2013自動控制原理題庫

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2.3從0變化到+ X時，延遲環(huán)節(jié)頻率特性極坐標圖為（A.圓B.半圓D.穿越頻率A）c.橢圓D.雙曲線3.若系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為10s(5s 2)，則它的開環(huán)增益A.1B.2C.5D.104.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G（s），則該系統(tǒng)是（D.零阻尼系統(tǒng)_5s2 2sA. 臨界阻尼系統(tǒng)B.欠阻尼系統(tǒng)5.若保持二階系統(tǒng)的Z不變，提高con，A. 提高上升時間和峰值時間C. 提高上升時間和調(diào)整時間 6.階微分環(huán)節(jié)G（s） 1 Ts，當頻率A. 45 °B.-45°7. 最小相位系統(tǒng)的開環(huán)增益越

2、大，其（A.振蕩次數(shù)越多C.相位變化越小c.過阻尼系統(tǒng) 則可以（B）B. 減少上升時間和峰值時間D. 減少上升時間和超調(diào)量11時，則相頻特性 G（j ）為（A）C. 90 °D.-90°D）B. 穩(wěn)定裕量越大D.穩(wěn)態(tài)誤差越小8.設系統(tǒng)的特征方程為D s s4 8s317s216s50 ，則此系統(tǒng) （A）A.穩(wěn)定B.臨界穩(wěn)定C.不穩(wěn)定D.穩(wěn)定性不確定。9. 某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為: s（s 1）（s 5），當 k=（C）時，閉環(huán)系統(tǒng)臨界穩(wěn)定。A.10B.20C.30D.4010.設系統(tǒng)的特征方程為Ds 3s410335s2 s 2 0，則此系統(tǒng)中包含正實部特征的個數(shù)有

3、（C）A.0B.111.單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為C.2廠，當輸入為單位階躍時，則其D.3穩(wěn)態(tài)誤差為（C）A.2B.0.212.穩(wěn)態(tài)誤差gs與誤差信號E（s）的函數(shù)關系為（A. essHm E（s）C.0.5B. essB)!imsE(s)D.0.05C.esslim E(s)sD.esslim sE(s)s13、采用負反饋形式連接后，則 （D）B系統(tǒng)動態(tài)性能一定會提高;A、一定能使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定；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)的結構參數(shù)，才能改善系統(tǒng)性能。3s 60，則系統(tǒng) (C)14、系統(tǒng)特征方程為 D(s) s32 s2A、穩(wěn)定；C、臨界穩(wěn)定;、單位階躍響

4、應曲線為單調(diào)指數(shù)上升;15、開環(huán)頻域性能指標中的相角裕度對應時域性能指標(A)A、超調(diào)%B、穩(wěn)態(tài)誤差ess系統(tǒng)P = 1v = 016、已知開環(huán)幅頻特性如圖圖2C、調(diào)整時間tsD、峰值時間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(Q。A、系統(tǒng)不穩(wěn)定;、只有當幅值裕度kg 1時才穩(wěn)定;C、系統(tǒng)穩(wěn)定;D、不能判用相角裕度判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定、右半平面閉環(huán)極點數(shù)Z 2。性。18、 適合應用傳遞函數(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

5、饋系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)速度誤差的正確含義是：(C)A,r(t)1(t)時，輸出速度與輸入速度的穩(wěn)態(tài)誤差;B、在r(t)1(t)時，輸出位置與輸入位置的穩(wěn)態(tài)誤差;C、在r(t)t時，輸出位置與輸入位置的穩(wěn)態(tài)誤差;D、在r(t)t時，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“ S”多項式之比G（S）鵠則閉環(huán)特征方程為:21、（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)有關閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)性能主要取決于開環(huán)對數(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22、已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為£e,其幅頻特性G（j

6、）應為:23、K e T 1采用負反饋形式連接后（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，D. 需要調(diào)整系統(tǒng)的結構參數(shù)，才能改善系統(tǒng)性能。24、關于系統(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.C.與相應s平面零極點分布圖等價；25、系統(tǒng)在r（t） t2作用下的穩(wěn)態(tài)誤差ess系統(tǒng)動態(tài)性能一定會提高; 最后完全消除；D.只適合于描述線性定常系統(tǒng)； 與擾動作用下輸出的幅值無關。，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)中有一個積分環(huán)節(jié)。26、對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論（

