自動控制原理(?？?復習題

1、WORD格式一、 填空題（每空 1 分，共 30分）1、疊加原理只適用于（線性）系統(tǒng)，該原理說明，兩個不同的作用量同時作用于一個系統(tǒng)時的響應， 等于（兩作用量單獨作用的響應之和） 。2、連續(xù) LTI 系統(tǒng)的時域模型主要有三種：（微分方程）、（傳遞函數(shù)）和（結(jié)構(gòu)圖） 。其主要性質(zhì)有：（固有性）、（公共性）和（可運算性）等。3、控制系統(tǒng)的分析和綜合方法主要有（頻域法），時域法，根軌跡法等。3、系統(tǒng)的數(shù)學模型可以相互轉(zhuǎn)化。由微分方程得到傳遞函數(shù)通過（拉氏）變換實現(xiàn)。由傳遞函數(shù)到 頻率特性通過（將 S替換為 j ）實現(xiàn)。4、離散系統(tǒng)的主要數(shù)學模型是（差分方程 ）和脈沖傳遞函數(shù) ,由前者得到后者通過 （

2、Z） 變換實現(xiàn) .5、自控系統(tǒng)的主要組成部件和環(huán)節(jié)有（給定元件）、（放大元件）、（執(zhí)行元件）、（被控對 象）和（檢測元件）等。系統(tǒng)中的作用量主要有（給定量）、（擾動量）、（反饋量）等。6、自控系統(tǒng)的性能通常是指系統(tǒng)的（穩(wěn)定性）、（穩(wěn)態(tài)性能）和（動態(tài)性能）。對系統(tǒng)性能的要求如用三個 字描述便是（穩(wěn)）、（準）、（快）。7、自控系統(tǒng)按是否設(shè)有反饋環(huán)節(jié)分為（開環(huán)）系統(tǒng)和（閉環(huán)）系統(tǒng)；按系統(tǒng)中作用量隨時間的變化 關(guān)系分為（連續(xù)）系統(tǒng)和（離散）系統(tǒng)。按輸入量的變化規(guī)律分為（恒值控制）系統(tǒng)和（隨動）系統(tǒng)。8、反饋有（正）負之分，又有軟（硬）之分。取某量的負反饋會使該量趨于（穩(wěn)定）。軟反饋只在（動態(tài)）過程起作

3、用。9、常用反饋根據(jù)性質(zhì)不同可分為兩種：（正反饋）和（負反饋） 。根據(jù)其在系統(tǒng)中的位置不同可分為（主反饋）和（局部反饋）。主反饋性質(zhì)一般是（負）反饋。要使系統(tǒng)穩(wěn)定必須使用（負反饋） 。要使 動態(tài)過程穩(wěn)定可考慮使用（軟）反饋。10、系統(tǒng)的輸入量是指（來自系統(tǒng)之外的作用量）。一般輸入量有兩種：（給定）和擾動量。后者按來源不同又可分為（外擾動）和（內(nèi)擾動） 。11、系統(tǒng)的絕對穩(wěn)定性是指（系統(tǒng)穩(wěn)定的條件），系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是微分方程的所有特征根（具有負實部）即位于 （復平面左側(cè) ）。12、系統(tǒng)穩(wěn)定性概念包括兩個方面：絕對穩(wěn)定性和（相對穩(wěn)定性）。前者是指（系統(tǒng)穩(wěn)定的條件） ，后者是 指（系統(tǒng)穩(wěn)定的程度

4、）。13、描述系統(tǒng)穩(wěn)定性的常用指標是（相位穩(wěn)定。該指標越（大），系統(tǒng)的穩(wěn)定性越好。實際系裕量） 統(tǒng)一般 要求其范圍在（ 30°） （60°）以內(nèi)。14、代數(shù)判據(jù)說明 ,判定系統(tǒng)穩(wěn)定性可通過對特征方程的系數(shù)的. 若系統(tǒng)穩(wěn)定則特征方程系數(shù)應分析實現(xiàn) 滿足（所有系數(shù)均大于零且各階系數(shù)行列式的值均 大于零）.15、系統(tǒng)的型是指（前向通道中所含積分環(huán)節(jié)。型越高，穩(wěn)態(tài)性能越（好），但穩(wěn)定性越的個數(shù)）（差）。16、系統(tǒng)的型是指（前向通道中所含積分環(huán)節(jié)。型越低，穩(wěn)態(tài)性能越（差），但穩(wěn)定性越的個數(shù)）（好）。17、根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差的不同可將系統(tǒng)分成（有靜差）系統(tǒng)和（無靜差）系統(tǒng)。18、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度

