山東自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)期末復(fù)習(xí)題

1、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(shuō)明，兩個(gè)不同的作用量同時(shí)作用于一個(gè)系統(tǒng)時(shí)的響應(yīng)，等于（兩作用量單獨(dú)作用的響應(yīng)之和）。2、 連續(xù)LTI系統(tǒng)的時(shí)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(yùn)算性）等。3、控制系統(tǒng)的分析和綜合方法主要有（頻域法），時(shí)域法，根軌跡法等。3、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型可以相互轉(zhuǎn)化。由微分方程得到傳遞函數(shù)通過(guò)（拉氏）變換實(shí)現(xiàn)。由傳遞函數(shù)到頻率特性通過(guò)（將S替換為j 3）實(shí)現(xiàn)。4、 離散系統(tǒng)的主要數(shù)學(xué)模型是 （差分方程）和脈沖傳遞函數(shù)，由前者得到后者通過(guò)（Z）變換實(shí)現(xiàn).5、 自控系統(tǒng)的主要組

2、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(duì)象）和（檢測(cè)元件）等。系統(tǒng)中的作用量主要有（給定量）、（擾動(dòng)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(dòng)態(tài)性能）。對(duì)系統(tǒng)性能的要求如用三個(gè) 字描述便是（穩(wěn)）、（準(zhǔn)八（快）。7、自控系統(tǒng)按是否設(shè)有反饋環(huán)節(jié)分為（開(kāi)環(huán)）系統(tǒng)和（閉環(huán)）系統(tǒng)；按系統(tǒng)中作用量隨時(shí)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(dòng)）系統(tǒng)。8、 反饋有（正）負(fù)之分，又有軟（硬）之分。取某量的負(fù)反饋會(huì)使該量趨于（穩(wěn)定）。軟反饋只在（動(dòng)態(tài)） 過(guò)程起作用。9、 常用反饋根據(jù)性質(zhì)不同可分為

3、兩種：（正反饋）和（負(fù)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(fù)）反饋。要使系統(tǒng)穩(wěn)定必須使用（負(fù)反饋）。要使動(dòng)態(tài)過(guò)程穩(wěn)定可考慮使用（軟）反饋。10、 系統(tǒng)的輸入量是指（來(lái)自系統(tǒng)之外的作用量）。一般輸入量有兩種：（給定）和擾動(dòng)量。后者按來(lái)源不同又可分為（外擾動(dòng)）和（內(nèi)擾動(dòng)）。11、 系統(tǒng)的絕對(duì)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(fù) 實(shí)部）即位于（復(fù)平面左側(cè)）。12、 系統(tǒng)穩(wěn)定性概念包括兩個(gè)方面：絕對(duì)穩(wěn)定性和（相對(duì)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）。13、 描述系統(tǒng)穩(wěn)定性的常用指標(biāo)是（

4、相位穩(wěn)定裕量）。該指標(biāo)越（大），系統(tǒng)的穩(wěn)定性越好。實(shí)際系統(tǒng)一般 要求其范圍在（30°） （60° ）以內(nèi)。14、 代數(shù)判據(jù)說(shuō)明，判定系統(tǒng)穩(wěn)定性可通過(guò)對(duì)特征方程的系數(shù)的分析實(shí)現(xiàn)若系統(tǒng)穩(wěn)定則特征方程系數(shù)應(yīng)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)的個(gè)數(shù)）。型越高，穩(wěn)態(tài)性能越（好），但穩(wěn)定性越（差）。16、 系統(tǒng)的型是指（前向通道中所含積分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)）。型越低，穩(wěn)態(tài)性能越（差），但穩(wěn)定性越（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(wú)靜差）系統(tǒng)。18、 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度主要取決于（系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益）和（系統(tǒng)的型）,