7、D）A. 低頻段足夠高，ess就能充分??；B. 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；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、峰值時間提前D、對系統(tǒng)的動態(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 -s4，則其幅值裕度Kg等于（B）s 2J2242C、429、積分環(huán)節(jié)的幅頻特性，其幅值與頻率成：（C）A、指數(shù)關系B、正比關系C、反比關系D、不定關系30、某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為1P，在輸入r(t) 2sin3t作用下，其輸出穩(wěn)態(tài)分量的幅值s為(B)。1931、

8、二階系統(tǒng)的動態(tài)響應根據(jù)Z的值不同而不同，當(C)，系統(tǒng)被稱為無阻尼系統(tǒng)；當(A)時稱為欠阻尼系統(tǒng)；當(B)時稱為過阻尼系統(tǒng)。C、(A) 0<Z <1(B) Z1(C) Z= 0(D) Z132.正弦函數(shù)sin t的拉氏變換是(B)A. s33、希望特性的伯德圖的幅頻特性通常分為高、中、低三段，其中低頻段反映了 系統(tǒng)的(A)中頻段反映了系統(tǒng)的(B);高頻段反映了系統(tǒng)的(C)o(A)穩(wěn)態(tài)性能(B)動態(tài)性能(C)抗高頻干擾能力(D)以上都不是34、對于欠阻尼的二階系統(tǒng)，當無阻尼自然振蕩頻率(A)(B)(C)(D)C.-rs何保持不變時，則有(D);阻尼比阻尼比阻尼比阻尼比E越小，系統(tǒng)的調(diào)

9、整時間 E越小，系統(tǒng)的調(diào)整時間 E越小，系統(tǒng)的調(diào)整時間 E越小，系統(tǒng)的調(diào)整時間ts越大 ts越小 ts不變 ts不定35、穿越頻率3 c增加，ts將(B)(A)變大 (B)變小 (C)不變36、幅值裕量Kg為以下哪種情況時系統(tǒng)是穩(wěn)定的(A) Kg>1 (B) Kg<0 (C) Kg>0 (C) 0<Kg<137、 工程上通常要求丫的范圍為：(D)(A) 10o20o( B) 20o30o(C) 50o70o(D)不確定(D) 30o60o38、以下性能指標組中，反應了系統(tǒng)的動態(tài)性能指標的一組是( C)(A) tv、ts、N (B) 6 %、ess ts (C) t

10、p、ts、6 %(D)39、由下面的各圖的奈氏曲線判斷其對應閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性： (C) 不確定(A)穩(wěn)定(B)不穩(wěn)定 Cmax、ts、tr(A)(D)臨界iilmI-1Il IniIm-I牌一Id r-i丿He*3 尸-I<«l P = 2. I臥晟筑-IImImh).m idHeId)th) P-Zrtf ra-540、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)電路構成的系統(tǒng)應為（D）環(huán)節(jié)。A比例 B.慣性 C.積分 D.振蕩42. 輸出信號與輸入信號的相位差隨頻率變化的關系是（B）。A.幅頻特性 B.相頻

11、特性C.傳遞函數(shù)D.頻率響應函數(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.動態(tài)性能C.穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能D.抗擾性能44. 在伯德圖中反映系統(tǒng)動態(tài)特性的是（B）。A.低頻段B.中頻段45. 若二階系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間長，A.系統(tǒng)響應快C.系統(tǒng)的穩(wěn)定性差46. 某典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是G sA.比例環(huán)節(jié)B.積分環(huán)節(jié)47. 下列判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法中，（C）A.勞斯判據(jù)C.奈奎斯特判據(jù)C.高頻段 則說明（B） B.系統(tǒng)響應慢 D.系統(tǒng)的精度差1，則該環(huán)節(jié)是（C）5s 1C.慣性環(huán)節(jié)D.微分環(huán)節(jié)哪一個是在頻域里判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的判據(jù)D.無法反映B.赫爾維茨判據(jù)D.根軌跡法48. 對于一階、