5、主要取決于 （系統(tǒng)開環(huán)增益 ）和（系統(tǒng)的型）, 如用頻域分析 , 這主要取決于幅頻特 性的（低） 頻段專業(yè)資料整理19、二階最佳阻尼比 =）。二階最佳設(shè)計的含 （ 當阻尼比為最佳時所設(shè)計系統(tǒng)的綜合性（0.707義是 能最好20、校正是指系統(tǒng)固有特性不滿足性能指標要求時，通過增加，改變（系統(tǒng)零、極點分（校正裝置） 布） 改善（系統(tǒng)性能）的過 程。21、校正裝置按相位特征可分為（滯后）（超前）校正、（滯后 - 超前）校正三校正、種。21、系統(tǒng)的動態(tài)指標中，（最大超調(diào)量）用于描述（調(diào)整時間）用于描述快速平穩(wěn)性，性。22、LTI 離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是所有閉環(huán)特征根均位 Z 平面單位圓內(nèi)）。單位圓是

6、 于（ 23、若連續(xù)信號頻 ，則要不失真地復現(xiàn)原信號，采樣 率 頻率穩(wěn)邊定界）。 m S 24、伯德第一定理 , 要使系統(tǒng)具有較好穩(wěn)定性 ,穿越頻率應位于斜率 說明 為 25、控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差一般要求在被控量穩(wěn)定值 的（ 26、采用拉氏變換，可將系統(tǒng)的（微分）方程轉(zhuǎn)換 成（ 27、控制系統(tǒng)的分析和綜合方法有（頻域 ，時域法，（根軌跡法）， 法） 等。 28、當 K>0時， 0 型系統(tǒng)的奈氏圖始于（正實軸）的有限 值處。 29、比例環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻特 性L（ ）=（20lgKdB）。30、閉環(huán)頻率特性的性能指（諧振峰值 ） ，（諧振頻率 ）和頻帶寬度標有 b。31、如果根軌跡位于實軸上兩個

7、相鄰的開環(huán)零點之間，那么這兩個零點之間必定存 在（根軌跡） 32、超前校正裝置的奈氏曲線為一個（半 圓） 33、在給定時刻 t ，狀態(tài)向量 X（t） 在狀態(tài)空間中是 。2）或（ 5） S域）方程求 解。應滿足 2 )S m(-20db/dec 的頻段) 。以內(nèi)。狀態(tài)空間法34、某系統(tǒng)的特征方程為：3s +10S+5S+S+2=0，用代數(shù)判據(jù)判斷該系統(tǒng)的穩(wěn)定性是（不穩(wěn)定）二、判斷題（每小 1 分， 10分） 題 共 填“ 1、閉環(huán)控制系統(tǒng)通常比開環(huán)系統(tǒng) 精確。2、反饋有時用于提高控制系統(tǒng)的 精度。3、如果開環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定，使用反饋總能改善其穩(wěn)定 性。（F）4、若勞斯表第一列元素均為負，則相應的方程

8、至少有一個根不在 復左半平面。5、由特征方程的勞斯表所得的輔 助方程F（s） 0 的根一定也是原特征方程的根。（ T）6、連續(xù)時間系統(tǒng)的特征方s3-s 2+5s+10=0,則系統(tǒng)不穩(wěn)定，因為方程中含有一個程為負3 系數(shù)2。7、連續(xù)時間系統(tǒng)的特征方s3 5s2+4=0,則系統(tǒng)不穩(wěn)定，因為方程中有一個零系程為數(shù)項。8、當勞斯表在正常結(jié)束前有全零行，則系統(tǒng)有根在復平 面虛軸上。9、單位反饋系統(tǒng)類型 II ，在階躍輸入或斜坡輸入下系統(tǒng)穩(wěn) 為 態(tài)誤差為0. （ T）10、對于典型二階系統(tǒng)，無阻尼自然振蕩n 變化時，輸出的最大超調(diào)量不變。頻率（T）11、增大無阻尼自然振蕩頻 n 通常會縮短階躍響應的上升