5、如用頻域分析，這主要取決于幅頻特性的（低） 頻段19、二階最佳阻尼比E =（ 0.707 ）。二階最佳設(shè)計(jì)的含義是（當(dāng)阻尼比為最佳時(shí)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的綜合性能最好）.20、 校正是指系統(tǒng)固有特性不滿足性能指標(biāo)要求時(shí)，通過(guò)增加（校正裝置），改變（系統(tǒng)零、極點(diǎn)分布） ， 改善（系統(tǒng)性能）的過(guò)程。21、 校正裝置按相位特征可分為（滯后）校正、（超前）校正、 （滯后 - 超前）校正三種。21、系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)中， （最大超調(diào)量）用于描述平穩(wěn)性， （調(diào)整時(shí)間）用于描述快速性。22、LTI 離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是所有閉環(huán)特征根均位于（ Z 平面單位圓內(nèi)） 。單位圓是（穩(wěn)定）邊界。23、 若連續(xù)信號(hào)頻率3W3 m

6、,則要不失真地復(fù)現(xiàn)原信號(hào)，采樣頻率3S應(yīng)滿足（3 S> 2 3 m ）。24、伯德第一定理說(shuō)明 , 要使系統(tǒng)具有較好穩(wěn)定性 , 穿越頻率應(yīng)位于斜率為 （-20db/dec 的頻段 ）。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（2）或（ 5）以內(nèi)。26、 采用拉氏變換,可將系統(tǒng)的（微分）方程轉(zhuǎn)換成（S 域）方程求解。27、 控制系統(tǒng)的分析和綜合方法有（頻域法）,時(shí)域法, （根軌跡法） ,狀態(tài)空間法等。28、 當(dāng)K>0時(shí)，0型系統(tǒng)的奈氏圖始于（正實(shí)軸）的有限值處。29、 比例環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻特性L（3）=（20lgK dB ）。30、 閉環(huán)頻率特性的性能指標(biāo)有（諧振峰值 ）,

7、（諧振頻率 ）和頻帶寬度3 b。31、 如果根軌跡位于實(shí)軸上兩個(gè)相鄰的開(kāi)環(huán)零點(diǎn)之間,那么這兩個(gè)零點(diǎn)之間必定存在（根軌跡）。32、 超前校正裝置的奈氏曲線為一個(gè)（半圓）。33、在給定時(shí)刻 t ,狀態(tài)向量 X（t） 在狀態(tài)空間中是 。34、 某系統(tǒng)的特征方程為： 3s4+10S3+5S2+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（每小題 1分，共10分）正確者在題后括號(hào)內(nèi)填“ T”，錯(cuò)誤者填“ F”。1 、閉環(huán)控制系統(tǒng)通常比開(kāi)環(huán)系統(tǒng)精確。（ T）2、 反饋有時(shí)用于提高控制系統(tǒng)的精度。（ T）3、 如果開(kāi)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

8、素均為負(fù),則相應(yīng)的方程至少有一個(gè)根不在復(fù)左半平面。（ F）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(shí)間系統(tǒng)的特征方程為s3-s2+5s+10=0,則系統(tǒng)不穩(wěn)定，因?yàn)榉匠讨泻幸粋€(gè)負(fù)系數(shù)。（T）7、 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的特征方程為s3+ 5s2+4=0,則系統(tǒng)不穩(wěn)定，因?yàn)榉匠讨杏幸粋€(gè)零系數(shù)項(xiàng)。（T）8、 當(dāng)勞斯表在正常結(jié)束前有全零行,則系統(tǒng)有根在復(fù)平面虛軸上。（ T）9、單位反饋系統(tǒng)類型為 II ,在階躍輸入或斜坡輸入下系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為 0. （ T）10、 對(duì)于典型二階系統(tǒng),無(wú)阻尼自然振蕩頻率3n 變化時(shí),輸出的最大超調(diào)量不變。（ T）11、

