自动控制原理期末考试题型汇编

学习-----好 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 更多精品文档4•控制系统如下图所示，已知r(t)=t,n(t)=1(t)，求系统的稳态误差，并说明要想减小稳态误差应采取什么措施。(10分)kiess(14分)某系统的开环对数幅频特性曲线如下图所示，其中曲线(1)和曲线(2)分别 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示校正前和校正后的，试求解：确定所用的是何种性质的串联校正，并写出校正装置的传递函数Gc(s)。确定校正后系统临界稳定时的开环增益值。当开环增益K=1时，求校正后系统的相位裕量Y和幅值裕量ho3、(1)校正前G1(s)=k(10s1)2s(s1)(0.01s1)校正后G1(s)-ks(0.1s1)(0.01s1)滞后-超前校正网络Gc(s)二2(S1)(0.1s1)(10s1)(2)k=110;c=1,丄83.72kg=3.3四、(12分)对下图所示的系统，试求：当r(t)=1(t)和门(t)=1(t)时系统的稳态误差ess；114、ess1KKKi1、(10分)系统方框图如下图所示，若系统单位阶跃响应的超调量坡输入时ess=0.25,试求：E,3n,K,T的值；单位阶跃响应的调节时间ts,峰值时间tp。；「％=16.3%，在单位斜R(s)(3)1、(1)=0.5,；.-亠=2,k=4,T=0.25；(4)(2)ts=3S(4s),tp=1.81s。三、(15分)已知某控制系统的结构图如下图所示:R(s)图中，R(s)和N(s)分别是系统的给定输入和扰动输入量，C(s)是输出量。求：确定系统在给定r(t)=1(t)作用下的动态性能指标(超调量-%和调节时间ts);确定系统在给定信号r(t)0.2t和扰动信号n(t)1(t)共同作用下的稳态误差ess。ess=0.152.(12分)已知系统结构图如题2图所示，其中控制器的传递函数Gcs=K1，被控对象的K传递函数Gp，当输入信号和干扰信号都是单位阶跃函数时：s求系统的稳态误差ess。若要使在单位阶跃扰动作用下引起的系统稳态误差为零，应怎样改变控制器的结构？N(s)+C>1+_3C(s)R(S)'、'12、(1)ess；(2)Gc(s)增加积分环节ki二、(10分)控制系统如下图所示，已知r(t)二t,n(t)=1(t),T1、T2、K1、K2均大于零，求系统的稳态误差，并说明要想减小稳态误差应采取什么措施。1K1K2K11K2k1k2（6分）（14分）K2C（S）-T1S+1T2S+1增加K2可以减小给定值产生的误差，增加K1可同时减小给定值以及扰动产生的误差。(4分)4、系统如下图所示，试求当r(t)=1(t),n(t)=1(t)时系统的稳态误差ess；若要减小稳态误差，则应如何调整K1,K2？如分另恠扰动点之前或之后加入积分环节，对稳态误差有何影响?114、(1)弘二厂兀一恳；⑵适当增加K1,减小essn，增加K2减小essr；(3)扰动点之前加入积分环节，有利于消除essn，但ess增加；之后加入积分环节，有利于消除essr。最小相位系统的开环对数幅频特性如下图所示，试求：(1)系统的开环传递函数G(s);画出对应的对数相频特性曲线的大致形状；求出相位稳定裕量。(小数点后保留2位)(15分)7、（1）开环传递函数G(s)二10s(10s1)(0.05s-1)（2）图略。(3)=2.85°1、（10分）具有单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)二46432s(s42s324s248s23)试用劳斯判据判别闭环系统的稳定性及闭环特征根的分布情况。1、系统临界稳定，左半平面1个根，右半平面0个根，虚轴上4个根。1、（15分）已知系统初始条件为零，其单位阶跃响应为h（t）=1•0.2e』0t_1.2e」0t（t_0），试求：（1）系统的闭环传递函数；（2）系统的阻尼比•和无阻尼自振频率；（3）系统的超调量；「％。600巴1、（1）闭环传递函数G（S）=7；（2）=1.43，n=23.8；（3）二％=0。s+70s+600）4、15分）已知最小相位系统的开环对数幅频特性如下图所示,试求（1）系统的开环传递函数G（s）；（2）画出对应的对数相频特性曲线的大致形状；（3）求出相位稳定裕量，并分析系统的稳定性。10（05s+1）.4、（1）系统的开环传递函数G（s）=—:;（2）特性曲线略；（3）闭环稳定，『=41.63°s（0.1s+1）六、已知最小相位系统的对数幅频特性如图3所示。试求系统的开环传递函数。（16分）R(s)—<K4s(s+1)图4七、设控制系统如图4,要求校正后系统在输入信号是单位斜坡时的稳态误差不大于0.05,相角裕度不小于40°，幅值裕度不小于10dB,试 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 串联校正网络。（16分）:从开环波特图可知，系统具有比例环节、两个积分环节、一个一阶微分环节和一个惯性环节。1K（s1）故其开环传函应有以下形式G（s）（8分）S2（丄S+1）.，2由图可知：』：=1处的纵坐标为40dB,则L（1）=20lgK=40,得K=100（2分）又由；r：；门和=10的幅值分贝数分别为20和0,结合斜率定义，有口040，解得lg1-lg10；门=■.103.rad/S(2分)同理可得20一（一10）=_20lg创—©空灼220lg」=30，，冷000f=100002=100rad/s(2分)故所求系统开环传递函数为100（-s胃1）G（s）s2（——+1）100(2分)七、（16分）解：（1）、系统开环传函G(s)=s(S1)，输入信号为单位斜坡函数时的稳态误差为1Kv=pmsG(s)H(s)-，由于要求稳态误差不大于0.05，取K=20K(2)、20G(s)=s(s1)(5分)校正前系统的相角裕度计算:L()=20lg20-20lg-20lg.21202L("20lg_r0」二20得c=4.47rad/s=180°-90°-tg"*4.47=12.6°；而幅值裕度为无穷大，因为不存在、。