機(jī)制10級(jí)控制工程基礎(chǔ)A卷

1、寶雞文理學(xué)院試題課程名稱：機(jī)械控制工程基礎(chǔ)適 用 時(shí) 間:2012年12月 日試卷類別:A 適用專業(yè)、年級(jí)、班：機(jī)制10級(jí)本科班一、填空題(每空2分，14X 2=28分)K(T,s 1)1. 已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)二1，則其幅頻特性G(j )s (T2S 1)相頻特性()=。2.單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s),則系統(tǒng)的s(0.1s 1)3. 在Bode圖中，對(duì)數(shù)幅頻特性圖中的零分貝線相當(dāng)于奈奎斯特圖中 ,對(duì)數(shù)相頻特性圖中的180線相當(dāng)于奈奎斯特圖中的 。4. 一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為一，其單位階躍響應(yīng)為。5s 15. 線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是：系統(tǒng)特征方程的根全部具有 ，也就是所有

2、閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)都位s平面的。6. 勞斯穩(wěn)定判據(jù)能判斷 系統(tǒng)的穩(wěn)定性。7. 一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為空匚，則其時(shí)間常數(shù)為。s 0.258. 控制系統(tǒng)的基本性能要求可以概括為三個(gè)方面： 、和二、分析題(15分)確定系統(tǒng)符合以下條件時(shí)K的取值。(1) 系統(tǒng)穩(wěn)定(2) 系統(tǒng)在單位斜坡輸入下穩(wěn)態(tài)誤差為ess 2.25三、簡(jiǎn)化系統(tǒng)方塊圖，并求系統(tǒng)傳遞函數(shù)。(15分)R(s)會(huì))%)C(s)C(s)%)四、作圖題(12分)5某系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 G(s)5，試?yán)L制系統(tǒng)的Nyquist圖，并判斷系s(s 1)(2 s 1)統(tǒng)穩(wěn)定性。五、計(jì)算題(30分)1、 已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)2，求系

3、統(tǒng)的增益交界頻率、s( 0.25s 1)相位交界頻率、幅值裕度、相位裕度、并判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(15分)2、 已知某單位反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)22.5(s ° ，試求在參考輸s (0.25s 1)入x(t) 4 6t 3t2作用下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。(15分)寶雞文理學(xué)院試題參考答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程名稱機(jī)械控制工程基礎(chǔ)適 用 時(shí) 間 2012 年12月 日試卷類別適用專業(yè)、年級(jí)、班 機(jī)制10級(jí)本科班、填空題(每空2分，14X 2=28分)1.已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)K（£s 1）2s2 （T2 s 1）,則其幅頻特性|G(j )K.Ti2相頻特性（）

4、= arctan T, 180 arctan T2。2. 單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 G(s) 10 ，則系統(tǒng)的s(0.1s 1)3. 在Bode圖中，對(duì)數(shù)幅頻特性圖中的零分貝線相當(dāng)于奈奎斯特圖中特性圖中的180線相當(dāng)于奈奎斯特圖中的負(fù)實(shí)軸0.5， n 10。單位圓，對(duì)數(shù)相頻O3、-4. 一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，其單位階躍響應(yīng)為3 3e 5。5s 15. 線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是：系統(tǒng)特征方程的根全部具有 閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)都位s平面的 左側(cè)。6. 勞斯穩(wěn)定判據(jù)能判斷線性定常系統(tǒng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性負(fù)實(shí)部，也就是所有7. 一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為丄2 J，則其時(shí)間常數(shù)為 4s 0.258. 控制系統(tǒng)的

5、基本性能要求可以概括為三個(gè)方面：穩(wěn)定性聖速性和進(jìn)確性。二、分析題(18分)確定系統(tǒng)符合以下條件時(shí)K的取值。(1) 系統(tǒng)穩(wěn)定(2) 系統(tǒng)在單位斜坡輸入下穩(wěn)態(tài)誤差為ess 225解：(1)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：G(s) J s(s 3)2則系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：(S)1 G(s)則系統(tǒng)特征方程為：D(s) s(s 3)2 KK2 s（s 3） Ks3 6s2 9s K 0（2 分）（2 分）（2 分）3 s2 s1 s0 s（3 分）（2 分）（5 分）（2 分） ） 晞丄* G矗）r勞斯陣列為:1654 K6K第一列系數(shù)大于零，則系統(tǒng)穩(wěn)定得 0 K 54s19（2）氐 lim22.25 則 K4s

6、01 G（s）H （s） s2K由（1） （2）得：4W K v 54三、簡(jiǎn)化系統(tǒng)方塊圖，并求系統(tǒng)傳遞函數(shù)。（12分）解:（3 分）（3 分）G1（S）G2（S）G3（S）G4（S）（3 分）G（s）1 G,s）G2（s） G2（s）G3（s） G3（s）G4（s） G/s）G2（s）G3（s）G4（s）（3 分）四、作圖題（12分）某系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為系統(tǒng)穩(wěn)定性。G(s)66 '試?yán)L制系統(tǒng)的Nyquist圖'并判斷解：G( j )15(j1)(2 j1)1)(4 2 1)25(1 j2 ) (2 1)(4 2 1)G( j0)90 G(j )0270漸近線：叫人15令 B

7、0 貝U0.707代入 A ； A 10/31則系統(tǒng)奈奎斯特圖如下圖:A Bj (1 分)(2 分)(1 分)(1 分)(5 分)(2 分)系統(tǒng)奈奎斯特圖包含（-1 , j0 ）,系統(tǒng)不穩(wěn)疋五、計(jì)算題（30分）1、已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 G（s） 252，求系統(tǒng)的增益交界頻率、s（0.25s 1）相位交界頻率、幅值裕度、相位裕度、并判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（15分）解:G(j g)G(j g)2arctan(0.25 g)2 g2.5c(0.25 c)211，則Kg由于，則g40.25(3 分)(3 分)2arctan(0.25 c)2arctan 0.536.8821/ G(j g)1/(2.52g(0.2 g)1)1.64 4/2.52.624(3 分)(3 分)c，該閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)疋。(3 分)2、已知某單位反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）H（s）說(shuō)沙），試求在參考輸入x（t） 4 6t 3t2作用下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（15分）解：該系統(tǒng)的偏差系數(shù)為Kp limG（s）H（s）meS2.5(s 1)s (0.25s 1)(3分)Kv lim sG(s)H (s)s 0lim s 22.5(s 1)s 0 s2(0.25s 1)2Ka 0o sG(s)H(s)