機械工程控制基礎 第五章

《機械工程控制基礎 第五章》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《機械工程控制基礎 第五章（13頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、第五章簡介：本章介紹了單輸入單輸出控制系統穩定性的定義及其判定依據。對于 不同的系統，穩定性的定義不同。系統的穩定性指標是控制系統設計 過程中需要考慮的眾多性能指標中最重要的指標 ,不穩定的系統是無 法使用的。主要包括赫爾維茨判據、勞斯判據、幅角原理、奈奎斯特 穩定性判據等概念.重點是赫爾維茨穩定性判據和勞斯穩定性判據及 其在系統分析中的應用.難點是應用復變函數的幅角原理推導奈奎斯 特穩定性判據和對穩定裕度的理解。隨堂測試：一、知識點名稱 1：控制系統穩定性的基本概念1。 是保證控制系統正常工作的先決條件。（）A.穩定性B.快速性C.準確性D.連續性正確答案：A解析：不穩定的系統是無法使用的。

2、2。 是控制系統最重要的性能指標。（）A.穩定性B.快速性C.準確性D.連續性正確答案:A解析：穩定性是控制系統最重要的性能指標知識點名稱 2：單輸入單輸出控制系統穩定的條件1. 單輸入單輸出控制系統穩定的條件為（）A 特征方程根具有副實部B 特征方程根具有副實部C 極點位于復平面的右半部 D 極點位于虛軸上 正確答案:A解析：單輸入單輸出控制系統穩定的充分必要條件為特征方程根全部 具有副實部2。某單位反饋系統的開環傳遞函數為,則該系統穩定的 K 值范圍為（）A. K0 Bo K1 Co 0K1B K2C K2正確答案： A解析：根據赫爾維茨定理判據的條件:錯誤!，所以K一1；錯誤!，則K-1

3、；綜上： K-17。 是評價系統穩定程度的指標。（）A穩定裕度 B 相位裕度C幅值裕度 D相對穩定裕度正確答案：A解析： 穩定裕度是評價系統穩定程度的指標。8. 值為_時,開環傳遞函數為的單位負反饋系統，氣象為相位穩定裕 度為。 （）A 0.84B 0.85C 0。 74D 0。 93正確答案： A解析: 錯誤!因為O, 2 所以=0。84二、多選（共 40分，每題8分）1。關于系統穩定的說法正確的是（）A. 線性系統穩定性與輸入無關B. 線性系統穩定性與系統初始狀態無關C. 非線性系統穩定性與系統初始狀態無關D. 非線性系統穩定性與系統初始狀態有關正確答案： A、B、D解析： 線性系統穩定性

4、與輸入無關；非線性系統穩定性與系統初始 狀態有關。2。一個線性系統穩定與否不取決于（）A. 系統的結構和參數B. 系統的輸入C. 系統的干擾D. 系統的初始狀態正確答案：B、C、D 解析:線性系統穩定與否只取決于系統本身的結構和參數.3。利用赫爾維茨判據，則系統穩定的充要條件不正確為：特征方程的各項系數均為_；各階子行列式都。（）A正、大于0B正、小于0C負、大于0D負、小于0正確答案： B、 C、 D解析: 利用赫爾維茨判據，則系統穩定的充要條件為：特征方程的各 項系數均為正；各階子行列式都大于零。4。下列哪項是不正確（）A赫爾維茨判據、勞斯判據又稱為代數穩定性判據B奈奎斯特判據、勞斯判據又

5、稱為代數穩定性判據C赫爾維茨判據、奈奎斯特代數穩定性判據D 赫爾維茨判據、奈奎斯特代數穩定幾何性判據正確答案:B、C、D解析：赫爾維茨判據、勞斯判據又稱為代數穩定性判據5。下列說法不正確的有（）A 系統的穩定決定于特征方程的解B 系統的穩定決定于微分方程的解C 系統的穩定決定于積分方程的解D 系統的穩定決定于微積分方程的解正確答案:B、C、D解析： 系統的穩定僅取決于特征方程的解。三、判斷題（共 20分,每題2分）、1。開環傳遞函數為的單位負反饋系統是穩定的。（）正確答案：對解析:由赫爾維茨判定定理可以得出其滿足穩定性條件。2。 特征方程為的系統穩定時，K值取為K2。18。（） 正確答案：錯解

