现代控制工程基础-标答.doc

.姓 名一、密封线内不准答题。二、姓名、准考证号不许涂改，否则试卷无效。三、考生在答题前应先将姓名、学号、年级和班级填写在指定的方框内。四、试卷印刷不清楚。可举手向监考教师询问。学 号所在年级、班级密封注意 意： 卷号：A 总分核分人 现代控制工程基础试题 （工程硕士 用）闭卷考试 题号一二三四五六七八九十题分3070得分 注意：学号、姓名和所在年级班级不写、不写全或写在密封线外者，试卷作废。一、简答题(30分,每小题10分)1. 请简述反馈的定义，并按是否有反馈将控制系统分类。答：所谓反馈，即把一个系统的输出信号直接或通过中间变换以后全部或者部分返回输入到系统中的控制方式。（6分）按照系统是否具有反馈，可将系统分为两类：（1）开环系统；（2分）（2）闭环系统。（2分）2. 请写出控制系统的基本要求，并简要概括各要求的含义。答：控制系统的基本要求包括稳定性、准确性和快速性。（4分）稳定性：系统受到干扰时，能在干扰撤销后恢复到平衡位置的能力。(2分)准确性：系统能准确达到要求输出的能力。（2分）快速性：系统以尽可能短的时间达到要求输出的能力。（2分）3. 请简述描述相对稳定性的两个指标的定义。 答：相当稳定性由两个指标具体评价：相位裕量和幅值裕量。相位裕量：在系统开环传递函数的极坐标图中，剪切频率所对应的相位角与-180间的差值。（5分）幅值裕量：在系统开环传递函数的极坐标图中，函数轨迹与负实轴交点处幅值的倒数，称为幅值裕量。（5分）二、计算题(70分) 输入电压Ui(t)，输出电压Uo(t) 1. 请求如图所示系统的传递函数 （10）分解：根据复数阻抗法,整个系统回路的阻抗为：；（3分）系统输出阻抗为；（3分）故系统传递函数为。（4分）2. 已知图示系统，其中输入为X(s)，输出为Y(s)，若x(t)=21(t)，求使Mp=20%的值，并求此时ts（=2%）的值。（K1=100，K2=0.5，ln0.2=-1.61）（15分）解：系统传递函数为，故n=500.5=7.07 (1) （2分）2n=2+0.5，故=2(n-1)/0.5 (2)（3分）由Mp=20%，得，故=0.46 (3)（2分）将式(1)(3)代入(2)中，得=9.01(s) (4)（3分）由式(3)，得ts=4/n=1.23(s) （5分）3. 请画出如下开环传递函数频率特性的极坐标图（请标出起点、终点及增大的方向）和幅频特性的对数坐标图（请标出斜率及转折频率）。（15分）（1） 解： 极坐标图如图1所示，对数坐标图如图2所示。 图1（7分） 图2 （8分）4. 控制系统的结构如图所示，K，T为已知常数。若输入信号为单位斜坡函数，试求适当的Ki值，使系统对输入的响应的稳态误差为零(误差函数为E(s)=R(s)-C(s)）。（15分）解：系统闭环传递函数为，故（2分）故 （3分）稳态误差为 (2分)又 （3分）故 （2分）若ess=0，则1-KKi=0，即Ki=1/K （3分）5. 系统方框图如图所示，试求系统对扰动D(s)的传递函数，并判断系统闭环的稳定性。（15分）解：干扰的闭环传递函