控制工程基礎(chǔ)期末試題

1、7 -圖 23.對任意二階環(huán)節(jié)進(jìn)行校正，如圖3,如果使用 PD 控制器，KP, KD均為實(shí)數(shù)，是否可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)極點(diǎn)的任意配置?1.設(shè)有一個(gè)系統(tǒng)如圖 1 所示，k1=1000N/m, 時(shí)，試求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出xo（t）。（15 分）2.設(shè)一單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s) 100s(0.1s 1)現(xiàn)有三種串聯(lián)校正裝置，均為最小相位的，它們的對數(shù)幅頻特性漸近線如圖2 所示。若要使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差不變， 而減小超調(diào)量， 加快系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度， 應(yīng)選取哪種校正裝置？系統(tǒng)的相角裕量約 增加多少？（10分）考試課程控制工程基礎(chǔ) （A卷）試試題專用紙2006年6月14日X X。k2=2000N/m, D=

2、10N/（m/s），當(dāng)系統(tǒng)受到輸入信號xi（t） 5sint的作用圖 34. 一個(gè)未知傳遞函數(shù)的被控系統(tǒng)，先未經(jīng)校正，構(gòu)成單位反饋閉環(huán)。經(jīng)過測試，得知閉環(huán)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)如圖 4 所示。問：(1)系統(tǒng)的開環(huán)低頻增益 K0是多少？ (5 分)(2) 如果用主導(dǎo)極點(diǎn)的概念用低階系統(tǒng)近似該系統(tǒng)，試寫出其近似閉環(huán)傳遞函數(shù)；K5.7 0之間？ （5 分）5.已知計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)如圖所示，采用數(shù)字比例控制D(z) K，其中 K0。設(shè)采樣周期 T=1sTX,（Xo（z）(1)試求系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)Gc(Z)Xi(z)（5分）(2)試判斷系統(tǒng)穩(wěn)定的 K 值范圍；(5 分)(3)當(dāng)系統(tǒng)干擾n(t)1(t)時(shí)

3、，試求系統(tǒng)由干擾引起的穩(wěn)態(tài)誤差。（5分）6,其中，電樞控制式直流電動機(jī)電樞電阻為 Cm 為0.213Nm/A，等效到電動機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動 慣量為 392X10-6Nms2，設(shè) R2=470K Q, a=0.9，速度調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為 6， 電流調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為0.002S 1，功0.0007 s放Kpwm=1，霍爾電流傳感器傳遞函數(shù)為2V/A , 3=0.8，測速機(jī)傳遞系數(shù)為24V/1000rpm，數(shù)字電位計(jì)傳遞系數(shù)為0.243V/rad ,(1)以Upi作為輸入，以x作為輸出，畫出系統(tǒng)對應(yīng)的方塊圖，并注出每個(gè)方塊輸入輸出端的量綱表達(dá)；6.針對本學(xué)期直流電動機(jī)位置伺服系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，基本原理圖見圖1

4、.7 Q，電感為 3.7mH，反電勢系數(shù) Ce 為 0.213V/(rad，力矩系數(shù)（12(2)對于圖 6 所示系統(tǒng)，電流調(diào)節(jié)器如果采用P 校正或 PI 校正，該位置伺服系統(tǒng)型次是否改變？速度調(diào)節(jié)器采用 P 校正或 PI 校正，該位置伺服系統(tǒng)型次是否改變？試說明之；(5 分)(3) 試改變位置環(huán)校正形式或參數(shù)，使當(dāng)輸入斜坡信號時(shí)，引起的位置誤差為零；(4) 電位器 B 值起什么作用？ (3 分)（5 分）(5)在實(shí)驗(yàn)時(shí)，如何測試Kv值？試說明其根據(jù)。(5 分)（5 分）(3)如果采用 PI 形式的串聯(lián)校正Gc(s)1 ,KI在什么范圍內(nèi)時(shí)，對原開環(huán)系統(tǒng)相位裕量的改變約在sR2T番：-4+1CV

5、R1Upi 47K-rz霍爾 電流. 傳感器0.01U Tpfx T +參考答案：A 卷1. 解:Xo(s)Xi(s)24K2.解:3.解:4.解: =47Ki4j?k1Ds1CCK+1CV(kik2)Ds kik2然后通過頻率特性求出Xo(t)選擇，相角裕量約增加 35該題閉環(huán)極點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)任意配置。(1)41 K。8，K0 7(2)籍0.025s 1K(3)要求arctan(0 , 5.7),Wc5.解：(1)系統(tǒng)的開環(huán)脈沖傳遞函數(shù)1CCK+ 47CKr=hr=h速度調(diào)節(jié)器電流調(diào)節(jié)器*2C(mn 直線電位計(jì)0.01s0.015s 10.025sin(89.14)KIPWM控制回一2 mm螺距4

6、0(0,O.1)，KI(0,4)。誤差脈沖傳遞函數(shù)(z e1) z e1K(1 e1)誤差為EGe(z)N(z 1)jez1eK(1 e)利用終值定理可以求出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差:e( ) izm1(z 1)E(z) izmz ez(zK：1)e1)6.解：(1)1s(s 1)7.G0G(z) (11)Z(11)ZGc(z)z1)(-z z 1 z e11ez e(1J)eKGoG(z)1 KGoG(z)1 e1eeeKz1 K1zK(1 e1)1(z e1)K(1 e_ (1 e1) z e1K Ke1(2)特征方程為Ke1特征根為zK Ke1欲使系統(tǒng)穩(wěn)定, 需滿足條件K Ke1使系統(tǒng)穩(wěn)定的K 值范圍為02.16(3)若n(t)1(t)，則N(z)Ge(z)1 KGoG(z)不影響主回路純積分環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)，型次均不變。 保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，改變位置環(huán)校正形式由 3用于調(diào)節(jié)速度環(huán)反饋深度，改變反饋校正參數(shù),P 校正改為 PI 校正即可。使系統(tǒng)動態(tài)特性更好，同時(shí)防止出現(xiàn)飽和非線性。U U pipi= 0.5V 左右，測速機(jī)輸出不飽和情況下，測量數(shù)字電位計(jì)波形如圖所示。記其斜率，位置環(huán)的速度品質(zhì)系數(shù)( (2 211Mfz G GP(s)P(s)| |(S(S卜(可_H H K K P Pwmwmt t1-+ERaLs0.5*T2 2S 1TxTx1 1KpfKpf1 1JsJs1SKV斜