9、率時間。12、增大無阻尼自然振蕩頻 n 通常會縮短階躍響應的調(diào)整 率時間。正確者在題后括號內(nèi)T”，錯誤者填“ F”。T）T）F）T）T）T）T）T）13、在單位反饋系統(tǒng)前向通道傳遞函數(shù)中增加一個通常會增大系統(tǒng)阻尼，從而使系統(tǒng)超調(diào)減小。零點，（T）14、根軌跡漸近線的交角一定在實軸上。（T）15、S平面上根軌跡與虛軸的交點可以通過特征方程的勞斯表輔助 方程求得。（T）16、頻率為 的正弦信號加入線性系統(tǒng)，該系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出將也是同 頻率的。（T）17、對于典型二階系統(tǒng)，諧振Mr 僅與阻尼比 有關(guān)。頻率（T）18、在開環(huán)傳遞函數(shù)中增加一個零點總是增加閉環(huán)系統(tǒng)的（T）在開環(huán)傳遞函數(shù)中增加一個極點的帶寬

10、。一般影響是在減小帶寬的同時降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（T）19、對于最小相位系統(tǒng)當相位 為負時，閉環(huán)系統(tǒng)總是不穩(wěn)定裕量 的。（T）20、穿越頻率是在該頻率處L（） 0dB。（ F）21、截止頻率是在該頻率處L（） 0dB。（ T）22、增益裕量在穿越頻率x 處測量。（ T）23、相位裕量在截止頻率c 處測量。（ T）24、一階相位超前控制器所能取得的最大超前角為 （T）25、相位超前校正的控制目標是使最大相位 超前于未校正Gk（j其中 a 是超前校正控制器的增益。（T）26、系統(tǒng)開環(huán)穩(wěn)定閉環(huán)一定穩(wěn)定。（ F）27、系統(tǒng)開環(huán)不穩(wěn)定閉環(huán)一定不穩(wěn)定（F）90°m 等于）的幅值- a 處對應的頻率

11、，10ln三、選擇題（每小題 2 分，共 20 分）1用、（奈氏曲線使A用B（），伯德圖使 D）。A、極坐標；B、復數(shù)坐 標； 2、伯德第一定理要求穿 越頻率C、對數(shù)坐標；D、半對數(shù)坐標c 段附近線 （斜率應為 A）DB/Dec。A、20 ，B 、 40 ，C 、 +40 ，D、 +20。3、以下對控制系統(tǒng)的描述正確（ ACD）的是：A、各性能指標的要求間往往相互矛盾，必 須兼顧；B、確定性能指標時要求越高C、希望最越好； 大超調(diào)量小一點，振蕩次數(shù)少一點，調(diào)整時間少一點，穩(wěn)態(tài)誤差 D 慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)越大，對 小一點。系統(tǒng)的快速性和穩(wěn)定性越E、系統(tǒng)增益加大，穩(wěn)態(tài)性能改善，但穩(wěn)定性一定變差。不

12、利；4、在工程 , 穩(wěn)定系統(tǒng)的過渡過程可 AD）表示。上 用（A 減幅振蕩，B、等幅振C、增幅振蕩， D、單調(diào)函數(shù)蕩，5、臨界穩(wěn)定的過渡過（B） 表示 .程可用6、 上A、 蕩；A 減幅振蕩，B、等幅振蕩， 在工程 , 不穩(wěn)定系統(tǒng)的過渡過程 用（B、等幅振蕩； C、增幅振C、增幅振蕩，D、單調(diào)函數(shù)BCD）表示。D、單調(diào)函數(shù)。7、說明下列奈氏圖所示閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性特征（已知開 環(huán)穩(wěn)定）定：；A、絕對穩(wěn)B、絕對不穩(wěn)C、臨定；界穩(wěn)定。（1A）8、說明下列奈氏圖所示閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性特征（已知開環(huán)穩(wěn)定） 界穩(wěn)定。3）（C）絕對穩(wěn)：A、定；1）（B）B、絕對不穩(wěn) C、臨定；2）（ B）（3）（ C）9、說

