自動(dòng)控制原理題庫(kù)

1、1.慣性環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)的頻率特性在（A ）上相等。A.幅頻特性的斜率B.最小幅值C.相位變化率D.穿越頻率2.3從0變化到+ %時(shí),延遲環(huán)節(jié)頻率特性極坐標(biāo)圖為（A)A.圓B.半圓C橢圓D.雙曲線103.若系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則它的開環(huán)增益K 為（C）s(5s 2)A.1B.2C.5D.104.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)5G(s)=，則該系統(tǒng)疋（B)s +2s+5A.臨界阻尼系統(tǒng)B.欠阻尼系統(tǒng)C.過阻尼系統(tǒng)D.零阻尼系統(tǒng)5.若保持二階系統(tǒng)的Z不變，提咼3n，則可以（B）A. 提高上升時(shí)間和峰值時(shí)間B.減少上升時(shí)間和峰值時(shí)間C.提高上升時(shí)間和調(diào)整時(shí)間D.減少上升時(shí)間和超調(diào)量16. 階微分環(huán)節(jié)G（s） =

2、1 Ts，當(dāng)頻率二時(shí)，則相頻特性 G（j ）為（A）A. 45 B.-45C.90 D.-907. 最小相位系統(tǒng)的開環(huán)增益越大，其（D）A. 振蕩次數(shù)越多B.穩(wěn)定裕量越大C.相位變化越小D.穩(wěn)態(tài)誤差越小8.設(shè)系統(tǒng)的特征方程為D s =s4 8s3 - 17s2 16s *5=0，貝U此系統(tǒng)（A）A. 穩(wěn)定B.臨界穩(wěn)定9. 某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為:C.不穩(wěn)定D.穩(wěn)定性不確定。ks(s 1)(s 5)，當(dāng)k= （C）時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)臨界穩(wěn)定。A.10B.20C.30D.4010. 設(shè)系統(tǒng)的特征方程為Ds=3s4 70s3 5s2 s 0，則此系統(tǒng)中包含正實(shí)部特征的個(gè)數(shù)有（C）A.0B.111.

3、單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為Gr 6s 5C.25，當(dāng)輸入為單位階躍時(shí)，則其D.3穩(wěn)態(tài)誤差為（C）A.2B.0.212.穩(wěn)態(tài)誤差&s與誤差信號(hào)E（s）的函數(shù)關(guān)系為（B）A. ess =四 E（s）C.0.5D.0.05C. essPmE（s）B. ess = lim sE(s)D. ess 二 lim sE(s)sJpC13、采用負(fù)反饋形式連接后，則 （D）A、一定能使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定；B系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能一定會(huì)提高;C、一定能使干擾引起的誤差逐漸減小，最后完全消除；D需要調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，才能改善系統(tǒng)性能 14、系統(tǒng)特征方程為 D(s)二s3 2s2 3s 0 ,則系統(tǒng) (C)A、穩(wěn)定；C、臨界穩(wěn)定;

4、、單位階躍響應(yīng)曲線為單調(diào)指數(shù)上升;15、開環(huán)頻域性能指標(biāo)中的相角裕度對(duì)應(yīng)時(shí)域性能指標(biāo)(A)A、超調(diào)二%B、穩(wěn)態(tài)誤差ess16、已知開環(huán)幅頻特性如圖圖2C、調(diào)整時(shí)間tsD、峰值時(shí)間tpA、系統(tǒng)B、系統(tǒng)C、系統(tǒng)D、都不穩(wěn)定17、若某最小相位系統(tǒng)的相角裕度0，則下列說法正確的是(C)。、右半平面閉環(huán)極點(diǎn)數(shù)Z=2 。A、系統(tǒng)不穩(wěn)疋；B、只有當(dāng)幅值裕度kg 1時(shí)才穩(wěn)定;C、系統(tǒng)穩(wěn)定； 性。D、不能判用相角裕度判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定18、 適合應(yīng)用傳遞函數(shù)描述的系統(tǒng)是：(A)A、單輸入，單輸出的線性定常系統(tǒng)；B、單輸入，單輸出的線性時(shí)變系統(tǒng)；C、單輸入，單輸出的定常系統(tǒng)；D、非線性系統(tǒng)19、 單位反饋系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)速度

5、誤差的正確含義是：(C)A、在r(t)二R 1(t)時(shí)，輸出速度與輸入速度的穩(wěn)態(tài)誤差;B、在r(t)二R1(t)時(shí)，輸出位置與輸入位置的穩(wěn)態(tài)誤差;C、在r(t)二V t時(shí)，輸出位置與輸入位置的穩(wěn)態(tài)誤差;D、在r(t)二V t時(shí)，輸出速度與輸入速度的穩(wěn)態(tài)誤差20、系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為兩個(gè)“ S”多項(xiàng)式之比G(SM(S),則閉環(huán)特征方程N(yùn)(S)為：(D)。A、N(S) = 0B、 N(S)+M(S) = 0C、1+ N(S) = 0D、與是否為單位反饋系統(tǒng)有關(guān)21、 閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能主要取決于開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性的：(D)A、低頻段B、開環(huán)增益C、高頻段D、中頻段-Ke-JT2 21系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能一定