9、增大無(wú)阻尼自然振蕩頻率3n 通常會(huì)縮短階躍響應(yīng)的上升時(shí)間。（T）12、 增大無(wú)阻尼自然振蕩頻率3n 通常會(huì)縮短階躍響應(yīng)的調(diào)整時(shí)間。（T）13、 在單位反饋系統(tǒng)前向通道傳遞函數(shù)中增加一個(gè)零點(diǎn),通常會(huì)增大系統(tǒng)阻尼, 從而使系統(tǒng)超調(diào)減小。（ T）14、 根軌跡漸近線的交角一定在實(shí)軸上。（ T）15、 S平面上根軌跡與虛軸的交點(diǎn)可以通過(guò)特征方程的勞斯表輔助方程求得。（T） 16、頻率為3的正弦信號(hào)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(duì)于典型二階系統(tǒng)，諧振頻率 Mr僅與阻尼比E有關(guān)。（T）18、 在開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)中增加一個(gè)零點(diǎn)總是增加閉環(huán)系統(tǒng)的帶寬。（T）在開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)中增加一個(gè)極

10、點(diǎn)的一般影響是在減小帶寬的同時(shí)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（T）19、 對(duì)于最小相位系統(tǒng)當(dāng)相位裕量v為負(fù)時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)總是不穩(wěn)定的。（T）20、 穿越頻率是在該頻率處L（ 3）= 0dB。（ F）21、 截止頻率是在該頻率處L（ 3）= 0dB。（T）22、增益裕量在穿越頻率3 x處測(cè)量。（T）23、相位裕量在截止頻率3 c處測(cè)量。（T）24、 一階相位超前控制器所能取得的最大超前角為90°。（T）25、 相位超前校正的控制目標(biāo)是使最大相位”m超前于未校正 Gk（j 3）的幅值等于-101 na處對(duì)應(yīng)的頻率, 其中a是超前校正控制器的增益。（T）26、 系統(tǒng)開(kāi)環(huán)穩(wěn)定閉環(huán)一定穩(wěn)定。（F）27、 系

11、統(tǒng)開(kāi)環(huán)不穩(wěn)定閉環(huán)一定不穩(wěn)定（F）三、選擇題（每小題 2分，共20分）1、 奈氏圖使用（AB）,伯德圖使用（D）。A、極坐標(biāo)；B、復(fù)數(shù)坐標(biāo)；C、對(duì)數(shù)坐標(biāo)；D半對(duì)數(shù)坐標(biāo)。2、 伯德第一定理要求穿越頻率3c附近線段 斜率應(yīng)為（A） DB/DeaA、一 20, B、一 40, C、+40, D、+20。3、以下對(duì)控制系統(tǒng)的描述正確的是：（A C D ）A、各性能指標(biāo)的要求間往往相互矛盾，必須兼顧；B確定性能指標(biāo)時(shí)要求越高越好；C希望最大超調(diào)量小一點(diǎn)，振蕩次數(shù)少一點(diǎn)，調(diào)整時(shí)間少一點(diǎn)，穩(wěn)態(tài)誤差小一點(diǎn)。D慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)越大，對(duì)系統(tǒng)的快速性和穩(wěn)定性越不利；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。

12、4、在工程上，穩(wěn)定系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程可用（AD表示。A減幅振蕩，B等幅振蕩，C、增幅振蕩，D單調(diào)函數(shù)5、臨界穩(wěn)定的過(guò)渡過(guò)程可用 （B）表示.A減幅振蕩，B等幅振蕩，C、增幅振蕩，D單調(diào)函數(shù)6、在工程上，不穩(wěn)定系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程可用（ BCD表示。A、減幅振蕩；B、等幅振蕩；C增幅振蕩；D單調(diào)函數(shù)。:A、絕對(duì)穩(wěn)定；B絕對(duì)不穩(wěn)定；C、臨&說(shuō)明下列奈氏圖所示閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性特征（已知開(kāi)環(huán)穩(wěn)定）:A、絕對(duì)穩(wěn)定；B絕對(duì)不穩(wěn)定；C、臨7、說(shuō)明下列奈氏圖所示閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性特征（已知開(kāi)環(huán)穩(wěn)定）:A、絕對(duì)穩(wěn)定；B絕對(duì)不穩(wěn)定；C、臨9、說(shuō)明下列奈氏圖所示閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性特征（已知開(kāi)環(huán)穩(wěn)定）界穩(wěn)定。(1)(A)1

