华南理工第一学期自动控制原理平时作业

1、实用文档1.试将下列系统的结构图化简（本题 10分）（说明：本题考查对 第二章第三节 系统结构图化简及等效变换的掌握程度，该 类题目有两种求解方法。第一种求解方法可参见课本4447页的例题2-11、2-12、 2-13等。第二种方法可利用46页公式2-82,两种方法结果一样。）R（s）-J5 r中一+g2ff :答：化简如下:U2 .已知单位反馈系统的开环传递函数如下，试确定使系统稳定的开环放大系数K的取值范围。（本题10分）文案大全实用文档GK (s) =Ks(s 2)(s 4)（说明：本题考查对 第三章第一节 劳斯稳定判据的理解和应用，可参见课本67 页例题3-6。一样的求解思路）游：绕的

2、山药自必由敌力帕）二夕心若/二为大八夕叶弘十一对芳斯袁松小巴g亡4 K 二 一 fcK_，"/< -右件架疣混舆对者嵋?-Mm仁，町育 一37°, Q0 均以"k/M3 .已知单位负反馈系统开环传递函数 G（s） =100 （本题20分）s（ s+4）（5s+1）1）试判断该系统属于几型系统。2）系统的开环放大系数K是多少？3）试判断该系统是否稳定。2 .4）试求在/入信号r（t）=2+4t+5t作用下，系统的稳态误差是多少。文案大全实用文档（说明：本题考查对第三章第六节稳态误差相关知识的理解和计算。可参见课本105页表3-6的总结及例题3-16。）10答：

3、（1）由系统开环函数可知系统为I型系统2. 5(2)由G (s) = s(s +4)( 5s +1)s( 0.25s1)( 5s1)K= 2.5。可知向前积分环节有一个，系统是I型系统，且开环放大系数胡流给为彳生命食修条烧冰播日漱 习次求得闭瓶余物以精小彼方：二I干出:岳尸千马炉十”十卜寸K二占-_由转与隹茨引提耳臭炉啰或早冻薇为在国四铝先艮稔宏能: 一_ . . 一的由仇夕歹妒；系夕行H理系执，且K二华攵务比t如主器0 -TT 0七七信号作用K台J邕三天生务由J力 厂敬根握寿星除- _ _ 二。+ +X二g4.某二阶系统的结构图如图（a）所示，该系统的单位阶跃响应如图（b）所示。（本题20

4、分）1）试计算该系统的性能指标：稳态值、超调量；2）试确定系统参数 Ki, K2和a。同文案大全tp1 一 2.Wn<T% = e&71=33. 3%J联立解得飞=0. 33W = 33. 28实用文档答：1）由系统的单位阶跃响应曲线（图 b）可以得出C （比）=34tp = 0. 1 p4 _ 3。 = - = 33%32)由图a可知系统闭环传递函数：2kik2k?Wn(s) = -2= -2：2(A)s as kis 2 WnS Wn. . . 9k = wn = 1108a = 2-Wn= 22将以上参数代入式(A)可得F 2 Awn 22as k1=k2 = 31一C (

5、°o) = l i ms1一 = l i ms Q ss w s2又因为s最后得出系统参数 k1 =1108 , k2 =3, a =225.已知某系统的开环传递函数为：G（s）=200；（本题10分）f 1（s + 2）l-s + 114J1）试求解系统的转折频率；低频渐近线斜率等参数;2）绘制系统的对数幅频特性图；要求标明转折频率及斜率，幅值等必要数据。（说明：本题考查对 第五章第四节 系统开环频率特性的绘制要点，可参见课本 213215页，对绘制步骤有详细的说明，绘制要点是确定低频渐近线斜率、转折频率、 及转折后斜率的变化量。可参看例题 5-3。一样的求解思路）答：1）将传递函

6、数变形为GJs)=100(s 1)( 0.25s1)Gs)=其对应的频率特性表达式100(j .1)( 0. 25j .1)文案大全实用文档得转折频率为co 1 =1、3 2 =1/0.25 =4，放大系数K =100 ,由y =0 ,故低频渐进线的斜率K= 0dB/dec2）系统的对数幅频特性图如下：因 在 3 1 =1 处，由低频渐进线 L（ co ）= 201g K = 20lg 100 =40（Db）6.试绘制下列两幅图的根轨迹。（本题10分）Lj dB4040-,l!f(T（说明：本题考查对 第四章第二节 系统根轨迹的绘制要点的理解，可参见课本141159页的内容。）文案大全(T实用

7、文档答:(a)(b)27 .某单包反馈系统的开环传递函数为G（s） = " ,其奈奎斯特图如图所示试利用奈奎斯特稳定判据判断该系统的稳定性。（本题10分）（说明：本题考查对 第四章第二节 系统根轨迹的绘制要点的理解，可参见课本141159页的内容。）文案大全实用文档答:Gs)=1 - j系统稳定性：Z= P - 2（ N+ - N- ） = 0 - 2（0 1） =2系统为发散不稳定系统8 .简答题（本题10分）1）闭环控制系统中主要包括哪些基本环节，并简述主要环节的作用。答：闭环控制系统（自动控制系统）通常是由测量反馈元件、比较元件、放大元件、校正元件、执行元件、控制对象等基本环节

8、组成。作用：测量反馈元件：用以测量被控制量并将其转换成与输入量同一物理量后，再反馈到输入端以作比较。比较元件：用来比较输入信号与反馈信号，并产生反映两者差值的偏差信号。放大元件：将微弱的信号作线性放大。校正元件：按某种函数规律变换控制信号，以利于改变系统的动态品质或静态性能。执行元件：根据偏差信号的性质执行相应的控制作用，以便使被控制量按期望值变化。控制对象：又称被控或受控对象，通常是指生产过程中需要进行控制的工作机械或生产过程，出现于被控对象中需要控制的物理量称为被控量。2）对控制系统采用频率法校正时，一般采用串联超前校正或串联滞后校正，请简述各自的概念及特点，两种校正分别对系统有何作用。答：串联超前校正概念：利用超前校正网络的相位超前特性来增大系统的相位裕量，以达到改善系统瞬态响应的目的。 为此，要求校正网络最大的相位超前角出现在系统的截止频率（剪切频率）处。通过所加校正装置，改变系统开环频率特性的形状，使校正后系统的开环频率特性具有如下特点：低频段：用以满足稳态精度的要求；文案大全实用文档中频段：幅频特性的斜率为-20dB/dec,并具有较宽的频带，这一要求是为了系统具有满意的动态 性能；高频段：要求幅值迅速衰减，以较少噪声的影响。串联滞后校正：利用滞后网