6、會(huì)提高;22、已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，其幅頻特性G(j)應(yīng)為：(C)八K廠K輕小A、e_ B 、 - e_ C+1Tb +123、采用負(fù)反饋形式連接后(D)A. 一定能使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定；B.C. 一定能使干擾引起的誤差逐漸減小，最后完全消除;D. 需要調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，才能改善系統(tǒng)性能。24、關(guān)于系統(tǒng)傳遞函數(shù)，以下說法不正確的是(C)A.是在零初始條件下定義的；B.只適合于描述線性定常系統(tǒng)；C.與相應(yīng)s平面零極點(diǎn)分布圖等價(jià)；D.與擾動(dòng)作用下輸出的幅值無關(guān)。25、系統(tǒng)在r(t)二t2作用下的穩(wěn)態(tài)誤差ess:，說明(A)A.型別v：2 ； B.系統(tǒng)不穩(wěn)定；C.輸入幅值過大；D.閉環(huán)傳遞函數(shù)中有一個(gè)積

7、分環(huán)節(jié)。26、對(duì)于單位反饋的最小相角系統(tǒng)，依據(jù)三頻段理論可得出以下結(jié)論( D)A. 低頻段足夠高，ess就能充分?。籅. L()以-20dB/dec穿越0dB線，系統(tǒng)就能穩(wěn)定；C. 高頻段越低，系統(tǒng)抗干擾的能力越強(qiáng)；D. 可以比較閉環(huán)系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。27、 線性定常二階系統(tǒng)的閉環(huán)增益加大：(D)A、系統(tǒng)的快速性愈好B、超調(diào)量愈大C、峰值時(shí)間提前D、對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能沒有影響28、 已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 4，則其幅值裕度Kg等于(B)s(s + 2j2 )A、0B、二C、4 D、2、2 29、積分環(huán)節(jié)的幅頻特性，其幅值與頻率成：(C)A、指數(shù)關(guān)系B、正比關(guān)系C、反比關(guān)系D、不定關(guān)系13

8、0、某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為-2，在輸入r（t）=2sin3t作用下，其輸出穩(wěn)態(tài)分量的幅值為（B）。1931、二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)根據(jù)ZC、12的值不同而不同，當(dāng)（C），系統(tǒng)被稱為無阻尼(A) 0Z 1 （B） Kg0 （C） 0Kg137、工程上通常要求丫的范圍為：（D）（A） 10o20o（ B） 20o30o（C） 50o70o（D） 30o60o38、以下性能指標(biāo)組中，反應(yīng)了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的一組是（ C）（A） tv、ts、N （B） 6 %、ess ts （C） tp、ts、6 % （D） Cmax、ts、tr39、 由下面的各圖的奈氏曲線判斷其對(duì)應(yīng)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性：（A）（A）穩(wěn)定（B

9、）不穩(wěn)定（C）不確定 （D）臨界40、二階系統(tǒng)的相位裕量丫變小，超調(diào)量6 %（ C ）（A）變小 （B）不變 （C）變大 （D）不確定41. RLC串聯(lián)電路構(gòu)成的系統(tǒng)應(yīng)為（D）環(huán)節(jié)。A比例 B.慣性 C.積分 D.振蕩42. 輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的相位差隨頻率變化的關(guān)系是（B）。A.幅頻特性 B.相頻特性C.傳遞函數(shù)D.頻率響應(yīng)函數(shù)43. 利用奈奎斯特圖可以分析閉環(huán)控制系統(tǒng)的（A）A.穩(wěn)態(tài)性能B.動(dòng)態(tài)性能C.穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能D.抗擾性能44. 在伯德圖中反映系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的是（B）。A.低頻段B.中頻段C.高頻段D.無法反映45. 若二階系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)，則說明（B）A.系統(tǒng)響應(yīng)快B.系統(tǒng)響應(yīng)慢C.