13、0、對(duì)于欠阻尼二階系統(tǒng)：（B D）A、當(dāng)E保持不變時(shí)，3n越大，系統(tǒng)的超調(diào)量b越大。B當(dāng)E保持不變時(shí)，3n越大，系統(tǒng)的調(diào)整時(shí)間 ts越小。C當(dāng)3 n不變時(shí)，阻尼比E越大，系統(tǒng)的調(diào)整時(shí)間ts越小。D當(dāng)3 n不變時(shí)，阻尼比E越大，系統(tǒng)的超調(diào)量b越小。11、對(duì)于欠阻尼二階系統(tǒng)，下列描述錯(cuò)誤的是（A B C ）A、當(dāng)E保持不變時(shí)，3 n越大，系統(tǒng)的超調(diào)量b越大。B當(dāng)E保持不變時(shí)，3 n越大，系統(tǒng)的調(diào)整時(shí)間 ts越大。C當(dāng)3 n不變時(shí)，阻尼比E越大，系統(tǒng)的調(diào)整時(shí)間ts越大。D當(dāng)3 n不變時(shí)，阻尼比E越大，系統(tǒng)的超調(diào)量b越小。12、 對(duì)線性定常的負(fù)反饋控制系統(tǒng)：（A B D）A、它的傳遞函數(shù)與外輸入信號(hào)無(wú)

14、關(guān)。B、它的穩(wěn)定性與外輸入信號(hào)無(wú)關(guān)。C、它的穩(wěn)態(tài)誤差與外輸入信號(hào)無(wú)關(guān)。D它的特征方程是唯一的。E、為了達(dá)到某一性能指標(biāo)，校正裝置是唯一的。13、系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益 K增大，則一般系統(tǒng)（B D F ）。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(xiàn)、快速性變好14、 將下列判斷中正確者的編號(hào)填入題后括號(hào)（D）。A、如果系統(tǒng)開(kāi)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(kāi)環(huán)一定穩(wěn)定；C、如果系統(tǒng)開(kāi)環(huán)穩(wěn)定，則閉環(huán)穩(wěn)定的條件是閉環(huán)奈氏曲線不包圍（-1,j0）點(diǎn)；D如果系統(tǒng)開(kāi)環(huán)穩(wěn)定，則閉環(huán)穩(wěn)定的條件是開(kāi)環(huán)奈氏曲線不包圍（-1,j0）點(diǎn)。15、 下面對(duì)于典型二階系統(tǒng)的描述

15、正確的有：（ACD。A、結(jié)構(gòu)參數(shù)有兩個(gè)：E和T （或3n）； B、結(jié)構(gòu)參數(shù)只有一個(gè)：T; C、二階最佳要求阻尼比為 ;2D絕對(duì)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（C F），相位滯后校正（B E），相位滯后-超前校正（D），相位不變（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、GCSTlS 1 ,TiV T2；F、GC STlS1 ,T1>T2。T2S 1T2S 117、 當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能不佳時(shí)，一般可采用以下措施改善：（AC）A、提高開(kāi)環(huán)增益，B減小開(kāi)環(huán)增益，C增加積分環(huán)節(jié)，D采用PI校正。18、 下面對(duì)離散系統(tǒng)的描述正確的是：（C D）

16、。A、系統(tǒng)中所有信號(hào)均為連續(xù)信號(hào)；B系統(tǒng)中所有信號(hào)均為離散信號(hào)；C系統(tǒng)中的信號(hào)既有離散的又有連續(xù)的；D離散系統(tǒng)的基本數(shù)學(xué)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(fù)平面左側(cè).B、復(fù)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(fù)平面左側(cè).B、復(fù)平面右側(cè).C、單位圓以內(nèi).D、單位圓以外.21、當(dāng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能不佳時(shí)，可考慮以下改善措施（A B C ）。A、增大阻尼比以減小超調(diào)；B、增大開(kāi)環(huán)增益 K以減小Ts ；C、為減小Ts可以增大3 n和E; D為減小Ts可以減小3 n和E22、二階振蕩環(huán)節(jié)