12、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 t2xc t 2Xr t ,貝U系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是（A）3s 1B.3s 1C.-6s 2D.3s 250.設開環(huán)系統(tǒng)頻率特性G（j 3 ）=丄飛，當3 =1rad/s時，其頻率特性幅值A（1）=（1 j ）(C)A.也4B. 4J2c.D.2J2、填空1. 閉環(huán)控制系統(tǒng)又稱為反饋系統(tǒng)。2. 階系統(tǒng)當輸入為單位斜坡函數(shù)時，其響應的穩(wěn)態(tài)誤差恒為時間常數(shù)T （或常量1。3. 對于最小相位系統(tǒng)一般只要知道系統(tǒng)的開環(huán)幅頻特性就可以判斷其穩(wěn)定性。4. 一般講系

13、統(tǒng)的位置誤差指輸入是階躍信號所引起的輸出位置上的誤差。5. 傳遞函數(shù)分母多項式的根，稱為系統(tǒng)的 極點。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行的。7、兩個傳遞函數(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），貝U G（s）為 Gi（s）+ Ggs）（用 Gi（s）與 G2（s）表示）。8、建設系統(tǒng)的數(shù)學模型的方法主要有解析法和實驗法。9、對控制系統(tǒng)的基本要求是:穩(wěn)定性、快速性、準確性，而穩(wěn)定性是對一個系統(tǒng)的最基本要求。10、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 的實部,即其特征方程的根都在S的 左半 平面。11、一階

14、系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為（S）10，則系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間ts= 0.8s0.2s 1（±%的誤差帶）。12、系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G（s）的全部極點位于S平面的左半部，沒有零點落在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之間 的通道為 反饋通道。16.將輸出量引入到輸入端，使輸出量對控制作用產(chǎn)生直 接的影響，則形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。17.自動控制是在沒有人直接參與的情況下

15、， 通過 控制器（或控制裝置）使 被控制對象或 過程 自動地在一定的精度范圍內(nèi)按照預定的規(guī)律 運行。18.輸 入信號 也叫參考輸入,它是控制著輸出量變化規(guī)律的指令信號。19.輸出信號 是 指被控對象中要求按一定規(guī)律變化的物理量，又稱被控量，它與輸入量之間保 持一定的函數(shù)關系。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 的信號稱為反饋信號。偏差信號是指參考輸入與主反饋信號之差。誤差 信號指系統(tǒng)輸出量的 實際值 與 期望值 之差。擾動信號 是一種不希望 的、影響系統(tǒng)輸出的不利因素。此信號既可來自系統(tǒng)內(nèi)部，又可來自系統(tǒng)外部, 前者稱 內(nèi)部擾動，后者稱 外部擾動數(shù)學模20. 描述系統(tǒng)動態(tài)

16、過程中各變量之間相互關系的數(shù)學表達式稱為系統(tǒng)的21.已知自動控制系統(tǒng)L（ 3）曲線為:則該系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)：G（s）10010s 13C =100.系統(tǒng)的數(shù)學模型有多種，常用的有:微分方程傳遞函數(shù)動態(tài)結構圖頻率特性等。tp、ts、tr躍響應過程的快速性指標。（T %23.動態(tài)性能指標包括:（T % N，其中 tp、ts、tr、td 是階N是時間響應的平穩(wěn)性指標。它們描述了瞬、td、態(tài)響應過程，反映了系統(tǒng)的動態(tài)性能。穩(wěn)態(tài)誤差 描述了穩(wěn)態(tài)響應，反映了穩(wěn)態(tài)性能。424. 函數(shù) f(t)=2t2+3t+1 的拉氏變換 F(S)=ps13t25. 函數(shù)F(s)=的原函數(shù)為f (t) = es+31026

17、.階系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為（S）0.2s 1則系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間ts= 0.8s（±%的誤差帶）。2027.若系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為（0.25+1X0. 55+1）則此系統(tǒng)的幅頻特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）點的情況和S右半平面上的極點數(shù)來判別對應閉環(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)等于各并聯(lián)傳遞函數(shù)之32.單位脈沖函數(shù)信號的拉氏變換式33.系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中有一個積分環(huán)節(jié)則該系統(tǒng)為型系統(tǒng)。34.二階系統(tǒng)的諧振峰

18、值與阻尼比.有關。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)。上升時間36. 系統(tǒng)輸出由零上升到第一次穿過穩(wěn)態(tài)值所需要的時間為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尸2,阻尼比三二0.5 0 38.在水箱水溫控制系統(tǒng)中，受控對象為水箱，被控量為水溫。三、判斷題1.1型系統(tǒng)工程最佳參數(shù)是指先用 K=1/ (2T)或E =0. 707 o V 2.積分或比例積分調(diào)節(jié)器的輸出具有記憶和保持功能?！?. 閉環(huán)傳遞函數(shù)中積分環(huán)節(jié)的個數(shù)決定了系統(tǒng)的類型。X4. n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