10、系統(tǒng)的穩(wěn)定性差D.系統(tǒng)的精度差46. 某典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是G s ，則該環(huán)節(jié)是（C）5s +1A.比例環(huán)節(jié)B.積分環(huán)節(jié)C.慣性環(huán)節(jié)D.微分環(huán)節(jié)47. 下列判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法中，哪一個(gè)是在頻域里判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的判據(jù)（C）A.勞斯判據(jù)B.赫爾維茨判據(jù)C.奈奎斯特判據(jù)D.根軌跡法48. 對(duì)于一階、二階系統(tǒng)來說，系統(tǒng)特征方程的系數(shù)都是正數(shù)是系統(tǒng)穩(wěn)定的（ B）A.充分條件B.必要條件C.充分必要條件D.以上都不是49.已知系統(tǒng)的微分方程為6xc t 2Xc t =2Xr t，則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是（A）A. 13s 1B3s 16s 2D.3s 250.設(shè)開環(huán)系統(tǒng)頻率特性G（j co ）=3 4 5亍，

11、當(dāng)e =1rad/s時(shí)，其頻率特性幅值A(chǔ)（1）=（1+ja）(C)A.二4B. 4.2D.2 2填空1. 閉環(huán)控制系統(tǒng)又稱為反饋系統(tǒng)2. 階系統(tǒng)當(dāng)輸入為單位斜坡函數(shù)時(shí)，其響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差恒為時(shí)間常數(shù)T （或常6反饋控制又稱偏差控制，其控制作用是通過 給定值與反饋量的差值進(jìn)行的。7、兩個(gè)傳遞函數(shù)分別為 Gi（s）與 G2（s）的環(huán)節(jié)，以并聯(lián)方式連接，其等效傳遞函 數(shù)為 G（s），則 G（s）為 Gi（s）+ G2（s）（用 Gi（s）與 G2（s）表示）。8、建設(shè)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的方法主要有解析法和實(shí)驗(yàn)法。9、 對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求是： 穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性，而穩(wěn)定性是對(duì)一個(gè)系 統(tǒng)的最基本要求。1

12、0、系統(tǒng)穩(wěn)定的充分與必要條件是：系統(tǒng)所有特征根都具有_負(fù)_的實(shí)部，即其特 征方程的根都在S的_左半平面。1011、 一階系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為 （s） 一 ，則系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間ts= 0.6s0.2s+1（%的誤差帶）。12、系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G（s）的全部極點(diǎn)位于s平面的左半部，沒有零點(diǎn)落在s的右 半平面的系統(tǒng)稱為_最小相位系統(tǒng)_。13、閉環(huán)控制系統(tǒng)是通過反饋回路使系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán)并按偏差的性質(zhì)產(chǎn)生控制 作用，從而減小或消除誤差 的控制系統(tǒng)。14、系統(tǒng)的穩(wěn)定裕量用相位裕量_和_幅值裕量來表征。15、系統(tǒng)輸入量到輸出量之間的通道為前向通道：從輸出量到反饋信號(hào)之間的通道為反饋通道_。16.將輸出量引入到輸入

13、端，使輸出量對(duì)控制作用產(chǎn)生直 接的影響，則形成 閉環(huán)控制_系統(tǒng)。17.自動(dòng)控制是在沒有人直接參與的情況下， 通過控制器（或控制裝置）使被 控制對(duì)象或過程 自動(dòng)地在一定的精度范圍內(nèi)按照 預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。18J俞入信號(hào) 也叫參考輸入，它是控制著輸出量變化規(guī)律的指令信號(hào)。19J俞出信號(hào)_是指被控對(duì)象中要求按一定規(guī)律變化的物理量，又稱一被控量它與輸入量之間保持一定的函數(shù)關(guān)系。由系統(tǒng)（或元件）輸出端取出并反向送回系統(tǒng) （或元件）輸入端的信號(hào)稱為反饋信號(hào)_。_偏差信號(hào)是指參考輸入與主反饋 信號(hào)之差。誤差信號(hào)指系統(tǒng)輸出量的實(shí)際值_與_期望值一之差。一擾動(dòng)信號(hào) 是一種不希望的、影響系統(tǒng)輸出的不利因素。此信號(hào)既

14、可來自系統(tǒng)內(nèi)部，又可來 自系統(tǒng)外部，前者稱內(nèi)部擾動(dòng)后者稱外部擾動(dòng)_。20.描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中各變量之間相互關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模 型。21 已知自動(dòng)控制系統(tǒng)L（ 3）曲線為:則該系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù):G(s)10010s 1GOC=100。系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有多種，常用的有: 構(gòu)圖、頻率特性等。微分方程傳遞函數(shù)_、_動(dòng)態(tài)結(jié)23.動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)包括：tp、ts、tr、td、（T % N，其中tp、ts、tr、td是階躍響應(yīng)過程的快速性指標(biāo)。（7 % N是時(shí)間響應(yīng)的平穩(wěn)性指標(biāo)。它們描述了 瞬態(tài)響應(yīng)過程，反映了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。穩(wěn)態(tài)誤差描述了穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，反映了穩(wěn)態(tài)性能24.25.函數(shù)f（t）=2t2+3

