在学习《控制工程基础》这门课程时,掌握基本概念、系统模型和分析方法是关键。为了帮助学生更好地理解和巩固所学知识,以下是一些常见的复习题目及其参考答案,旨在提升学习效果,加深对控制理论的理解。
一、选择题
1. 控制系统的输出信号与输入信号之间的关系称为( )
A. 系统函数
B. 传递函数
C. 反馈函数
D. 响应函数
答案:B
2. 在控制系统中,反馈的作用主要是( )
A. 提高系统的增益
B. 改变系统的结构
C. 减少误差,提高稳定性
D. 增加系统的复杂性
答案:C
3. 若一个系统的特征方程为 s² + 4s + 5 = 0,则该系统属于( )
A. 欠阻尼系统
B. 临界阻尼系统
C. 过阻尼系统
D. 无阻尼系统
答案:A
二、简答题
1. 什么是控制系统的开环与闭环?它们的主要区别是什么?
答: 开环控制系统是指没有反馈环节的控制系统,其输出不会影响输入;而闭环控制系统则包含反馈回路,能够根据输出调整输入,从而实现更精确的控制。两者的根本区别在于是否具有反馈机制。
2. 简述拉普拉斯变换在控制系统分析中的作用。
答: 拉普拉斯变换可以将微分方程转换为代数方程,便于进行系统建模和分析。它有助于求解系统的动态响应、稳定性以及传递函数等重要参数。
三、计算题
1. 已知某系统的传递函数为 G(s) = (s + 1)/(s² + 3s + 2),试求其单位阶跃响应。
解:
首先将传递函数写成标准形式:
G(s) = (s + 1)/[(s + 1)(s + 2)] = 1/(s + 2)
单位阶跃输入的拉氏变换为 1/s,因此输出为:
Y(s) = G(s) 1/s = 1/[s(s + 2)]
利用部分分式展开:
Y(s) = A/s + B/(s + 2)
解得 A = 1/2,B = -1/2
所以,y(t) = (1/2)(1 - e^(-2t)),t ≥ 0。
四、综合题
1. 分析一个典型负反馈控制系统的结构,并说明各部分的功能。
答: 典型的负反馈控制系统由以下几个部分组成:
- 控制器:根据设定值与实际输出的偏差产生控制信号。
- 执行机构:将控制信号转化为物理动作,如电机转动或阀门开度变化。
- 被控对象:需要控制的设备或过程,如温度、速度等。
- 测量元件:检测被控对象的实际输出,并将其反馈给控制器。
- 比较器:将设定值与实际输出进行比较,产生偏差信号。
通过这些部分的协同工作,系统能够不断调整自身行为,以达到期望的控制目标。
以上内容为《控制工程基础》相关知识点的整理与归纳,适用于考试复习或课后练习。建议结合教材与课堂笔记进行深入理解,以提高实际应用能力。