自控習題二 - 圖文

1、自控習題二 - 圖文 一、在經(jīng)典控制理論中，閉環(huán)控制是一種最基本的控制方式，也是一種常用的校正方式，試舉例論述采用閉環(huán)控制的優(yōu)點。（10分） 二、什么是無源超前校正絡？怎樣用頻域法設計該絡？（10分） 三、某系統(tǒng)零初始條件下的單位階躍響應為 c(t)右半平面的極點個數(shù)。其中，p為開環(huán)傳遞函數(shù)在s平面的右半平面極點數(shù)，v為開環(huán)積分環(huán)節(jié)個數(shù)。(15分) 七、已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 ?1?e?2t?e?t 試求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和脈沖響應。（10分） 四、已知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖所示，試求 1當kd=0，求系統(tǒng)的阻尼比，無阻尼振蕩頻率n和單位斜坡輸入時的穩(wěn)態(tài)誤差； 2確定kd以使=0.707，并

2、求此時當輸入為單位斜坡函數(shù)時系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。(15分) r(s)e(s)g(s)=k (s+1)2(s+4)21.試繪制該系統(tǒng)閉環(huán)根軌跡圖。 2.求出使系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定的k值范圍。(15分) 八、已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖所示，試計算傳遞函數(shù)c1(s)/r1(s)、c2(s)/r1(s)、c1(s)/r2(s)、c2(s)/r2(s)。(15分) g1(s) 8s(s+2)c(s)g4(s) g2(s) kdsg3(s) 五、單位反饋控制系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為 as+1g(s)=2 s試確定使相應的裕度=45的a的值。(10分) 六、已知系統(tǒng)開環(huán)幅相頻率特性曲線如圖所示，試根據(jù)奈氏判據(jù)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并說明

3、閉環(huán) 第1頁 共4頁 第2頁 共4頁 一、答：在自動控制系統(tǒng)中，控制裝置對被控對象所施加的控制作用，若能取自被控量的反饋信息，即根據(jù)實際輸出來修正控制作用，來實現(xiàn)對被控對象進行控制的任務，這種控制原理稱為反饋控制原理，正由于引入反饋信息，使整個控制過程成為閉合，因此按反饋控制原理建立起來的控制系統(tǒng)叫做閉環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的響應對外部干擾和內(nèi)部系統(tǒng)參數(shù)的變化均相當不敏感，抗干擾能力很強，這樣對于給定的控制對象，有可能采用不太精密而且成本較低的元件構(gòu)成精密的控制系統(tǒng)，在開環(huán)情況下就做不到這一點。 二、答： （1）串聯(lián)超前絡的電路圖如圖所示： 原理：利用校正裝置的相角超前補償原系統(tǒng)的相角，從而

4、增大系統(tǒng)的相角裕度。 （2）步驟如下： 根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差要求，確定開環(huán)增益k。 c 利用已經(jīng)確定的開環(huán)增益k，計算未校正系統(tǒng)的相角裕度。 r1計算校正后的?c,r和校正裝置參數(shù)a。 u1r2u2確定校正裝置的傳遞函數(shù)。 驗證校正后的系統(tǒng)是否滿足指標要求。 根據(jù)超前絡，確定超前絡的元件值。 三、解： c(s)?s2?4s?2s(s?1)(s?2)，r(s)?1s 傳遞函數(shù)為 g(s)?c(s)r(s)?s2?4s?2(s?1)(s?2) 單位脈沖響應為 g(t)?(t)?e?t?2e?2t 四、解：（1）當kd=0時，有?n?22,?24 g8k(s)?s(s?2)?v?1.kv?4?e1ss?k?

5、0.25 v （2）kd?0時，有?n?22,kd?4 gk(s)?8s(s?4)?v?1.kv?2?e1ss?k?0.5 v 五、 第3頁 共4頁 六、 七、 第4頁 共4頁 八、 第1頁 共4頁 第2頁 共4頁 一、請簡述判斷系統(tǒng)穩(wěn)定的方法。（10分） 二、什么是遲后校正絡？怎樣設計該絡？（10分） 三、已知最小相位系統(tǒng)開環(huán)頻率特性分別為如圖a和b所示，其中圖a系統(tǒng)積分環(huán)節(jié)個數(shù)為1，試試繪制閉環(huán)根軌跡圖。（10分） 七、一系統(tǒng)如圖所示，試判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（10分） r（s） c（s） 判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（15分） 四、假設系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖所示 1試求傳遞函數(shù) c(s)c(sr

6、(s)和)n(s)； 2若要求消除干擾對輸出的影響，試求gc(s)=? （15分） 五、已知閉環(huán)系統(tǒng)特征方程式如下： 1s4+20s3+15s2+2s+k=0； 2s3+(k+1)s2+ks+50=0。（10分） 試確定k的取值范圍保證閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定 六、設負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： g(s)=k(s+0.2)(s+0.5)(s+1) 第3頁 共4頁 八、系統(tǒng)信號流圖如圖所示，求該系統(tǒng)的總傳輸。（10分） 九、已知系統(tǒng)開環(huán)幅相頻率特性曲線如圖所示，試根據(jù)奈氏判據(jù)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并說明閉環(huán)右半平面的極點個數(shù)。其中，p為開環(huán)傳遞函數(shù)在s平面的右半平面極點數(shù)，v為開環(huán)積分環(huán)節(jié)個數(shù)。(10分) 第4

7、頁 共4頁 一、答：時域：如果擾動響應收斂，則系統(tǒng)穩(wěn)定； 復域：（1）如果閉環(huán)零極點都嚴格位于s左半平面，則系統(tǒng)穩(wěn)定； （2）根據(jù)勞斯判據(jù)判斷 頻域：（1）頻域穩(wěn)定判據(jù) （2）奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù) 二、答：遲后校正絡如圖所示 原理：利用校正裝置的高頻幅值衰減特性，降低系統(tǒng)零分貝頻率，以獲得足夠的相角裕度。 步驟：（1）根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差要求，確定開環(huán)增益k。 （2）利用已經(jīng)確定的開環(huán)增益k，計算未校正系統(tǒng)的相角裕度、截止頻率等參數(shù)。 （3）根據(jù)相角裕度的要求，計算校正后的截止頻率。 （4）確定校正裝置的參數(shù)b和t。 r1（5）驗證校正后的系統(tǒng)是否滿足指標要求。 c（6）確定校正絡的元件值。 u1ru22 三、 （b）因為n=2，故補做180垂線。n+=0，n-=1,r=-1 z=p-2r=2,系統(tǒng)閉環(huán)不穩(wěn)定 四、解：（1） 第1頁 共4頁 （2）根據(jù)題意得，c(s)/r(s)=0即gc(s)=k4/k1k2 五、 六、 第2頁 共4頁 5)與虛軸的交點。 方法一:令s=jw 方法二:將特征方程列勞斯表 與虛軸交點s1,2?j0.8 6)系統(tǒng)根軌跡如圖所示 七、 當-k-1時，z=1，系統(tǒng)