15、t+1的拉氏變換F（S）431:f+32sss00J3t e1函數(shù)F（s）=s+3的原函數(shù)為f（t）=1026.階系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為2=寸，則系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間ts= 0.8s（%的誤差帶）。27.若系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函 特性G(s) =20s(0. 2s+l)(O. 5s+l)數(shù)為則此系統(tǒng)的幅頻A（3）=，（3）=_。28. 奈氏穩(wěn)定判據(jù)是根據(jù)開環(huán)頻率特性曲線繞（一1, jO）點(diǎn)的情況和S右半平 面上的極點(diǎn)數(shù)一來判別對(duì)應(yīng)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。29. 般可將穩(wěn)態(tài)誤差分為給定穩(wěn)態(tài)誤差及擾動(dòng)穩(wěn)態(tài)誤差。30. PID控制中P、I、D的含義分別是（比例）、（積分）和（微分）。31. 并聯(lián)方框圖的等效傳遞函數(shù)等于

16、各并聯(lián)傳遞函數(shù)之 _和_32. 單位脈沖函數(shù)信號(hào)的拉氏變換式1 33. 系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中有一個(gè)積分環(huán)節(jié)則該系統(tǒng)為I 一型系統(tǒng)。34. 二階系統(tǒng)的諧振峰值與阻尼比有關(guān)。35. 線性系統(tǒng)在零初始條件下輸出量與輸入量的拉氏變換之比，稱該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)36系統(tǒng)輸出由零上升到第一次穿過穩(wěn)態(tài)值所需要的時(shí)間為_上升時(shí)間。37. 二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=4/(s2+2s+4)，其無阻尼自然震蕩頻率 5 = 2,阻尼 比 E =0.5。38. 在水箱水溫控制系統(tǒng)中，受控對(duì)象為 水箱，被控量為水溫。三、判斷題I. 1型系統(tǒng)工程最佳參數(shù)是指先用 K=1/ (2T)或E =0. 707?！?積分或比例積分調(diào)節(jié)器

17、的輸出具有記憶和保持功能。V 3. 閉環(huán)傳遞函數(shù)中積分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)決定了系統(tǒng)的類型。X 4. U型系統(tǒng)的Bode圖幅頻特性曲線中，穿越頻率和開環(huán)增益的值相等。X | 型系統(tǒng)的Bode圖幅頻特性曲線中，穿越頻率和開環(huán)增益的值相等。V .原函數(shù)為f(t)二coswt.則象函數(shù)F (S)=飛 2 0 V(有問題)S2 +W27.G1(S)和G2(S)為串聯(lián)連接則等效后的結(jié)構(gòu)為G1(S) G2(S)oV8 .二階系統(tǒng)在單位階躍信號(hào)作用下當(dāng)-=0時(shí)系統(tǒng)輸出為等幅振蕩。V9. 勞斯判拒判斷系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是特斯方程各項(xiàng)系數(shù)大于零X |10. 穩(wěn)態(tài)誤差為ess pm SEG) VII. 系統(tǒng)輸出超過穩(wěn)態(tài)

18、值達(dá)到第一個(gè)峰值所需的時(shí)間為峰值時(shí)間。V |12. I型系統(tǒng)開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻漸近特性的低頻段斜率為 -40(dB/dec)x13. 一階系統(tǒng)在單位階躍響應(yīng)下ts(5%) =3T V14. 開環(huán)控制的特征是系統(tǒng)有反饋環(huán)節(jié)。X15. 復(fù)合控制有兩種基本形式：即按輸入前饋補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制和按誤差的前饋復(fù) 合控制X16. 自動(dòng)控制系統(tǒng)按照給定量的變化規(guī)律不同分為恒值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng) 和程序控制系統(tǒng)。V17. 比例環(huán)節(jié)的頻率特性相位移 一 =0V18. 直接對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行操作的元件稱為執(zhí)行元件。19. 引出點(diǎn)前移越過一個(gè)方塊圖單元時(shí)，應(yīng)在引出線支路上串聯(lián)越過的方塊圖單元的倒數(shù)。x20.系統(tǒng)開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特

19、性在高頻段的幅值，直接反應(yīng)了對(duì)輸入端高頻干擾信號(hào) 的抑制能力。高頻段的分貝值越低，表明系統(tǒng)的抗干擾能力越強(qiáng)。V |21 諧振峰值Mr反映了系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性。V22. 閉環(huán)幅頻特性出現(xiàn)峰值時(shí)的頻率稱為諧振頻率。它在一定程度上反映了系統(tǒng)的快速性，諧振頻率越大，系統(tǒng)的快速性越好。V 23. 對(duì)于最小相位系統(tǒng)，其閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的充要條件是G(jw) H (jw)曲線不包圍(-1，j0 )點(diǎn)，即丨 G(jw) H (jw )| 1,對(duì)應(yīng)的 Kg1ox24. 對(duì)于最小相位系統(tǒng)，相位裕量：0，相應(yīng)的閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。V25.0型系統(tǒng)開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻漸近特性的低頻段斜率為 -20(dB/dec)oX四簡(jiǎn)答題1 評(píng)價(jià)