13、明下列奈氏圖所示閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性特征（已知開 環(huán)穩(wěn)定）：A、絕對穩(wěn)B、絕對不穩(wěn)C、臨定；定；界穩(wěn)定。3）（A）10、對于欠阻尼二階系統(tǒng)：（ BD）A、當 保持不變時， n 越大，系統(tǒng)的超 調(diào)量 越大。B、當 保持不變時， n 越大，系統(tǒng)的調(diào) 整時間 ts 越小。C、當 n不變時，阻尼比 越大，系統(tǒng)的調(diào) 整時間 ts 越小D、當 n不變時，阻尼比 越大，系統(tǒng)的 超調(diào)量 越小。11、對于欠阻尼二階, 下列描述錯誤的是系統(tǒng) （ABC）A、當 保持不變時， n 越大，系統(tǒng)的超 調(diào)量 越大。B、當 保持不變時， n 越大，系統(tǒng)的調(diào) 整時間 ts 越大。C、當 n不變時，阻尼比 越大，系統(tǒng)的調(diào) 整時間 t

14、s 越大D、當 n不變時，阻尼比 越大，系統(tǒng)的 超調(diào)量 越小。12、對線性定常的負反饋控制系統(tǒng)： （ABD）A、它的傳遞函數(shù)與外輸入信號無關(guān)。B、它的穩(wěn)定性與外輸入信號無關(guān)。C、它的穩(wěn)態(tài)誤差與外輸入信號無關(guān)。D、它的特征方程是唯一的。E、為了達到某一性能指標，校正裝置是唯一的。13、系統(tǒng)的開環(huán)增益K 增大，則一般系統(tǒng)（BDF）A、穩(wěn)定性改善，B、穩(wěn)定性變差，C、穩(wěn)態(tài)誤差增大，D、穩(wěn)態(tài)誤差減小，E、快速性變差， F、快速性變好14、將下列判斷中正確者的編號填入題后括號（D）。A、如果系統(tǒng)開環(huán)穩(wěn)定，則閉環(huán)一定穩(wěn)定； B 、如果系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定，則開環(huán)一定穩(wěn)定；C、如果系統(tǒng)開環(huán)穩(wěn)定，則閉環(huán)穩(wěn)定的條件是閉

15、環(huán)奈氏曲線不包(-圍1,j0)點D、如果系統(tǒng)開環(huán)穩(wěn)定，則閉環(huán)穩(wěn)定的條件是開環(huán)奈氏曲線不包(-圍1,j0)點15、下面對于典型二階系統(tǒng)的描述正確的有：n和 （或 ） 個：（ACD）。A、結(jié)構(gòu)參數(shù)有兩個：； B、結(jié)構(gòu)參數(shù)只有一； C、二階最佳要求阻尼 比為D、絕對穩(wěn)定16、下列校正環(huán)節(jié)的相位特征分別歸類為：相位超前校正（ CF），相位滯后校 BE），相位滯后 -超前校正（ D），相位不變 正（P）A、P調(diào)節(jié)器； B、PI 調(diào)節(jié)器； C、PD調(diào)節(jié)器； D、PID調(diào)節(jié)器；E、GCST1S 1 ，T<T；F、GCS，T1< T；2 F、GCST2S 1T1S 1T2S 117、當系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能

16、不佳時，一般可采用以下措施改善：A、提高開環(huán)增益，B、減小開環(huán)增益，C、增加積分環(huán)節(jié)，D、采用 PI 校正。T > T1 2 。（AC）A、系統(tǒng)中所有信號均為連續(xù)信號；18、下面對離散系統(tǒng)的描述正確的是：（CD）C、系統(tǒng)中的信號既有離散的又有B、系統(tǒng)中所有信號均為離散信號；連續(xù)的； D、離散系統(tǒng)的基本數(shù)學模型為差分方程。19、LTI 連續(xù)系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是閉環(huán)系統(tǒng)特 征根位于 （AD）.A、復平面左側(cè) .B 、復平面右側(cè) .C、包括虛軸 .D、不包括虛 軸.20、LTI 離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是閉環(huán)系統(tǒng)特 征根位于 （C）.A、復平面左側(cè) .B 、復平面右側(cè) .C、單位圓以內(nèi) .D、單