19、5.I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。VS6.原函數(shù)為f(t) coswt.則象函數(shù)F (S) = 2 o VS2 W7.G1 (S)和G2 (S)為串聯(lián)連接則等效后的結構為 G1 (S) G2 (S)o V8.二階系統(tǒng)在單位階躍信號作用下 當0時系統(tǒng)輸出為等幅振蕩。VX9.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系數(shù)大于零。X10. 穩(wěn)態(tài)誤差為 esslimS.E(s) oV/ ess lim S.E(s) Xs 0s11.系統(tǒng)輸出超過穩(wěn)態(tài)值達到第一個峰值所需的時間為峰值時間。V12. I型系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻漸近特性的低頻段斜率為dOgB/deckX 13

20、. 一階系統(tǒng)在單位階躍響應下ts(5%) 3T oV14. 開環(huán)控制的特征是系統(tǒng)有反饋環(huán)節(jié)。X15. 復合控制有兩種基本形式：即按輸入前饋補償?shù)膹秃峡刂坪桶凑`差的前饋復合控制。X16. 自動控制系統(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0°oV18.直接對控制對象進行操作的元件稱為執(zhí)行元件。V 19.引出點前移越過一個方塊圖單元時，應在引出線支路上串聯(lián)越過的方塊圖單元的倒數(shù)。20. 系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻特性在高頻段的幅值，直接反應了對輸入端高頻干擾信號 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。221. 諧振

21、峰值Mr反映了系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性。222. 閉環(huán)幅頻特性出現(xiàn)峰值時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。223. 對于最小相位系統(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 , jO )點，即 I G(jw) H (jw )| <1,對應的 Kg<1oX24. 對于最小相位系統(tǒng)，相位裕量0,相應的閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。225. 0型系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻漸近特性的低頻段斜率為-20(dB/dec)oX四簡答題1評價控制系統(tǒng)的優(yōu)劣的時域性能指標常用的有哪些？每個指標的含義和作用是什么？答:最大超調(diào)量:單位階躍輸入時，響應

22、曲線的最大峰值與穩(wěn)態(tài)值之差；反映相對穩(wěn)定性； 調(diào)整時間:響應曲線達到并一直保持在允許誤差范圍內(nèi)的最短時間；反映快速性； 峰值時間：響應曲線從零時刻到達峰值的時間。反映快速性；上升時間：響應曲線從零時刻到首次到達穩(wěn)態(tài)值的時間。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)。其結構簡單，價格低，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)，其結構復雜，價格高，不易維修。但精度高，抗干擾 能力強，動態(tài)特性好。3.簡要論述自動控制理論的分類及其研究基礎、研究的方法。自動控制理論分為“經(jīng)典控制理論”和“現(xiàn)代控制理論” ，“經(jīng)典控制

23、理論”以傳遞函數(shù)為基 礎，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，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，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 :反映偏差信號的變化趨勢，并能在偏差信號變得過大之前，在系統(tǒng)中引入一個早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速度，減少調(diào)節(jié)時間。五分析計算題第一章 自動控制的一般概念習題及答案1-1根據(jù)題1-15圖所示的電動機速度控制系統(tǒng)工作原理圖，完

24、成:畫出系統(tǒng)方框圖。電動機On圏1T5速度控制系統(tǒng)原理圖(1)系統(tǒng)方框圖如圖解 1-1所示。1-2 圖被控量和給定量，畫出系統(tǒng)方框圖。解 加熱爐采用電加熱方式運行，加熱器所產(chǎn)生的熱量與調(diào)壓器電壓Uf。U f作為系統(tǒng)的反饋電壓與給定I測速岌電桃圏解1-L湼度控制S魅征臣1-17為工業(yè)爐溫自動控制系統(tǒng)的工作原理圖。分析系統(tǒng)的工作原理，指出被控對象、Uc的平方成正比,Uc增高，爐溫就上升，Uc的高低由調(diào)壓器滑動觸點的位置所控制，該觸點由可逆轉的直流 電動機驅(qū)動。爐子的實際溫度用熱電偶測量，輸出電壓 電壓Ur進行比較，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 動機的電樞電