20、控制系統(tǒng)的優(yōu)劣的時(shí)域性能指標(biāo)常用的有哪些？每個(gè)指標(biāo)的含義和作用是什么？ 答：最大超調(diào)量：?jiǎn)挝浑A躍輸入時(shí)，響應(yīng)曲線的最大峰值與穩(wěn)態(tài)值之差；反映相對(duì)穩(wěn)定性;調(diào)整時(shí)間：響應(yīng)曲線達(dá)到并一直保持在允許誤差范圍內(nèi)的最短時(shí)間；反映快速性；峰值時(shí)間：響應(yīng)曲線從零時(shí)刻到達(dá)峰值的時(shí)間。反映快速性；上升時(shí)間：響應(yīng)曲線從零時(shí)刻到首次到達(dá)穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間。反映快速性；2. 開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是什么？答：開環(huán)控制系統(tǒng)：是沒有輸出反饋的一類控制系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低，易維修。精度低、 易受干擾。閉環(huán)控制系統(tǒng)：又稱為反饋控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，不易維修。但精度高，抗干擾 能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)特性好。3簡(jiǎn)要論述自

21、動(dòng)控制理論的分類及其研究基礎(chǔ)、研究的方法。答：自動(dòng)控制理論分為“經(jīng)典控制理論”和“現(xiàn)代控制理論”，“經(jīng)典控制理論”以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，以頻率法和根軌跡法為基本方法，“現(xiàn)代控制理論”以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)，4. PID控制器各環(huán)節(jié)的作用是什么？答：PID控制器各環(huán)節(jié)的作用是：(1 )比例環(huán)節(jié)P:成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)，偏差一旦出現(xiàn)，控制器立即 產(chǎn)生控制作用，以便減少偏差，保證系統(tǒng)的快速性。(2) 積分環(huán)節(jié)I :主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的控制精度和無差度。(3) 微分環(huán)節(jié)D :反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)，并能在偏差信號(hào)變得過大之前，在系五分析計(jì)算題第一章自動(dòng)控制的一般概念習(xí)題及答案1-1根據(jù)題1-

22、15圖所示的電動(dòng)機(jī)速度控制系統(tǒng)工作原理圖，完成:畫出系統(tǒng)方框圖。+a+c 0d o-圖-15速度控制系統(tǒng)原理圖(1)系統(tǒng)方框圖如圖解 1-1所示。UT 3 I1 % I1 曲*一爐T放大爲(wèi)|一 |電動(dòng)機(jī)卜廠圖解1-1謹(jǐn)度揑制系統(tǒng)方框圖1-2 圖被控量和給定量，畫出系統(tǒng)方框圖。圖1-17 爐溫自動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖1-17為工業(yè)爐溫自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理圖。分析系統(tǒng)的工作原理，指出被控對(duì)象、解 加熱爐采用電加熱方式運(yùn)行，加熱器所產(chǎn)生的熱量與調(diào)壓器電壓Uc的平方成正比，Uc增高，爐溫就上升，Uc的高低由調(diào)壓器滑動(dòng)觸點(diǎn)的位置所控制，該觸點(diǎn)由可逆轉(zhuǎn)的直流 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。爐子的實(shí)際溫度用熱電偶測(cè)量，輸出電壓U

23、f。Uf作為系統(tǒng)的反饋電壓與給定電壓Ur進(jìn)行比較，得出偏差電壓 Ue，經(jīng)電壓放大器、功率放大器放大成Ua后，作為控制電動(dòng)機(jī)的電樞電壓。在正常情況下，爐溫等于某個(gè)期望值T C,熱電偶的輸出電壓 Uf正好等于給定電壓Ur。此時(shí)，Ue =比-Uf = 0 ,故 =Ua = 0 ,可逆電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)壓器的滑動(dòng)觸點(diǎn)停 留在某個(gè)合適的位置上，使 Uc保持一定的數(shù)值。這時(shí)，爐子散失的熱量正好等于從加熱器 吸取的熱量，形成穩(wěn)定的熱平衡狀態(tài)，溫度保持恒定。當(dāng)爐膛溫度T C由于某種原因突然下降(例如爐門打開造成的熱量流失 )，則出現(xiàn)以下 的控制過程：控制的結(jié)果是使?fàn)t膛溫度回升，直至T C的實(shí)際值等于期望值為止。

24、卓 T T C J T Uf Jt Ue T 5 T Ua T e T Uc T TC 系統(tǒng)中，加熱爐是被控對(duì)象，爐溫是被控量，給定量是由給定電位器設(shè)定的電壓Ur (表征爐溫的希望值)。系統(tǒng)方框圖見圖解1-3。圖解1-3爐溫控制系統(tǒng)方框圈第二章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型習(xí)題及答案2-1試建立圖所示各系統(tǒng)的微分方程。DC(d)解(c)應(yīng)用復(fù)數(shù)阻抗概念可寫出Ur(S)二Ri-CSRi丄I(s) Uc(s)(3)cs(4)l(s)止R2聯(lián)立式(3)、(4),可解得:Uc(s)R2 (1 RCs)R1 R2 R1 R2Cs微分方程為：ducdtR R2CR R2Uc 二dt1oR1Ur(d)由圖解2-1廣