17、位圓 以外.21、當系統(tǒng)動態(tài)性能不佳時，可考慮以下改善措施（ABC）。A、增大阻尼比以減小超調(diào)；B、增大開環(huán)增益 K 以減小 Ts；C、為減小 Ts可以增大 n和； D、為減小 Ts可以減小 n 和 22、二階振蕩環(huán)節(jié)對數(shù)幅頻特性曲線高頻段的漸近線 斜率為（C）dB/dec 。A、40；B、-20 ；C、-40 ；D、023、一階比例微分環(huán)節(jié)對數(shù)幅頻特性曲線高頻段漸近線的 斜率為（C）dB/dec 。A、40；B、-20 ；C、20；D、024、慣性環(huán)節(jié)對數(shù)幅頻特性曲線高頻段的漸近線斜率 為（B）dB/dec 。A、40；B、-20 ；C、-40 ；D、025、在各種校正方式中，（ B）是最常

18、見的一種，常加在系統(tǒng)中能量最小的地 方。B、串聯(lián)校正； C、局部反饋校A、并聯(lián)校正； 正；D、前饋校正。326、已知一個 3 階系統(tǒng)的勞斯表前兩行為： S22S244則以下答案正確者為（ B ） A、方程有一個根在右半復平 面上。B、方程有兩個根在虛軸上， 分別為C、方程有兩個根在虛軸上， 分別為D、方程有兩個根在虛軸上， 分別為s12=±j, 第三個根在復左半平面。s12=±2j, 第三個根在復左半平面s12=±2j, 第三個根在復右半平面27、設(shè)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為ks(s 1)(s 5)要使系統(tǒng)穩(wěn)K值的取值范圍為 （D）A.K>0B.K<40C.

19、0<K<40D.0<K<30三、第 1 題求系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)，第1、2 題求系統(tǒng)輸出 C（S）（10 分 ）1）（2）1、( 1) (S)=(3)(G1G2G3) G41 (GG G)GH1 2 3 4(S)2=(R2+1/C1S)R3Uo(s)= R2+1/C1S+R3R3(R2C1S+1)Ui(s) R0R0(R2+R3)C1S+1G1G，4+G1G23)G(s)=(1G3). k1C(s)Gk(S)1+Gk(S)(S)=R(s)2、(1)C(S)=(1)G1G2G3 1+G1G2GH32)C(S)=10(0.1S+1)R(S)+1.1S+1四、系統(tǒng)定性分析(2)R

20、(S)+ G3D(S)(15 分)1+G1G2GH30.1(0.1S+1) D(S)1.1S+11、下圖為一調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，要求：15分）1）畫出系統(tǒng)的方框圖。說明系統(tǒng)具有幾種反饋，作用是什么？主反饋是轉(zhuǎn)速負反饋，起穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的作用；局部反饋是截止電流負反饋，當電流超過允 許電流時，使電流迅速降下來。n u uk ud n EId n 整到 u0, 轉(zhuǎn)速 n 穩(wěn)定為2）用順序圖說明當負載 Mfz 突然減小時系統(tǒng)的自動 調(diào)節(jié)過程。 Mfz一直調(diào)PI 調(diào)節(jié)器 , 為一型 . 由誤差理論知該（3）系統(tǒng)有無靜差？為什么？ 系統(tǒng)無靜差？因該系統(tǒng)采用 系統(tǒng); 又該系統(tǒng)的輸入信號一般為階躍信號 系統(tǒng)靜差為零