17、對(duì)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(duì)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(duì)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、0 25、在各種校正方式中，（B ）是最常見(jiàn)的一種，常加在系統(tǒng)中能量最小的地方。A、并聯(lián)校正；B串聯(lián)校正；C、局部反饋校正； D、前饋校正。26、已知一個(gè)3階系統(tǒng)的勞斯表前兩行為：S3 2 2S2 4 4則以下答案正確者為（B ）。A、方程有一個(gè)根在右半

18、復(fù)平面上。B方程有兩個(gè)根在虛軸上，分別為S12=± j,第三個(gè)根在復(fù)左半平面。C方程有兩個(gè)根在虛軸上，分別為S12=± 2j,第三個(gè)根在復(fù)左半平面。D方程有兩個(gè)根在虛軸上，分別為S12=± 2j,第三個(gè)根在復(fù)右半平面。27、設(shè)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為s(s 1)(s 5)，要使系統(tǒng)穩(wěn)定，K值的取值范圍為（D）。A.K>0B.K<40C.0<K<40D.0<K<307Ui.(1)三、第1題求系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)，第2題求系統(tǒng)輸出C(S)(10分)1、(3)1、下圖為一調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，要求：(15 分)1、( 1 )0(S)=(GG G3

19、)G1 (GGGJGJH(2)0 (S)= UO廻Ui(s)(R2 +1/C1S)R3R2 + 1/C1S+ R3R0R3 (R2C1S + 1)R0 (R2 + R3)C1S+1(3) G(s)= (1 G3)G11 + G1G2 + G，Gk(S)0 (S)=R(s) 1 + Gk(S)G1G2G32、( 1) C(S)=123 R(S) +1 + G1G 2G 3HG31 + G1G2G3HD(S) (15 分)10(0.1S + 1)0.1(0.1S + 1)(2) C(S)= R(S) + 1 D(S)1.1S + 11.1S + 1四、系統(tǒng)定性分析主反饋是轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，起穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的作

20、用；局部反饋是截止電流負(fù)反饋，當(dāng)電流超過(guò)允許電流時(shí), 迅速降下來(lái)。（2）用順序圖說(shuō)明當(dāng)負(fù)載 Mz突然減小時(shí)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程。Mfznu J使電流UkUdn Jt e ?t i d J>>>> n J一直調(diào)整到 u= 0,轉(zhuǎn)速n穩(wěn)定為止。uf 咕七片-Uct f udf 討 fi直到T護(hù)T調(diào)整過(guò)程才結(jié)束（3）系統(tǒng)有無(wú)靜差？為什么？系統(tǒng)無(wú)靜差？因該系統(tǒng)采用 PI調(diào)節(jié)器，為一型系統(tǒng)；又該系統(tǒng)的輸入信號(hào)一般為階躍信號(hào) 系統(tǒng)靜差為零四、1下圖為一調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，要求：（15分）.由誤差理論知該1、畫(huà)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a、B）2、用順

21、序圖說(shuō)明當(dāng)負(fù)載 Mfz突然增大時(shí)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程。3、系統(tǒng)有無(wú)靜差？為什么？如有靜差，可以采用什么措施消除之?主反饋是轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，起穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的作用；局部反饋是截止電流負(fù)反饋，當(dāng)電流超過(guò)允許電流時(shí)，使電流迅速降下來(lái)。2、用彰岸嘰蘭討車*4I Uf 口uf f Ucj'Tf Ud I af -T eiII直到Tkljj調(diào)整過(guò)程才結(jié)東3、系統(tǒng)無(wú)靜差。因該系統(tǒng)采用PI調(diào)節(jié)器，為一型系統(tǒng)；又該系統(tǒng)的輸入信號(hào)一般為階躍信號(hào).由誤差理論知該系統(tǒng)靜差為零四、2位置隨動(dòng)系統(tǒng)組成示意圖如下圖所示。要求： （15分）1、畫(huà)出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。2、 用順序圖說(shuō)明當(dāng)給定角度Br增大時(shí)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程。3、若放大