25、壓。在正常情況下，爐溫等于某個期望值T ° C,熱電偶的輸出電壓 Uf正好等于給定電壓Ur。此時，Ue Ur Uf 0,故U, Ua 0 ,可逆電動機不轉動，調(diào)壓器的滑動觸點停 留在某個合適的位置上，使 Uc保持一定的數(shù)值。這時，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:控制的結果是使爐膛溫度回升，直至T ° C的實際值等于期望值為止。I T C UfUeUiUaUcUr (表系統(tǒng)中，加熱爐是被控對象，爐溫是被控量，給定量是由給定電位

26、器設定的電壓 征爐溫的希望值)。系統(tǒng)方框圖見圖解 1-3。第二章 控制系統(tǒng)的數(shù)學模型習題及答案2-1試建立圖所示各系統(tǒng)的微分方程。CII(d)解(C)應用復數(shù)阻抗概念可寫出Ri-Ur(S) l(S)Uc(S)R1一csl(s)R2聯(lián)立式（3）、（4）,可解得:Uc(s)R2 (1R1Cs)r1R2 R1 R2 Cs微分方程為：dUc"dfR R2CRR2Ucdur"d?1 Ur CR（d）由圖解2-1（d）可寫出Ur(S)RIr(s) Ir(s)lc(S)1Cslc(s)丄 RIr(s) RIc(s)Cs(6)*«&i-t1-乂）R0 =R和C*圏解2-1

27、 (d)u丄Cs聯(lián)立式（5）、（ 6）、（7），消去中間變量lc（S）和R2C2s2 2RCs 1 R2C2s2Uc(s) Ic(s)R Ir(s) lc(s)Uc(s)Ur(S)3RCs(7)Ir(s)，可得:微分方程為器3 dUcCR dt1c2r2Ucdu；2 dUrCR dt1CUr(b)2-2所示各有源網(wǎng)絡的傳遞函數(shù)匕四。Ur（s）6Hh(a)(b)Cc)解（a）根據(jù)復數(shù)阻抗概念，可寫出Uc(s)Ur(S)R2RiUc(s)Ur(S)1C2SR1 C1-CtSR1丄1C1sR2(1R1C1s)(1R2C2s)R1C1C2s2(C)Uc(s)U?(S)R2 c_Cs1 cs rT&qu

28、ot;R2R2R1(1 R2Cs)2-3試用結構圖等效化簡求圖2-32所示各系統(tǒng)的傳遞函數(shù)C(s)R(s)°I1 zI=彳 5 I M *胃I q卜 6卜F徉H珀山 G卜2®T巳IKi)0山01Afs)cofeji國2V3系妖繪構圖解（a）園解 2-12 Ca)原圍=所以:C(s)G1G2G3G4R(s) 1 G1G2 G3G4 G2G3 G1G2G3G4(b)舷I111I %) 一叵蘭比胡一今圈辭2-12 (U所以:C(s)R(s)G1 G21 G2H(C)1十隔1心|%)<?311+g A朗解2-12 (c)所以:C(s)R(s)G1G2G31 G1G2G2G3

29、G1 G2G3(d)原0 =KIS解2T2 (d>所以:C(s)G1G2G3 G1G41 G1G2 H 1 G2G3H 2 G1G2G3 G1G4 G4 h 2所以:(e)IfG1G2G3G2H1G2G3H22-4已知控制系統(tǒng)結構圖如圖2-34所示,求輸入r(t) 31(t)時系統(tǒng)的輸出c(t)。由圖可得C(s)R(s) 1'2s2s2 2s 122s又有R(s)1(s 1)3(s 1)(S 3)C(s)(sc(t)L12-5試用梅遜增益公式求21)(S 3)2_3_s s 13e t3t e2-6題中各結構圖對應的閉環(huán)傳遞函數(shù)。解(a)圖中有1條前向通路，3個回路,有1對互不接