25、Ur(S)=(d)可寫出ARIr(s) IJr(s) lc(sCs(5)lc(s)h = RlR(s)Rlc(s)Cs(6)lCMnr- 八R()c1 IUc(s)=Ic(s)R+r(s) + Ic(s)才 Cs聯(lián)立式(5)、( 6)、(7),消去中間變量lC(S)和Uc(s) R C s 2RCs 1 U?s)R2C2s2 3RCs 12微分方程為 塵 2叫1_dt CR dt C R2-2所示各有源網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)空總。Ur(s)(7)圖解2-1 (d)Ir(s)，可得:2 dur 1 CR dt2 2 UrC R(a)根據(jù)復(fù)數(shù)阻抗概念，可寫出TI-叫0)Uc(s) _R2Ur(S)R1(b

26、)(c)Uc(s) R21C2s(1 + R1C1s)( R2C2s)Ur(S)Ri11 C1sR1C1C2s2Ri11 C1sr2丄CsUc(s)r21CsR2Ur(S) _R1一R1 (1 R2Cs)2-3試用結(jié)構(gòu)圖等效化簡(jiǎn)求圖2-32所示各系統(tǒng)的傳遞函數(shù)C(s)R(s)解（a）原圖=圖解 2-12(a)所以：C( s)G1G2G3G4R(s) 1 G1G2 G3G4 G2G3 G1G2G3G4原圖=圖解 2-12 (b)(b)所以:原圖今圖解2-12 3C(s)G| G2R(s) 1 -G2H所以：C(s)G1G2G3R(s)1 + G1G2 + G2G3 + G1 G?G 3(d)國(guó)解

27、2-12 (d)所以：C(s)G1G2G3 G1G4R(s) 1 G1G2 H1G2G3H 2 G1G2G3 G1G4G4 H 2(e)原圖=圖解 2-12(e)所以：C(s)GgR(s)1 G1G2H1 G2H1 G2G3H22-4已知控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2-34所示，求輸入r(t) =3 1(t)時(shí)系統(tǒng)的輸出C(t)。由圖可得ffU2i L a +2j+ 112-34又有3 R(s):sC (s)-(s+1)(S+3)c(t)二tJ3t=2 - 3e e2-52-6題中各結(jié)構(gòu)圖對(duì)應(yīng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。試用梅遜增益公式求解1條前向通路，3個(gè)回路，有1對(duì)互不接觸回路P1 =G1G2G3G4,：1 =

28、1， L1 = GG，L2 = -G3G4，L3 = -G2G3，： =1 (L| L2 L3) L1L2，C (s)P1 -1G1G2G3G4R(s) 二 1 G1G2 G3G4 G2G3 G1G2G3G4(b) 圖中有2條前向通路，1個(gè)回路P =Gq人 1=1,P2 = -G2,蟲 2=1,L G2H，C(s) _ 只站 + 哄2 _ G1 -G2 R(s) 一 ：1-G2H(c) 圖中有1條前向通路，3個(gè)回路P1 =G1G2G3，1 = 1， L1 = -G1G2，L2 = -G2G3，L3 - -G1G2G3(L1L2L3)，C(s) _ R=1 _G1G2G3R(s) 1 G1G2

29、G2G3 G1G2G3（d）圖中有2條前向通路，5個(gè)回路R 二 G1G2G3,1=1,P2 二 GG，2 =1,L1 = G1G2H 1,L2 = _G2G3 H 2,L3 = -G1G2G3,L4 = _G1G4 ,L5 = -G4H 2,:=(L1 L2L3 L4 L5),C(s) R=i P2l2G22G3 G1G4R(s)-1 G1G2H1 G2G3H 2 GiG2G3 G1G4 G4H 2(e) 圖中有2條前向通路，3個(gè)回路P- = G1G2G3, -1 =1, P2 = G4, =2 匕厶，L1 二-G1G2H 1, L?二-G2H 1, L3 二-GqGbH 2,= 1 -(LL

30、2 L3),C (s) _ P1 + P2 _ P + P1“1 _ G 十G1G2G3R(s)1 G1G2H1 G2H 1 G2G3H 2第三章 線性系統(tǒng)的時(shí)域分析與校正習(xí)題及答案3-1 已知系統(tǒng)脈沖響應(yīng)1 251k(t) =0.0125e試求系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù) G(s)。解 G(S)=L k(t) -0.0 1 2 5(s 1.25)3-2階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3-45所示。要求系統(tǒng)閉環(huán)增益K = 2，調(diào)節(jié)時(shí)間ts乞0.4 s,試確定參數(shù)K1, K2的值。解由結(jié)構(gòu)圖寫出閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)G(s)K1sK1.K1K2ss K1K2令閉環(huán)增益K = 2K2令調(diào)節(jié)時(shí)間K1K20.4，K2sK1K2得：K2