6、析：由赫爾維茨穩定性判據，可得到保證系統穩定的 K 取值范圍 為K2.183。勞斯陣列第一列元素符號改變次數就是特征方程中所包含的左根 數目。 （）正確答案：錯解析:勞斯陣列第一列元素符號改變次數就是特征方程中所包含的右 根數目。4。正半次穿越是對數相頻特性曲線始于一180o向下。（）正確答案:錯解析:正半次穿越是對數相頻特性曲線始于-180。向上。5. 最小相位系統,必須同時具有正幅值裕度和正幅值裕度，閉環系統 穩定。 () 正確答案：對解析：由書上知識可知。6。奈奎斯特判據屬于代數穩定性判據。() 正確答案：錯解析:奈奎斯特判據屬于幾何穩定性判據。7。勞斯判據系統穩定性的充要條件是特征方程

7、系數所組成的陣列第 二列元素符號一致.正確答案:錯 解析:勞斯判據系統穩定性的充要條件是特征方程系數所組成的陣列 第一列元素符號一致.8。正穿越是相頻特性由下而上穿過線。() 正確答案：錯解析：正穿越是相頻特性由下而上穿過線9。系統穩定時，只需要相位裕度為正即可。() 正確答案：錯解析：系統穩定時,相位裕度和幅值裕度都必須為正.10. 系統的傳遞函數完全由系統的結構和參數決定。 () 正確答案：對。解析：由書上知識可知。單元作業:1。系統穩定性的定義是什么?一個系統穩定的充分和必要條件又是什 么？ 答:系統的穩定性是指系統在初始狀態的作用下,由它引起的系統的時 間響應隨時間的推移,逐漸衰減并趨

8、向與零的能力.若隨時間的推移， 系統能回到平衡位置，則系統是穩定的；若隨時間的推移 ,系統偏離 平衡位置愈來愈遠，則系統是不穩定的.系統穩定的充要條件是系統所有的特征根的實部區不小于零，或系 統傳遞函數的所有極點金分布在S平面的左半平面內.2。奈奎斯特穩定判據的主要內容為什么? 答：奈奎斯特判據：控制系統穩定的充要條件是奈奎斯特曲線逆時針 包圍（1, j0）點的圈數等于開環傳遞函數中右半S平面的極點數P, 即N=P；否則閉環系統不穩定.3. 什么是系統穩定裕度？ 答：穩定裕度是衡量系統穩定程度的指標。 單元討論試著梳理本章脈絡和穩定性的概念及判定 錯誤!本章這是結構圖圖 1. 知識結構圖定義數

9、學定義判定特性備注系統在干擾作 用下偏離平衡 位置，當干擾撤 除時，系統自動 恢復到平衡位 置的能力設線性系統在 領初始條件下 輸入一個理想 脈沖函數，相當 于受到一個脈 沖擾動。系統輸系統穩定的充 要條件是系統 的特征根全部 落在S平面的左 半部分（所有特 征根均具有負它是系統去掉 擾動后本身自 由運動性質，是 系統的一種固 有特性.對于線 性系統,這種固若有部分閉環 極點位于虛軸 上,其余極點均 位于S平面左半 部，則零輸入響 應趨于幅振蕩出為單位脈沖 響應函數。若， 系統穩定;若，系 統不穩定實部）有特性只取決 于系統的結構 參數，而與初始 條件及干擾作 用無關或恒定值，系統 臨界穩定，實不 可取的，很容易 因為系統的結 構或參數細微 變化轉化成不 穩定的系統