自动控制原理期末考试题型(共14页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上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）。3（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）分别表示校正前和校正后的，试求解：（a） 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）。（b） 确定校正后系统临界稳定时的开环增益值。（c） 当开环增益K=1时，求校正后系统的相位裕量和幅值裕量h。3、（1）校正前；校正后；滞后-超前校正网络。（2）k=110； （3）四、（12分）对下图所示的系统，试求：当r(t)= 1(t)和n(t)=1

2、(t)时系统的稳态误差ess ；4、1、（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，在单位斜坡输入时ess=0.25,试求：（1） ，n，K，T的值；（2） 单位阶跃响应的调节时间ts，峰值时间tp。（3） 1、（1）；（4） （2）。三、（15分）已知某控制系统的结构图如下图所示：图中，和分别是系统的给定输入和扰动输入量，是输出量。求：（1） 确定系统在给定作用下的动态性能指标（超调量和调节时间）；（2） 确定系统在给定信号和扰动信号共同作用下的稳态误差。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，被控对象的传递函数，当输入信号和干扰信号都是

3、单位阶跃函数时：（1）求系统的稳态误差。（2）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？题2图2、(1)；(2)Gc(s)增加积分环节二、（10分）控制系统如下图所示，已知， 、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。 （6分）增加可以减小给定值产生的误差，增加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:（1） 当时系统的稳态误差；（2） 若要减小稳态误差，则应如何调整K1,K2？（3） 如分别在扰动点之前或之后加入积分环节，对稳态误差有何影响？(14分)4、（1）；(2)适当增加K1,减小essn，增加K2

4、，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。（4） 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；（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。（小数点后保留2位）（15分）7、（1）开环传递函数；（2）图略。（3）1、（10分）具有单位负反馈系统的开环传递函数为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，试求：（1） 系统的闭环传递函数；（

5、2） 系统的阻尼比和无阻尼自振频率；（3） 系统的超调量。1、(1)闭环传递函数；（2）=1.43，=23.8；（3）=0。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；（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。4、（1）系统的开环传递函数；（2）特性曲线略；（3）闭环稳定， 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)L()1110202-20-40-40图 3 -10dBC(s)R(s)一图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

6、于0.05，相角裕度不小于40o ，幅值裕度不小于 10 dB，试设计串联校正网络。( 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。故其开环传函应有以下形式 (8分)由图可知：处的纵坐标为40dB, 则,得 (2分)又由的幅值分贝数分别为20和0，结合斜率定义，有，解得 rad/s(2分)同理可得或 ，得 rad/s(2分) 故所求系统开环传递函数为(2分)七、( 16分) 解：（1）、系统开环传函，输入信号为单位斜坡函数时的稳态误差为，由于要求稳态误差不大于0.05，取故（5分）（2）、校正前系统的相角裕度计算：得rad/s；而幅值裕度为无穷大

7、，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（2分）（4）、校正网络参数计算（2分）（5）、超前校正环节在处的幅值为：使校正后的截止频率发生在处，故在此频率处原系统的幅值应为5.31dB 解得（2分）（6）、计算超前网络 在放大3.4倍后，超前校正网络为校正后的总开环传函为：（2分）（7）校验性能指标相角裕度由于校正后的相角始终大于180o，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

8、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(1) (2)由静态误差系数法可知，r(t)=1(t)引起的稳态误差为 由叠加原理知 (3)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。 (4)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

9、中K=8，T=0.25。（15分）（1） 输入信号xi（t）=1（t），求系统的响应；（2） 计算系统的性能指标tr、tp、ts（5%）、p；（3） 若要求将系统设计成二阶最佳=0.707，应如何改变K值X0（t）Xi（s）0.5 10-604-20db/dec10L(w)w-40db/dec12-2020六 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。（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0 ->+变化的闭环根轨迹图,系统稳定的K值范围。(15分)四 （15分）（3分）(s)=； （3分）K=8,T=0.25时，=0.5；（4分）x（t）=2

10、-2×1.15esin（3.46t + ）； （5分）t=0.61s； t=0.91s； t=1.5s； =16.3%； K=4。六（12分）（5分） ；（2分） ；（3分）（2分） =1800-1800=00。九(15分)（1分）解 系统有两对重极点 -p1,2=-1, -p3,4=-4 1) 渐进线 （2分） （1分）2）轴上的根轨迹为两点s=-1 s=-5也为分离点。分离角均为 3)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 （2分）即 s4+10s3+33s2+40s+16+K=0 令s=j代入特征方程，得 4-j103-332 +

11、j40+16+K=0令上式实部虚部分别等于0，则有（2分） => 3） 该系统根轨迹如下图所示。j J2-4-2.5-1（4分）由图可知，当0K<18时，闭环系统稳定。 （3分）五.已知某系统L（）曲线，（12分）（1）写出系统开环传递函数G（s）（2）求其相位裕度-201025c100-40L()（3）欲使该系统成为三阶最佳系统.求其K=？，max=? 五（12分）已知某系统L()曲线. 解：（1）低频段的斜率为-40且与横坐标交于25 即：0=25=(1分)1=10 2=100T1=0.1 T2=0.01(2分) 该系统的传递函数为 G(S)= A(c)=1 (1分)(2) (

12、2分) (1分)(3) 三阶最佳 (1分) (1分) K=(2分) 三、已知一控制系统的结构图如下，（合计20分, 共2个小题，每题10分）1） 确定该系统在输入信号下的时域性能指标：超调量，调节时间和峰值时间；2） 当时，求系统的稳态误差。R(s)N(s)C(s)四、已知最小相位系统的开环对数幅频特性渐近线如图所示，位于两个交接频率的几何中心。1） 计算系统对阶跃信号、斜坡信号和加速度信号的稳态精度。2） 计算超调量和调节时间。（合计20分, 共2个小题，每题10分）L(w)/dBw (rad/s)-40-20-40150-2020wc,三、1）系统的开环传递函数为： 系统的闭环传递函数为比较 二阶系统的标准形式，可得而，所以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，和分别作用于系统时的稳态误差和，系统的稳态