22、器為比例型，系統(tǒng)有無(wú)靜差？為什么？如有靜差，可以采用什么措施消除之？8rt上 pH亦直到R二R y訓(xùn)荃過(guò)程才結(jié)束3. 系統(tǒng)有靜差。因該系統(tǒng)采用 P調(diào)節(jié)器，為0型系統(tǒng)；又該系統(tǒng)的輸入信號(hào)一般為階躍信號(hào)即一階由誤差理論知該系統(tǒng)靜差不為零4. 如有靜差，可通過(guò)提高系統(tǒng)的型，如將P調(diào)節(jié)器改為PI調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差。四.3水位控制系統(tǒng)如下圖所示。要求（15分）1、畫(huà)出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。2、 用順序圖說(shuō)明當(dāng)用戶用水量Q2突然增大時(shí)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程，并說(shuō)明為什么負(fù)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(wú)靜差？為什么？如有靜差，可以采用什么措施消除之?Q22.Q才一H 警航Hmf Qlf+f

23、I亙劃比冊(cè)時(shí)據(jù)整過(guò)程才結(jié)柬由以上分析可知，負(fù)反饋控制是通過(guò)反饋量與給定量之間形成偏差才能實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程使系統(tǒng)最終達(dá)到穩(wěn)定 且偏差為零后系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)控制失去作用因此負(fù)反饋控制又稱為偏差控制 3.系統(tǒng)有靜差。因該系統(tǒng)采用P調(diào)節(jié)器，為0型系統(tǒng)；又該系統(tǒng)的輸入信號(hào)一般為階躍信號(hào)即一階信號(hào)誤差理論知該系統(tǒng)靜差不為零如有靜差，可通過(guò)提高系統(tǒng)的型，如將P調(diào)節(jié)器改為PI調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差五、1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。（2）判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解:(1) G(S)=100S(0.01S + 1)伯德圖略。該系統(tǒng)為典I系統(tǒng)3c=100rad/s.1相位裕量丫 二(3

24、 c) = 180° -90 ° -tg - T3 c=90° -45 ° =45（2）丫= 45°> 0故系統(tǒng)穩(wěn)定又45 °> （30 ° ,60 ° ）故系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性足夠好.2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖，要求： （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.（3）若穩(wěn)定性不佳可如何校正解：（1）伯德圖略G(S)=S(0.03S1)3 c=57.73rad/s.1相位裕量丫 二(3 c) = 180° -90 ° -tg - T3 c=90° -89 

25、6; =1 °(2) 判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。丫= 1°> 0故系統(tǒng)穩(wěn)定；又1 °v (30 ° ,60 ° )故系統(tǒng)相對(duì)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K;2.增加PD校正環(huán)節(jié).五、5.1、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(已知 arctg0.3=63 °)。100解：G(S)=，該系統(tǒng)為典I系統(tǒng)，3 c =100rad/dec 。S (0.003S+1)波德圖O1Y= 180° +Q ( 3 c) = 180° -90 ° -

26、 tg - 0.003 X3 c =90 ° -632、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。丫 = 27 °> 0故系統(tǒng)穩(wěn)定；又27 °(30 ° ,60 ° )故系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性不夠好 改善穩(wěn)定性，可有兩種思路：一是適當(dāng)減小開(kāi)環(huán)增益 正環(huán)節(jié)。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。=27K;二是增加校正環(huán)節(jié)如增加比例微分環(huán)節(jié)或超前校解：G(S)=，該系統(tǒng)為典I系統(tǒng)，3 c =10rad/dec 。S(0.1S + 1)波德圖略1Y= 180° +Q ( 3 c) = 18

27、0° -90 ° - tg - 0.1 X3 c =90° -45 ° =45°2、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。丫 = 45 °> 0故系統(tǒng)穩(wěn)定；又45 ° (30 ° ,60 ° )故系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性足夠好.K;二是增加校正環(huán)節(jié)，如若系統(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(dāng)減小開(kāi)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(wèn)系統(tǒng)的型是多少?(2)R(s) =D (s) =1/S，問(wèn)系統(tǒng)的 essr和essd各為多少?S(T1S+1)解：(

