自动控制考试题三(与答案)

1、（6分）判断题1.2.3.4.5.6.7.线性系统的传递函数与系统的结构及输入信号有关。传递函数中的s是有量纲的。（系统的脉冲响应反映了系统的静、动特性，可作为系统的数学模型。（线性系统的稳定性只与系统的结构有关。（闭环系统的极点是稳定的实极点，则阶跃响应是无起调的。稳态误差为无穷大的系统是不稳定的系统幅频特性相同的系统相频特性必相同。（8.单位负反馈系统的开环传递函数为性与的大小无关（k一抬2-4",式中k 0,t0,则该系统的稳定s9.当系统输入正弦信号时，系统的稳态输出称之为频率特性。10.由最大相位系统的Bode图，当L 0时，若180,则由该系统所得的单 位负反馈系统必稳定

2、。（11.12.单位负反馈系统的开环系统的中频段决定了系统的动静态性能。是利用矫正网络的滞后特性从而改善系统性能的。串联滞后矫正sO（10分）求图示系统的传递函数C（s）R(12 分)（18分）已知某单位反馈系统的开环传递函数为 G （s）二，s （s 5）1 ?试求出该系统的单位阶跃响应的起调量和调整时间，并画出阶跃响应的大致四、图形，在图上表出性能指标tp,tv,ts,%的定义（取5%）;2 ?为了改善系统性能，对该系统实施速度反馈，试画出速度反馈系统的方块图 系统的阻尼比为0.7,速度反馈系数为多少？为使（18分）设某控制系统如图所示，误差定义为 e （t） r （t） C （t）,试选

3、择参数no匚和b的值，使系统对速度输入信号r (t) a (t)的稳定误差为0五、(10分)该控制系统的结构如图，现在为了使系统特征方程的根的实数部分小于-1,试确定传递函数k的数值围。2(s 2)2(s 3)作出相应的根轨迹图，确定使系统的开环放大倍数k 2且系统增益裕度3的k*值七、计算作图题(10分)已知单位负反馈的开环传递函数如下：试画出极坐标图,要求画出相角裕量和幅值裕量。1.G(s)100s(0.2s 1)2G10(s 1)s2六、(15分)设单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)H(s)七、计算作图简答题 (10分)已知莫单位负反馈系统，矫正前的开环传递函数为G(s)100矫正后

4、的s(0.1s 1)开环传递函数为G' (s)100(1 00447 s)s(0.1s 1)(10.0112s)1.差系数,穿越频率矫正前后系统的静态速度误 c及相位裕度2.矫正装置是那种类型?3.说明矫正后的系统，哪些方面的特性得到了改善?哪些方面会 多出新问答案:1.F;2.T3.T4.F：.(18 分)解：100 . s(s1 ? G(s)5)01(弧度/秒)，1 2*100%ts0.25* 10100 为典型二阶系统(s)s2 5s 10050.252* 1044.5%1.2(s)5.T 6F 7.F8.T 9.F.10.T11.F12.F1(10 分)C(s) kkskzks

5、ksR(S)T S3(1 k3k4T)S2kskqSk3k2k5四.（10分）2./、 100(s)一s2(15 100k t) s 10001 n（弧度/秒）,0.75100ktL2* 100.09得ktC(s)解：e（s）C(s) (S)丽(Z Sb) 2TiT 2 ski(Ti T2) s 1 kiR(s) R(s)(s)R(s)2T iT 2 s (T1 T2T1T2S2k；z)s (1 (Ti T2) s 1 kk 1 bk1)1 R(s)当 r(t) at 时,ess 八叫 sE(s)2T|T2s lim ss 0(Ti T2 k1z)s (1 k 1T1T2S2(Ti T2)S

6、1 ki 1 kibki) aT1 T2 k1zbki1 kia(1 ki)s16s2K 121 k1时，ess 0 ki五.（10分）18六.（15分）解：开环极点P1,22,p33实轴上根轨迹 （,3渐进线a60 ,180与虚轴交点7s216s K 12K 12160 s K 12(令 16 K120 得临界稳定时的KK c 100至D7此时，由s2行7s2(K 12) 0即 7 s2 + 112 = 0 ，得 s1,2 j4。K 2 即 K 243(2)84.3 , c10, hK1003K 2,增益裕度3的要求。由于开环放大倍数 K 乱要求12又增益裕度为一三，要求空3即©K

7、KK100所以当24 K时，能满足37 .(10分)(1) 12.8 ,c 22, h8 .(15分)1 ?校正前：Kv 100(1/s), c31.62(1/s),17.55r、一一，校正后：K；100(1/s), c2 .相位超前校正。稳定误差未变。快速性和稳定性得到了改善。不过，系统抗高频干扰的能力有所下降。选择题：(10分)1 ?有串联矫正环节GCrS是属于(相位超前矫正；(3)增益调整；2 .某系统的传递函数为G(s)(1)s-3, s -6;(2)s(3s13)(2)相位滞后矫正；(4)相位矫正超前矫正181)( 6s 1)，其极点是(3)s3,s6;1 13.设系统开环传递函数为