（2分）(3)、根据校正后系统对相位裕度的要求，确定超前环节应提供的相位补偿角;；-40-12.65=32.4：33°(2分)、校正网络参数计算(2分)1+si®n1+sin033^/03・41-sin-1Sin33、超前校正环节在om处的幅值为:10lga=10lg3.4=5.31dB5.31dB使校正后的截止频率•发生在*F处，故在此频率处原系统的幅值应为-L(J=L(匕)=20lg20-20lg「20lg,(J21二-5.31解得■'cl6(2分)(6、、计算超前网络111a=3.4c,=mT0.09T“a⑷mVa6丁3.4在放大3.4倍后，超前校正网络为Gc(s)=1aTs1Ts10.s0610.09s校正后的总开环传函为：Gc(s)G(s)2010.306s)(2分)s(s+1)(1+0.09s)(7)校验性能指标相角裕度’’=180tg'(0.3066)-90-tg‘6-tg'(0.096)=43°由于校正后的相角始终大于-180°，故幅值裕度为无穷大。符合设计性能指标要求。(1分)例3.11系统结构图如图所示，试求：(1、当r(t)=0,n(t)=1(t)时，系统的稳态误差ess(2、当r(t)=1(t),n(t)=1(t)时，系统的稳态误差ess(3、若要减少ess，则应如何调整K1,K2?(4、如分别在扰动点之前或之后加入积分环节，对ess有何影响?解：系统开环传递函数为K1K2G(s)(「s+l)(T2s+l)NG)⑴：：」en(S)二(2)由静态误差系数法可知，E(s)1)N(s)一(TiS1)(T2S1)K1K2r(t)=1(t)引起的稳态误差为=limsN(s)：」en(s)二s)0K21k1k2由叠加原理知e-e亠essssrssn1-k21k1k211k1k2⑶由上式可看出：增大K1可同时减少由r(t),n(t)阶跃型输入所产生的稳态误差；增大K2只对减小由r(t)阶跃输入所产生的稳态误差有效。由上式可看出：在扰动点之前的前向通道中加入积分环节，可使系统成为一阶无差系统，利于提高系统的稳态指标(不论对控制输入还是扰动)；在扰动后的前向通道加积分环节，对减小扰动作用下的稳态误差无效。四.系统结构如图所示，其中K=8,T=0.25。(15分)输入信号X(t)=1(t),求系统的响应；计算系统的性能指标tr、tp、ts(5%)、6p；若要求将系统设计成二阶最佳E=0.707，应如何改变K值六.最小相位系统的对数幅频特性如图所示。试求开环传递函数和相位裕量丫。(12分)九.已知单位负反馈系统的开环传递函数为:试绘制K由o->+m变化的闭环根轨迹图，系统稳定的K值范围。（15分）四.（15分）0（s）=Ts2Ks0.5K（3分）（3分）K=8,T=0.25时，3n=0-5；TOC\o"1-5"\h\zx0（t）=2-2x1.15e-2tsin（3.46t+-n）;（4分）3tr=0.61s；tp=0.91s；ts=1.5s；dp=16.3%;K=4。（5分）六.（12分）4s（s1）（0.25s1）（5分）=180°（J；Q=2；（2分）HYPERLINK\l"bookmark28"\o"CurrentDocument"（J--90-arctan。-arctan0.25。（3分）=180-90-arctan2-arctan0.5=1800-180°=00。八（2分）九.（15分）［解］系统有两对重极点巾1,2=-1,-p3,4=-4（1分）1）渐进线-2.5（2k+1）x180°（2分）=90。（1分）J-」1=45,135,225,315（k=0,1,2,3）42）轴上的根轨迹为两点s=-1s=-5也为分离点。分离角均为--1803）根轨迹与虚轴的交点坐标。系统特征方程（s+1）2（s+4）2+K=0即s+10s+33s+40s+16+K=0令s=j3代入特征方程，得4323-j103-333+j403+16+K=0令上式实部虚部分别等于0，则有&4_33⑷2+16+K=0_10灼3+40时=0=>「•：二2K=100（2分）3）该系统根轨迹如下图所示。JV2(T(4分)由图可知，当0 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 形式G(s)二2•'ns22「ns—2，可得'n=4而2-n=6，所以=0.75tP=1.795s■n.-1-'2二二e"1'100%=2.8%ts二一=1s(厶=5%)2)由题意知，该系统是个线性系统，满足叠加原理，故可以分别求取，r(t)=21(t)和n(t)=4sin3t分别作用于系统时的稳态误差ess和ess，，系统的稳态误差就等于ess=ess+ess。A)r(t)=21(t)单独作用时,由系统的开环传递函数知,系统的开环增益心=1，所以系统对r(t)=21(t)1的稳态误差ess,为：ess=2汇=11+©系统的闭环传递函数为:We(s)二8(s4)~2s6s16频率特性为:We(j)二8(j■4)~26■j167，B)n(t)=4sin3t单独作用时，系统的方块图为当系统作用为n(t)=4sin3t时，』:=3，所以we(3j)二8(j34)63j16-3232+24j7+18j=2.07/2418_We(3j)二arctanarctan-0.5564327系统的输出为：es$=4>