控制工程基礎(chǔ)期末試卷

1、控制工程基礎(chǔ)本科生考試試題 考試課程 控制工程基礎(chǔ) （A卷） 2006 年 6月 14日1. 設(shè)有一個系統(tǒng)如圖1所示，k1=1000N/m, k2=2000N/m, D=10N/(m/s)，當(dāng)系統(tǒng)受到輸入信號 的作用時，試求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出。(15分)圖12. 設(shè)一單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為現(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) (a) (b) (c)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

2、可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)極點(diǎn)的任意配置？試證明之。(15分)圖34. 一個未知傳遞函數(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)；(5分)（3）如果采用PI形式的串聯(lián)校正，KI在什么范圍內(nèi)時，對原開環(huán)系統(tǒng)相位裕量的改變約在之間？(5分)圖45已知計算機(jī)控制系統(tǒng)如圖所示，采用數(shù)字比例控制，其中K0。設(shè)采樣周期T=1s圖5（1）試求系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)； (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)干擾時，試求系統(tǒng)由干擾

3、引起的穩(wěn)態(tài)誤差。 (5分)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，基本原理圖見圖6，其中，電樞控制式直流電動機(jī)電樞電阻為1.7，電感為3.7mH，反電勢系數(shù)Ce為0.213V/(rad/s)，力矩系數(shù)Cm為0.213Nm/A，等效到電動機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為39210-6Nms2，設(shè)R2=470K，=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，功放Kpwm=1，霍爾電流傳感器傳遞函數(shù)為2V/A，=0.8，測速機(jī)傳遞系數(shù)為24V/1000rpm，數(shù)字電位計傳遞系數(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，并注出每個方塊輸入輸出端的量綱表達(dá)；(

4、12分)（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，引起的位置誤差為零； (5分)（4）電位器值起什么作用？(3分)（5）在實(shí)驗時，如何測試值？試說明其根據(jù)。(5分)圖6參考答案：A卷1. 解： 然后通過頻率特性求出 2. 解：選擇(a)，相角裕量約增加35。 3. 解： 該題閉環(huán)極點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)任意配置。4. 解：（1）， (2) （3）要求，。5解：（1）系統(tǒng)的開環(huán)脈沖傳遞函數(shù)（2）特征方程為 特征根為 欲使系統(tǒng)穩(wěn)定，需滿足條件 使系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍為（3）若，則誤差脈沖傳遞函數(shù)誤差為利用終值定理可以求出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差：6解：（1） （2） 不影響主回路純積分環(huán)節(jié)個數(shù)，型次均不變。（3） 保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，改變位置環(huán)校正形式由P校正改為PI校正即可。（4） 用于調(diào)節(jié)速度環(huán)反饋深度，改變反饋校正參數(shù)，使系統(tǒng)動態(tài)特性更好，同時防止出現(xiàn)飽和非線性。（5）