31、得：K1-0.5_15。圖3T5系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖兀tp 二 0.5 s,超調(diào)a_I.5(5 + 0|5 + 1 卜圖A50機(jī)器人位置控制系統(tǒng)2s (1 KiK2)S KiKi,K2值，使系統(tǒng)階躍響應(yīng)的峰值時(shí)間量二 =2%。解依題，系統(tǒng)傳遞函數(shù)為Kis(s +1).Ki(K2S 1)s(s 1) 0.02=0.5、J0.78聯(lián)立求解得丿叭=10k.比較叮（s）分母系數(shù)得k n2 =100l 2 如-1K2 n 0.146 K13-4某典型二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)如圖3-51所示。試確定系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。圏3-51系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)解 依題，系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)形式應(yīng)為K：.：2一 S2 2 nSn2由階躍響

32、應(yīng)曲線有: 1h（：）= !叫（S）r（s）= I% s（s）（2）D(s) 口s5 - 3s4 12s3 24s232 s 48=0Routh :S511232S432448S33 12-24,4332 3一48 = 1630S24 24 -3 16 “d o48一 124S12 16-4 48f02輔助方程12s48 = 0012S24輔助方程求導(dǎo)：24s 二 0聯(lián)立求解得飛=0.404=1.717所以有2不/、2x1.7175.9*(S)222S2 +2 漢 0.404 疋1.717S + 1.7172s2 +1.39s + 2.953-5已知系統(tǒng)的特征方程，試判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并確定在

33、右半(1) D (s)二 s52s42 s34 s2 11s 10=0(2) D (s)= s53s412s324s2 32s 48= 0(3) D (s)= s52s4一 s - 2= 0(4) D (s)= s52s424s348s2 - 25s - 50= 0s平面根的個(gè)數(shù)及純虛根。解（(1)D (s) = s5+ 2s4 + 2s3 +4s2+ 11s+10=0Routh:S512S424S3z6S24z -12/s10S6S010第-列元1素變號(hào)兩次,有 2個(gè)正根。1110s48系統(tǒng)沒有正根。對(duì)輔助方程求解，得到系統(tǒng)一對(duì)虛根S12 =j2。(3) D ( s) = s 2s_s -2

34、 =0Routh:S510S420S380S2-2S16/ ；s0-2第一列元素變號(hào)一次，有-1-2輔助方程2s4-2=0輔助方程求導(dǎo) 8s = 01個(gè)正根；由輔助方程2s4 - 2 = 0可解出:Routh :s5124S4248S3896S224-50S338/3s0-50-2542-50輔助方程 2s 48s -50=0輔助方程求導(dǎo) 8s3 - 96s = 0第一列元素變號(hào)一次，有1個(gè)正根；由輔助方程2s448s2 - 50 = 0 可解出:42s _2 =2(s 1)(s_1)(s j)(s _ j)D(s) =s52s4 -s-2 =(s 2)(s 1)(s-1)(s j)(s- j

35、)(4)D(s)=s5 亠 2s4 亠 24s 亠 48s2 - 25s - 50 = 03-6溫度計(jì)的傳遞函數(shù)為，用其測(cè)量容器內(nèi)的水溫,Ts 1的數(shù)值。若加熱容器使水溫按 10oC/min的速度勻速上升,解法一 依題意，溫度計(jì)閉環(huán)傳遞函數(shù)1min才能顯示出該溫度的 98%問溫度計(jì)的穩(wěn)態(tài)指示誤差有多大？G(s)1Ts 1由一階系統(tǒng)階躍響應(yīng)特性可知：h(4T) =98。，因此有4T =1 min，得出T =0.25 min 。視溫度計(jì)為單位反饋系統(tǒng)，則開環(huán)傳遞函數(shù)為K =1 Tv 二 1用靜態(tài)誤差系數(shù)法，當(dāng)r(t) =10 t時(shí)，ess二10 =10T =2.5 C。K解法依題意，系統(tǒng)誤差定義為

36、 e(t)二r(t) c(t)，應(yīng)有R(s) R(s)1Ts 1TsTs 1ess =螞 s e(s) R(s)=四TssTs 110 =10T =2.5 Cs3-7單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為25G(s) = s(s 5)(1) 求各靜態(tài)誤差系數(shù)和r(t) = 1 2t 0.5t2時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差ess；解(1)G(s)=-s(s+5)-K =5v = 125Kp=lim G(s) = lims J0S0ods(s 5)KvKa25=lim sG(s) = lim5s 0s )0 s . 525sG(s) = lim0二 lim s2s )0r1(t) =1(t)時(shí),ess1r2 (t) = 2

