控制工程基礎試卷補考復習

1、1、求下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)C(s)/R(s)（本題滿分20分）2、某閉環(huán)系統(tǒng)結構圖如下圖所示，取何值時，系統(tǒng)才能穩(wěn)定 ？（本題滿分20分）3、由電阻R、電感L和電容C組成無源網(wǎng)絡如下圖所示。以ui輸入，uo輸出，求此系統(tǒng)的微分方程。（本題滿分15分）一、 論述題（本題滿分45分，共含5道小題）1、試分析下圖所示水位自動控制系統(tǒng)的原理。（本題滿分10分）2、寫出如何利用梅森（Mason）公式得到系統(tǒng)傳遞函數(shù)。（本題滿分10分）3、求取無源網(wǎng)絡或電子調節(jié)器的傳遞函數(shù)，采用阻抗法求取更為方便。寫出下表中列出的電阻、電容和電感的阻抗的微分方程與傳遞函數(shù)。（本題滿分10分）4、對控制系統(tǒng)的“穩(wěn)”的要求

2、，具體是什么含義？對系統(tǒng)的“準”的要求，含義又是什么? （本題滿分5分）5、解釋閉環(huán)控制系統(tǒng)中比較元件、校正元件、執(zhí)行元件、被控對象（或過程）的含義。（本題滿分10分）1、求系統(tǒng)傳遞函數(shù)C(s)/R(s)（本題滿分10分）系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)成為閉環(huán)傳遞函數(shù)為2、化簡如下所示系統(tǒng)框圖，求化簡后的傳遞函數(shù)求系統(tǒng)傳遞函數(shù)C(s)/R(s)（本題滿分15分）2、系統(tǒng)結構圖如圖所示，取何值時，系統(tǒng)才能穩(wěn)定 ？（本題滿分10分）3、已知， 試求。（本題滿分8分）解：的極點位于左半s平面，所以極限存在。用終值定理 ：4、一個由彈簧-質量-阻尼器組成的機械平移系統(tǒng)如圖所示。m為物體質量，k為彈簧系數(shù)，f 為粘

3、性阻尼系數(shù)，外力F(t)為輸入量，位移x(t)為輸出量。列寫系統(tǒng)的運動方程。解 在物體受外力F的作用下，質量m相對于初始狀態(tài)的位移、速度、加速度分別為x、dx/dt、d2x/dt2 。設外作用力F為輸入量，位移 x 為輸出量。根據(jù)彈簧、質量、阻尼器上力與位移、速度的關系和牛頓第二定律，可列出作用在上的力和加速度之間的關系為 k和f分別為彈簧的彈性系數(shù)和阻尼器的粘性摩擦系數(shù)。負號表示彈簧力的方向和位移的方向相反；粘性摩擦力的方向和速度的方向相反。5、由電阻R、電感L和電容C組成無源網(wǎng)絡如下圖所示。ui輸入，uo輸出，求微分方程。設回路電流為 i ( t ) 如圖所示。由基爾霍夫電壓定律可得到:式

4、中i ( t )是中間變量。i ( t )和u o( t )的關系為消去中間變量i (t )，可得5、系統(tǒng)的特征方程為：，試判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。()6、某典型反饋控制系統(tǒng)的結構如下圖所示，輸入量、干擾量同時作用于線性系統(tǒng)，求擾動作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù)C(s)/D (s)。5、一位置隨動系統(tǒng)，如下圖所示，K4。求該系統(tǒng)的阻尼比、自然振蕩角頻率和單位階躍響應；系統(tǒng)的峰值時間、調節(jié)時間和超調量（取5%誤差帶）；若要求阻尼比等于0.707，應怎樣改變系統(tǒng)放大系數(shù)K值。解 系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為要求阻尼比等于0.707，4、求圖示電路的傳遞函數(shù)解： 令,則二、 論述題（本題滿分48分，共含5道小題）1、某

5、控制系統(tǒng)機構如下圖所示，試分析圖中測量元件、比較元件、執(zhí)行元件的作用。2、試分析水位自動控制系統(tǒng)的原理。(本題滿分8分)3、試總結建立控制系統(tǒng)微分方程的一般步驟。（1）分析元件的工作原理和在系統(tǒng)中的作用，確定元件的輸入量和輸出量（必要時還要考慮擾動量），并根據(jù)需要引進一些中間變量。（2）根據(jù)各元件在工作過程中所遵循的物理或化學定律，按工作條件忽略一些次要因素，并考慮相鄰元件的彼此影響，列出微分方程。常用的定律有：電路系統(tǒng)的基爾霍夫定律、力學系統(tǒng)的牛頓定律和熱力學定律等等。（3）消去中間變量后得到描述輸出量與輸入量（包括擾動量）關系的微分方程，即元件的數(shù)學模型。試分析水位自動控制系統(tǒng)的原理。當實際水位低于要求水位時，電位器輸出電壓值為正，且其大小反映了實際水位與水位要求值的差值，放大器輸出信號將有正的變化，電動機帶動減速器使進水閥門開度增加，直到實際水位重新與水位要求值相等時為止。3