21、 .四、1 下圖為一調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，要求： （15 分）1、畫出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖（假設(shè)整流和反饋環(huán)節(jié)均為比例環(huán)節(jié)，比例系數(shù)分別為、）2、用順序圖說明當負載 Mfz 突然增大時系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)過程。3、系統(tǒng)有無靜差？為什么？如有靜差，可以采用什么措施消除之？1、主反饋是轉(zhuǎn)速負反饋，起穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的作用；局部反饋是截止電流負反饋，當電流超過允 許電流時，使電流迅速降下來。2、. 由誤差理論3、系統(tǒng)無靜差。因該系P 調(diào)節(jié) , 為一型系 ;又該系統(tǒng)的輸入信號一般為階統(tǒng)采用I 器 統(tǒng)躍信號知該系統(tǒng)靜差為零 .四、2 位置隨動系統(tǒng)組成示意圖如下圖所示。（15分）1、畫出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖2、用順序圖說明當給增大時系統(tǒng)的

22、自動調(diào)節(jié)過程。？如有靜差，可以采用什么措施消除之？3. 系統(tǒng)有靜差。因該系P 調(diào)節(jié)統(tǒng)采用器理論知該系統(tǒng)靜差不為零.4. 如有靜差，可通過提高系統(tǒng)的型， 如將,為 0統(tǒng)型系 ;號又即該一系階統(tǒng)的輸入信號一般為階躍信P為調(diào)節(jié)器改P 調(diào)節(jié)器實現(xiàn)無靜差 I. 由誤差要求：四.3 水位控制系統(tǒng)如下圖所示 要求（ 1、畫出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。 2、用順序圖說明當用戶 用水量15分）Q2突然增大時系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)過程，并說明為什么負反饋控制又稱為 偏差調(diào)節(jié) ?（20 分）3、如使用 P 調(diào)節(jié)器，系統(tǒng)有無靜差？為什么？如有靜差，可以采用什么措施消除之？解：1.2.由以上分析可知. 因此負反饋控制又稱為偏負反饋控制是通

23、過反饋量與給定量之間形成偏差才能實現(xiàn)控制過程使系統(tǒng)最終達到穩(wěn)定 且偏差為零后系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)控制失去作用P調(diào).由差控制 .3. 系統(tǒng)有靜差。因該系統(tǒng)采用節(jié)器,為 0型系統(tǒng); 又該系統(tǒng)的輸入信號一般為階躍信號即一階信號 誤差理論知該系統(tǒng)靜差不為零 .如有靜差，可通過提高系統(tǒng)的型，如將、1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖，要求： （15分）P調(diào)節(jié)器改為PI 調(diào)節(jié)器實現(xiàn)無靜差五、（1） 繪制系統(tǒng)伯德圖，求出系統(tǒng)的相位裕量（2） 判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。100解：（ 1）G（S）=伯德圖略。該系統(tǒng)為典S（0.01S +1） 系統(tǒng) c=100rad/s, ( c) 180°-90°-tg -1Tc=90&

24、#176;-45°=45° >0 故系統(tǒng)穩(wěn)定 ;,60°相位裕量（ 2） 45 又 45°> （30 好. 2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖，要求：（ 1） 相位裕量若穩(wěn)定性不佳可如何 校正?（ 15 分）足夠系統(tǒng)伯德圖，求出系統(tǒng)的;定（性2）判定系統(tǒng)的穩(wěn)3）解：（ 1）伯德圖略100G(S)=, c=57.73rad/s,S(0.03S 1)相位裕量 ( c) 180°-90°-tg -1Tc=90°-89°=1（2 ）判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 1°> 0 故系統(tǒng)穩(wěn)定 ;又 1°<（30

25、°,60 °）故系統(tǒng)相對穩(wěn)定性不夠好 （3）要改善系統(tǒng)穩(wěn)定性可考慮采用以下措施:1. 減小增益五、5.1 、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖，要求：統(tǒng)伯德圖，求出系統(tǒng)的相位裕量（已知）K;2. 增加 PD校正環(huán)節(jié) .（15分）1 繪制系arctg0.3=63解： G(S)=0 +10S130，該系統(tǒng)為典I 系統(tǒng)， c=100rad/dec 。波德圖180°（c） 180°-90°-tg-1 0.003 × c=90°-63 °=27°2、判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。若系統(tǒng)穩(wěn)定性不夠好，提出改善性能的策略。 27°>