28、1)對(duì)R(S),系統(tǒng)為n型；對(duì)D(S),系統(tǒng)為I型(2) essr=0,essd=1/K i.七、已知最小相位系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如圖所示。請(qǐng)寫(xiě)出系統(tǒng)開(kāi)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)解:G(S)=100(0.1S + 1)2S (0.01S+1)3 c=10rad/s,y= 180o + ( c) = 180o 90o x2 + tg 2、essr=0,essd=1/K0.1x10 tg 10.01 x10=45°-5.7 °=39.3 ° > 0 故系統(tǒng)穩(wěn)定;又39.3 ° (30 ° ,60 ° )故

29、系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性足夠好。六、1已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖：(10分)1. 問(wèn)系統(tǒng)的型是多少？2. 設(shè)R (s) =D (s) =1/S，問(wèn)系統(tǒng)的 essr和essd各為多少? 解：1.對(duì)R(S),系統(tǒng)為n型；對(duì)D(S),系統(tǒng)為I型.六.2控制系統(tǒng)如圖4.1所示.已知r(t)=1(t),n(t)=0.1x 1(t),確定系統(tǒng)的型，并求穩(wěn)態(tài)誤差。n(t)200c(t)fc圖4.1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖對(duì)r(t),系統(tǒng)為I型；對(duì)n(t),系統(tǒng)為0型.S 1 S 1 ess=essr+esTin d R(S)+linN (S)KKS 0S 0=linS11/s+linS010.1/s=0+0.1=0.1(10 分)20

30、0 1七、1、已知最小相位系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如圖所示。請(qǐng)寫(xiě)出系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，求系統(tǒng)相位裕量并判G(S)=2解：g(S)=100(S 1)該系統(tǒng)為典n系統(tǒng).S (0.01S 1)1 13 c=10rad/dec, 丫= 180°+(« c) = 180° -90 ° *2+tg - T1 « c- tg - T2« c=84.2 ° -5.7 ° =78.5 °Y= 78.5 °> 0故系統(tǒng)穩(wěn)定；又78.5 ° > (30 ° ,60 ° )故系統(tǒng)相對(duì)

31、穩(wěn)定性足夠好.(10分)2、已知最小相位系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如圖所示。請(qǐng)寫(xiě)出系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，求系統(tǒng)相位裕量并判斷系解:10(0.1S+1)2S (0.01S+1)3 c = . 10 rad/dec, 丫= 180°+(3 c) = 180° -90 ° *2+2tg -1T1 3 c- tg -1T2® c =35.1 ° -1.8 ° =33.3G(S)=8.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3.1 所示,已知傳遞函數(shù)為G(S)=.今欲用加負(fù)反饋的辦法0.2S 1,將調(diào)整時(shí)間ts丫= 33.3 °> 0故系統(tǒng)穩(wěn)定；又33.3 &#

32、176; (30 ° ,60 ° )故系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性足夠好.(10分)3、已知最小相位系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如圖所示。請(qǐng)寫(xiě)出系統(tǒng)開(kāi)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 arctg 仁45 ° ,arctg10=84 ° )解:1000(0.1S+1)2S (0.01S+1)-1 -1*2+tg 0.1 3 c- tg 0.01 3 c3 c =100rad/dec, 丫 = 180°+(« c) = 180° -90 =84° -45 ° =39°Y= 39 °

33、> 0故系統(tǒng)穩(wěn)定；又39 ° (30 ° ,60 ° )故系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性足夠好.(10分)八、線性系統(tǒng)時(shí)域分析調(diào)整為原來(lái)的0.1倍,并保證總的放大倍數(shù)不變.試確定參數(shù)Kh和K).R(SC(S)wKo'一r圖8.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖解：校正后傳遞函數(shù)為10K°/(1 10KJ0.2/(1 10Kh)s 1由題意可列方程如下：1/(1+10Kh)=0.110K°/(1+10K h)=10解得 K0=10;Kh=0.9.18.2溫度計(jì)是一階系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)(S)=,用其測(cè)量容器內(nèi)水溫,1min才能顯示出該溫度的98%TS 1的數(shù)值.若加熱容器使