8、G(s),函数 F(s) 1 G(s),则 G(s)与 F(s)(1) 极点相同；(2)零点相同；(3) 零极点都相同；(4)零极点都不同。4. 一个单位负反馈系统为I型系统，开环增益为k,则在r(t) t输入下，此系统 的()。(1)稳态速度误差是；(2)稳态加速度误差不是；(1)5e 阳 5押1(3) 5e i ; (4)jtg 1(3)稳态速度误差是，；(4)稳态位置误差是-okk6 .对欠阻尼系统，为提局系统的相对稳定性，可以 (1)增大系统的固有频率；(2)减小系统的固有频率；(3)增加阻尼；(4)减小阻尼。7 .线性系统的传递函数G(s)()(1) 随着输入的该变而变化；(2)代表

9、了系统本身的物理结构；(2) 取决于系统本身的多态特性。仅于系统的结构参数有关8 .将系统的输出不断的全部或部分的返回输入，成为 (1)调整；(2)测量；(3)矫正；(4)反馈。9. (2分)若要求在基本保持原系统的稳定性和频带宽的前提下，提高系统的控制精度，减小稳态误差，则通常较有效的措施是采用()(1) 提高开环增益，且串联相位滞后矫正；(2) 单纯的提高开环增益；(3) 不提高增益，单纯的采用相位滞后矫正；(4) 提高开环增益，且串联相位超前矫正。2 .(12 分)控制系统的结构如图所示，kl和k 2分别为前向通道和反馈通道的增益常数，现要求系统的前向通道的传递函数为迥1(S401试确定

10、满足此要求的ki和k2E(s) s(s 5)(s20)的值以及反馈通道的传递函数H(s) o3 .(15分)计算作图题:已知某单位反馈系统的开环传递函数为G(s),s(s 1)(1)试求该系统在单位阶跃信号作用下的超调量和调整时间(取);(2)为了使系统阻尼比为0.7,对系统实施速度反馈，试画出速度反馈的系统方块图,并求出速度反馈系数；(3)画出单位阶跃响应的大致图形，在图上标出性能指标tp,t，ts, %的定义。4 .(10分)已知一稳定系统的闭环传递函数为(s)n 1a 1s a o,误差定s a ns 义为e(t)r(t) c(t),试求系统对输入为rR。R 1tR2t2时，系统的稳态e

11、ss误差5 .(10分)设单位反馈系统的开环传递函数为G（s）若要求闭环特征方程s(1 s 3)(1 s6)的根的实部均小于-1，问k值应取在什么围？如果要部均小于-2,情况又如何？6 .（13分）计算作图题：用根轨迹法确定图示系统无超调的k值围7 .（5分）设单位反馈系统的开环传递函数为 G（s）兽，试确定使相角裕量等于45时的 sa值。8 .（10分）对于图示的二阶系统，试画出开环 闭环频率特性的Bode图。在Bode图上标出 代 表频域性能指标的c （开环截止频率）（相角裕量）谐振峰值Mr及带宽频率b ,并定性说明这 四个参数与时域性能的关系。9 .（15分）最小相位系统的开环对数幅频特

12、性如图所示，试求：（1）系统的开环传递函数；（2）作出开环系统的幅相曲线，并用奈奎斯特稳定判据闭环系统的稳定性 （3）计算系统的相角裕度试求静态误差系数kp,kv和ka1akiBfckc1I0.1捏“办'答案：1.( 1) 2.(2) 3.(1) 4.(4)5.(2) 6.(3)7.(3)8.(4)9.(1)(2分)二.(12分)C:s(s5)2k1Eak1 -E12s(s 5)2H(s)s(s2k1100(s10)s(s 5) 2H (s)s(s -八(s 20)s(s 5)k150,k25, H (s)10H(s)5s(s 5)s 102k 1100100(s10)s(s5)2H

13、s(s 5)10s(s5)s 10s(s 5)(s10)10s(s5)三.(15分 )n(1)ts100(s10)s(s 5)(s20)1 0.1582 103.16 (弧度/秒)10 /%> e 1*100%60.5%36秒102s (1 10k t)s 10110kt令0.72 10解得：kt 0.343,四.(10分)e(t) r(t) c(t)E(s) R(s) C(s)R(s) (s)R(s)1R(s)as a 0R(s)1.a 2s a2sR 0 R1td2时2R(s)RoR12 sR23 sesslim sE (s)s 0lsmn 1a n 1 s .a 2sann 11S .R12 s1s a 0 sa 2R 2o五.(10分)（2）无论k为何值，系统均能满足所有极点实部小于-2.6 .（1