26、0故系統(tǒng)穩(wěn)定 ;又 27°（30°,60°） 故系統(tǒng)相對穩(wěn)定性不夠 好.善穩(wěn)可有兩種思路：是適當減小開環(huán)增益 正環(huán)節(jié)。K；二是增加校正環(huán)節(jié)如增加比例微分環(huán)節(jié)或超前校5.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖，要求： （15分）1 繪制系統(tǒng)伯德圖，求出系統(tǒng)的相位裕量解：10G(S)=S(0.1S+1)，該系統(tǒng)為典I 系統(tǒng)， c=10rad/dec-1-tg 0.1 × c波德圖略 180° ( c) 180°-902、判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。若系統(tǒng)穩(wěn)定性不夠好，提出校正策略 45°> 0 故系統(tǒng)穩(wěn)定 ;K；二是增加校正環(huán)節(jié)，如又 45°

27、?（30 °,60 °）故系統(tǒng)相對穩(wěn)定性足夠好 . 若系統(tǒng)穩(wěn)定性不夠好，要改善穩(wěn)定性，可有兩種思路：一是適當減小 開環(huán)增益 增加比例微分環(huán)節(jié)。六、 已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖：（ 10 分）1） 問系統(tǒng)的型是多少？2）R（s）=D（s）=1/S，問系統(tǒng)的 essr 和 essd 各為多少？解：（ 1）對 R（S）, 系統(tǒng)為 型;對 D（S）, 系統(tǒng)為 型.（2）essr=0,essd=1/K1. 七、已知最小相位系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性曲線如圖所示。請寫出系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)，求系統(tǒng) 相位裕量并判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。 （10 分 ）（arctg0.1=5.7o,arctg1=45 o）解： 100(

28、0.1S+1)G(S)= 2; c=10rad/s,S(0.01S+1)180o +( c)=180o 90o×2+tg 問系統(tǒng)的型是多少？0.1 ×10tg 10.01 ×10?(30°又 39.3 °=45o-5.7 o=39.3 °> 0故系統(tǒng)穩(wěn)定 ;,60 °）故系統(tǒng)相對穩(wěn)定性足 夠好。六、 1 已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖：（ 10 分）1.六. 控制系統(tǒng)如2 圖4.1 所示. 已知)×, 1(t 確定系統(tǒng)的型，并求穩(wěn)態(tài)誤差圖 4.1 控制系統(tǒng)結(jié)n(t), 0 型.對 r( 構(gòu)圖系統(tǒng)為 型; 對 t), 系統(tǒng)

29、為Sess=essr+essn=lin1 R(S) +lin01 N(S)KS 0=lin S112001 S00.1/s=0+0.1=0.1 (101/s+lin S01分)11S0七、1、已知最小相位系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性曲線如圖所示 系統(tǒng)相位裕量并判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性 (10 分) 。請寫出系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)，求100(S解： G(S)=21)該系統(tǒng)為典 系統(tǒng) .S(0.01S c=10rad/dec, 90°*2+tg =84.2 ° - 5.7 °=78.5 °78.5 °>0故系統(tǒng)穩(wěn)定;1) 180°( c) 180°-

30、1 -1-1T1c-tg -1T2c又 78.5 2、已知最小相位系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性曲線如圖所示。請寫出系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)，求系統(tǒng) 量并判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性 (10 分) 。相位裕> (30 °,60 °) 故系統(tǒng)相對穩(wěn)定性足夠好.(10 分)解：G(S)=210(0.1S +1)22S(0.01S+1) c=10rad/dec, 180° ( c) 180°-90°*2+2tg-1T1c-tg -1T2c =35.1 ° -1.8 °=33.3 ° 33.3 °> 0故系統(tǒng)穩(wěn)定 ;又 33.3

31、76;?（30 °,60 °）故系統(tǒng)相對穩(wěn)定性足夠好.（10 分）3、已知最小相位系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性曲線如圖所示。請寫出系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)，求系統(tǒng) 相位裕量并判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性 （10 分）。（已知 arctg1=45 °,arctg10=84 °，arctg0.1=5.7 ° )1000(0.1S+1) 解： G(S)= 2 .S(0.01S +1) c=100rad/dec, 180° ( c) 180 =84°-45°=39° 39°>0 故系統(tǒng)穩(wěn)定 ;又 39°?(30 

