P，直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例增益P逐渐减小，直至系统振荡消失，记录此时的比例增益P， 设定PID的比例增益P为当前值的60%~70%。比例增益P调试完成。 b.确定积分时间常数Ti 比例增益P确定后，设定一个较大的积分时间常数Ti 的初值，然后逐渐减小Ti，直至系统出现振荡，之后在反过来，逐渐加大Ti，直至系统振荡消失。记录此时的Ti，设定PID的积分时间常数Ti 为当前值的150%~180%。积分时间常数Ti 调试完成。 c.确定积分时间常数Td 积分时间常数Td一般不用设定，为0即可。若要设定，与确定 P和Ti 的方法相同，取不振荡时的30%。 d.系统空载、带载联调，再对PID参数进行微调，直至满足要求。 2.PID控制简介 目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时， 控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器﹑传感器﹑变送器﹑执行机构﹑ 输入输出接口。控制器的输出经过输出接口﹑执行机构﹐加到被控系统上﹔控制系统的被控量﹐经过传感器﹐变送器﹐通过输入接口送到控制器。不同的控制系统﹐其传感器﹑变送器﹑执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID 控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID 控制器产品，各大公司均开发了具有PID 参数自整定功能的智能调节器(intelligent regulator)，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID 控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC)，还有可实现PID 控制的PC 系统等等。 可编程控制器(PLC) 是利用其闭环控制模块来实现PID 控制，而可编程控制器(PLC)可以直接与ControlNet 相连，如Rockwell 的PLC-5等。还有可以实现PID控制功能的控制器，如Rockwell 的Logix产品系列，它可以直接与ControlNet相连，利用网络来实现其远程控制功能。 1、 开环控制系统 开环控制系统(open-loop control system)是指被控对象的输出(被控制量) 对控制器(controller)的输出没有影响。在这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。 2、 闭环控制系统 闭环控制系统(closed-loop control system)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈( Negative Feedback)，若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。闭环控制系统的例子很多。比如人就是一个具有负反馈的闭环控制系统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能通过不断的修正最后作出各种正确的动作。如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系统。另例，当一台真正的全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗净，并在洗净之后能自动切断电源，它就是一个闭环控制系统。 3、 阶跃响应 阶跃响应是指将一个阶跃输入（step function）加到系统上时，系统的输出。稳态误差是指系统的响应进入稳态后﹐系统的期望输出与实际输出之差。控制系统的性能可以用稳、准、快三个字来描述。稳是指系统的稳定性(stability)， 一个系统要能正常工作，首先必须是稳定的，从阶跃响应上看应该是收敛的﹔准是指控制系统的准确性、控制精度，通常用稳态误差来(Steady-state error) 描述，它表示系统输出稳态值与期望值之差﹔快是指控制系统响应的快速性，通常用上升时间来定量描述。 4、 PID控制的原理和特点 在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制， 简称PID 控制，又称PID 调节。PID 控制器问世至今已有近70 年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID 控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID 控制技术。PID 控制，实际中也有PI 和PD 控制。PID 控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。 比例（P）控制 比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。 积分（I）控制 在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差， 在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大， 它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。 微分（D）控制 在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。 5、 PID控制器的参数整定 PID 控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID 控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID 控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作﹔(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期﹔(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。 3.PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中PID参数经验数据以下可参照： 温度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s 压力P: P=30~70%,T=24~180s, 液位L: P=20~80%,T=60~300s, 流量L: P=40~100%,T=6~60s。 4. PID常用口诀： 参数整定找最佳，从小到大顺序查 先是比例后积分，最后再把微分加 曲线振荡很频繁，比例度盘要放大 曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳 曲线偏离回复慢，积分时间往下降 曲线波动周期长，积分时间再加长 曲线振荡频率快，先把微分降下来 动差大来波动慢。微分时间应加长 理想曲线两个波，前高后低4比1 一看二调多分析，调节质量不会低
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