34、水溫按10C / min的速度均勻上升，問(wèn)溫度計(jì)的穩(wěn)態(tài)指示誤差為多少？解：由已知條件，4T=1mi n,t=1/4mi n.溫度計(jì)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)可寫(xiě)為G(S)=1/ TS=4/S,為I型系統(tǒng)當(dāng)輸入為等速度信號(hào)R(S)=10/S 2時(shí)，essr=noskii i-R(s)=lin Sr1Q/S=25c.s o 48. 3設(shè)電子心律起搏器系統(tǒng)如圖 8.2所示，其中模仿心臟的傳遞函數(shù)相當(dāng)于一純積分器。 最佳響應(yīng)，問(wèn)起搏器的增益K為多少？若三=0.5對(duì)應(yīng)K1C0.05-8：+1電干赴搏器心臟圖8.2電子心律起搏器系統(tǒng)G(S)=KS(0.05S 1)20KS(S 20)2nS(S 2 n)2由已知條

35、件可得： n =20 K(1),2 Z® n=20(2),Z =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)*K1、已知反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)，請(qǐng)繪制系統(tǒng)的概略根軌跡圖，并說(shuō)明零s(s 1)( s 2)點(diǎn)、極點(diǎn)、分支數(shù)、漸近線、與虛軸交點(diǎn)等特征。 解: ( 1)根軌跡起于開(kāi)環(huán)極點(diǎn) 0, 1, 2,(2)分支數(shù)n = 3，漸進(jìn)線與實(shí)軸交點(diǎn)處坐標(biāo)說(shuō)明系統(tǒng)穩(wěn)定性。 終于開(kāi)環(huán)零點(diǎn)(為三個(gè)無(wú)限零點(diǎn))0 1 2 d1，夾角a(2k1)o o180o, 60o；3(3)與虛軸交點(diǎn)：閉環(huán)特征方程s3 3s22sk* = 0 將 s j* 2代入可得實(shí)

36、部方程：k -3 3 =0,虛部方*KC = 6程:系統(tǒng)穩(wěn)定;3 -2 3 =0,解得 C*Kc=6時(shí)系統(tǒng)臨界穩(wěn)定;Kc >6時(shí)系統(tǒng)不穩(wěn)定。2、已知某單位負(fù)反饋系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為kG(s)閒，請(qǐng)繪制系統(tǒng)的概略根軌跡圖，并說(shuō)明零點(diǎn)、(10 分)極點(diǎn)、實(shí)軸上根軌跡、分支數(shù)、漸近線等特征。說(shuō)明系統(tǒng)穩(wěn)定性。解：(1)根軌跡起于開(kāi)環(huán)極點(diǎn) 0, 0, 1,終于開(kāi)環(huán)零點(diǎn)(為三個(gè)無(wú)限零點(diǎn))實(shí)軸上根軌跡(g,1)分支數(shù)n = 3，漸進(jìn)線與實(shí)軸交點(diǎn)處坐標(biāo)a 0_11，夾角a (2kX 18O0 60° ;333'概略根軌跡如圖：由根軌跡可見(jiàn)，系統(tǒng)不穩(wěn)定。3、某系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下，(1)畫(huà)出開(kāi)環(huán)奈氏曲線，并用奈氏判據(jù)說(shuō)明閉環(huán)穩(wěn)定性；(2)畫(huà)出開(kāi)環(huán)伯德圖,并求截止頻率3 c； (2)求相位裕量，并分析系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性.(16分)由圖可見(jiàn)，開(kāi)環(huán)奈氏曲線不包圍(-1 , j0 )點(diǎn)，故閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。(3)v ( 3 c) =180° +0 ( 3 c)=180 ° -90 °