32、6;,60 夠好 八、線性系統(tǒng)時域 分析8.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如）故系統(tǒng)相對穩(wěn)定性足3.1 所示, 已知傳遞函數(shù)為-90.(10-1 -1*2+tg -10.1 c-tg -10.01 c分）10調(diào)的整為原來 0.1, 并保證總的放大倍數(shù)不G（S）=0.2S . 試確定參數(shù). 今欲用加負反饋的辦法, 將調(diào)整時間 ts1Kh和K0.圖 8.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖解：校正后傳遞函數(shù)為10K 0/(110Kh)(s)0.2/(110K h)s1由題意可列方程如下1/(1+10K H)=0.10H10K/(1+10K)=100H解得 K=10;K=0.9.981 , 用其測量容器內(nèi)水 ,1min 才能顯示出該溫度

33、8.2 溫度計是一階系統(tǒng) , 其傳遞函數(shù) (S)= 溫 的TS 1的數(shù)值. 若加熱容器使水溫按 10/min 的速度均勻上升，問溫度計的穩(wěn)態(tài)指示誤差為多少？ 解：由已知條件,4T=1min,t=1/4min. 溫度計系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)可寫G(S)=1/TS=4/S, 為 型系為統(tǒng) .當輸入為等速度信號 R(S)=10/S2時,essr= lin S R(S)=linS0 k S0 83 設(shè)電子心律起搏器系統(tǒng) 如圖 最佳響應，問起搏器的增2S 10/ S=2.5 .48.2 所示，其中模仿心臟的傳遞函數(shù)相當于一純積 分器。應若0.5對電子心律起搏器系圖 8.2統(tǒng)2G(S)= K 20KS(0.0

34、5S 1) S(S 20)nS(S2 n)2由已知條件可 n=20(2)得 : n=20K(1),2, =0.5(3)聯(lián)立三式解得 :K=20八、作圖題(根軌跡圖、 Bode圖、奈氏圖)1、已知反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為K ，請繪制系統(tǒng)的概略根軌跡圖，并說G(s)H(s) 明零s(s1)(s2)點、極點、分支數(shù)、漸近線、與虛軸交點等特征。說明系統(tǒng) 穩(wěn)定性 解： 極點(2) 坐標1)根軌跡起于開環(huán)0， 1， 2，終于開環(huán)零點(為三個無限零點) 分支數(shù) n3，漸進線與實軸交點處01 23，夾角 a程(3)與虛軸交點：閉環(huán)特征方s3 3s22s k* 0 將 s(2k1)3j 代入可得實部方 程：18

35、0o,60 o；k -3 =0, 虛部 方C概略根軌跡如圖3 - =0 解2，C 6K由根軌跡可見，當0<k* <6時定；，系統(tǒng)穩(wěn)時系統(tǒng)臨界穩(wěn) 時系統(tǒng)不穩(wěn) K6 定；K >6定。2、已知某單位負反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為Ck* G(s) (s明，零請繪點制、系統(tǒng)的概略根軌跡圖，并說極點、實軸上根軌跡、分支數(shù)、漸近線等特征。說明s2系統(tǒng)穩(wěn)1）定性。（10 分）解：（ 1）根軌跡起于開環(huán)0，0，1，終于開環(huán)零點（為三個無限極點零點） ；實軸上根軌跡（，1）分支數(shù) n3，漸進線與實軸交點處坐標a 01 1 ，夾角 a (2k 1)180o,60 o；3 3 3概略根軌跡如圖 : 由根軌跡可見，系統(tǒng)不穩(wěn)定2）開環(huán)奈氏曲線如圖：3、某系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下， 伯德圖， 并求截止頻率 定性. （16分）1）畫出開環(huán)奈氏曲線，并用奈氏判據(jù)說明閉環(huán)穩(wěn)定性；（2）畫出開環(huán)c；（ 2）求相位裕量，并分析系統(tǒng)相對穩(wěn)（3）（ c）=180°+（c）=180°-90°-tg-1（0.5*7）=90 °-74° =16° 16°&