37、t 時(shí),“(t) =0.5t2 時(shí),1 Kp A2Kv5A1Ka0ess2ess3二 0.41 =0由疊加原理a =a 十 a 十a(chǎn) =ss ss1 ss2 ss3第四章 線性系統(tǒng)的頻域分析與校正習(xí)題與解答4-1試求題圖（a）、（b）網(wǎng)絡(luò)的頻率特性。UcRiu-JR2uc(b)R-C網(wǎng)絡(luò)（a）依圖:Uc(s)R2Ur(S)R2RiscSis 1)Tis 1（b）依圖:K1 二R2R R2* 三 1 = R1CGa(j )Uc(s)Ur(s)R1 SCUc(j )_Ur(j )R1 R2sCR2 p . R-i R2CR-iR2j - R1R2C2s 1T2S 1R1R2CR1二 R2C= (R

38、R2)CQ(1 j 1 )1 jGb(j )Uc(j ) _Ur(j )1 j R2C_ 1 j 2 1 j (R R2)C1 jT2 -4-2若系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)h(t) =1 -1.8et 0.8e*(t 一 0)試求系統(tǒng)頻率特性。C(s)1 1.8 0.8s s 4 s 936s(s 4)( s 9)1R(s) 一sC(s)R(s)八（s）36(s 4)(s 9)4-3繪制下列傳遞函數(shù)的幅相曲線:(1)G(s)二K/s頻率特性為M )36(jo +4)(j +9)2G(s) -K/sG(s)二 K/s3(1):=0,G(j0)G(jo) =0JIC)=2幅頻特性如圖解5-4(a)。K(77

39、(2) G(j)Ka)2 aaG(j0)G(j) =0GLJ何申()=幅頻特性如圖解5-4(b)。 G(j )KK礙33e 2()3.3圖解5-4G(j0)T 旳,G(j) =0*=子幅頻特性如圖解5-4(c)。4-4繪制下列傳遞函數(shù)的漸近對(duì)數(shù)幅頻特性曲線。(1)G(s)G(s)G(s)G(s)G(s)2(2s 1)(8s 1)200s2(s 1)(10s 1)40(s 0.5) s(s 0.2)(s2 s 1) 20(3s + 1) s2(6s 1)(s2 4s 25)(10s 1)8(s + 0.1)s(s2 s 1)(s2 4s 25)(1)G(s)2(2s 1)(8s 1)Bade D

40、iagram二 IJ !I _ i- r ri-!- -r! t-tt 1 i -y!iI tl I I b il h IIh I I b d I d II1十10D10 10 10Fr&qushey圖解（1） Bode圖M1M MtNyquist 圖G(s)=2002s (s 1)(10s 1)Bode Dbooi1 應(yīng)血-1 - -卜卜”卜卜h hI!418 ii* i- -i -i i i !TTrrrrrri-I-iI8ii -III-IIIflI-I-:! :M H；:屮申 i * r- - r -T r F!I- - - - -I III ri! a a I t daI I b a

41、 ri fc -i* 忸e + -i r s I a 14:t i : Mt! :S E ：；：F F B I E I fl yvnTrrh h !k：-!舟復(fù)Eade Diagramii u|u ii n 11ii i p | n u 11iii (I | i 11 .J斗卜話出汁畀耦昇戰(zhàn)!I 4I4 4-11!II ! I III*FII I I-J- -i- Ji-k t-r i-!-：-：-：!-i-；-；-；-：-rt11101a1Frequane (radsecJ ID*Nyquist 圖(5)S/.V8(s 0.1)s 1)(s24s 25)s(s25Q0.8 125宀舊二 aD

42、EUBnsBode DiagramO-360-1i1Q101010Frequency (radfeec)L.LLkL，QI； Q3!D35 Q3圖解（4）Bode圖Nyquist 圖（a）、（b）和（c）所示。要求:圖解（5） Bode圖4-5三個(gè)最小相角系統(tǒng)傳遞函數(shù)的近似對(duì)數(shù)幅頻特性曲線分別如圖（1）寫出對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)；（2）概略繪制對(duì)應(yīng)的對(duì)數(shù)相頻特性曲線。依圖可寫出:G(s)_K1)(衛(wèi)1) 1 2其中參數(shù)：20lg K =L( ) =40db, K =100則:G(s)二1001(s 1)(s 1)十 2Bade Dvagrmn SO-5Ds.1:一噩茁皿尉護(hù)尉罰II4 I-十wI11J IIBFid TbitlwBi-.1-1:;:ME尉4心M- I * m I toil I J J J I hlU-ID斗Pw10110ioi(rio1Frequency (rfldec)F十村丹! t J：!：3W-44|H|:;!3 E : !2：!2L:1 !：!J: 1 J3J!33 ! ：1!：1: I !1：圖解（a）Bode圖a4u恤RMiNyquist 圖(b)依圖可寫出G(s)s丄K