30、觸回路P1G1G2G3G4,11，L1G1G2，L2G3G4,L3G2G3,1 (L1 L2 L3)L1L2，C(s)R(s)G1G2G3G41 G1G2G3G4G2G3 G1G2G3G4圖中有2條前向通路,1個回路3-1 已知系統(tǒng)脈沖響應（C）(d)(e)P G1,1LiP2G2, 2 1 , L1 G2 H ,C(s)麗圖中有1P 1P2G1 G21 G2H條前向通路,P1G1G2G3,L2G2G3,C(s) P 1圖中有L1L5C(s)R(s)L33個回路1 L1 G1G2 ,G1G2G3,G1G2G31 (L11 G1G2 G2 G3 G1G2G32條前向通路，5個回路G1G2G3,G

31、1G2H 1，G4H2,L2R 1 P2 2圖中有2條前向通路,P1G1G2G3,1L1G1G2H1,L2L3)，1,P2G1G4,G2G3 H 2,1 (L1 L21,L3L3L4L5)，G1G2G3 G1G41G1G2 H 1G2G3H 2 G1 G2G3G1G4 G4H 23個回路1,P2G4,L2G2H1,L3G2G3H 2,1 (L11_21_3),C(s)R(s)p 1 P2G4G1G2G31 G1G2H1 G2H1G2G3H2第三章線性系統(tǒng)的時域分析與校正習題及答案k(t) 0.0125e 1'25tK 2，調(diào)節(jié)時間ts 0.4 s，試確定參數(shù)K1, K2的值。解由結構圖

32、寫出閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)£1Ki（S）skTk；K1KK7K2s圖3-45系統(tǒng)結構圖試求系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)（S）。解 （S） Lk（t） 0.0125/（s 1.25）3-2一階系統(tǒng)結構圖如圖3-45所示。要求系統(tǒng)閉環(huán)增益3-4某典型二階系統(tǒng)的單位階躍響應如圖3-51所示。試確定系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。K1K2令閉環(huán)增益令調(diào)節(jié)時間tsK23T0.4，K1K23-3機器人控制系統(tǒng)結構圖如圖得：K2得：K10.515。3-50所示。試確定參數(shù)K1,K2值，使系統(tǒng)階躍響應的峰值時間tp 0.5 s，超調(diào)2%。=IsA圖3- 50機器人位置控制系統(tǒng)依題,系統(tǒng)傳遞函數(shù)為(s)-1K1s(s 1)K1(K

33、2S 1)s(s 1)K1tps20.020.5(1 K1K2)sK1聯(lián)立求解得K :S2 2nS0.7810比較 （S）分母系數(shù)得K1K210010.146K1圏3-51系統(tǒng)單位階躍響應解 依題，系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)形式應為(S)- KS2n2 nS由階躍響應曲線有:h()(S)R(s)lSm0S1(S) K 2 s聯(lián)立求解得所以有tp2.5(s)25O00.4041.7171.71725.92 2S 2 0.404 1.717s 1.7171.39s 2.95S平面根的個數(shù)及純虛根。(1)D(s)5 s2s42 s34 s211s 101 0(2)D(s)5 s3s412s324 s232 s

34、480(3)D(s)5 s2s4s 20(4)D(s)5 s2s424s348s225s500解（1）D(:s) s52s42s34 s211s10=0Routh:s512S424S36S2412/10S6S0103-5已知系統(tǒng)的特征方程，試判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并確定在右半1110第一列元素變號兩次,有 2個正根。32Routh:D(s)S5S4S3S2S s0s53s41212s3 24s2 32 s 48=034 24 3 16412 16 4 48122448122432 3 48164812482輔助方程12s48輔助方程求導：24s0,(3) D(s)s5 2s4s 20Routh :

35、S510-1S420-2輔助方程2s420S380輔助方程求導 8s30S2-2S16/S0-2第一列元素變號一次，有1個正根；由輔助方程2s420可解出：2s422(s 1)(s1)(s j)(sj)D(s) s52s4 s2 (s 2)(s 1)(s1)(s j)(s j)(4)D(s)s5 2s424s348s2 25s500Routh :S5124-25S4248-50輔助方程2 s448s2500S38963輔助方程求導 8s 96s0S224-50S338/3S0-50第一列元素變號一次，有1個正根；由輔助方程2s448s2500可解出：2s4248s502(s1)(s 1)(sj

36、5)(sj5)D(s)s52 s424 s3248s25s50 (s 2)(s 1)(s 1)(sj5)(sj5)3-6溫度計的傳遞函數(shù)為1，用其測量容器內(nèi)的水溫，1min才能顯示出該溫度的 98%Ts 1的數(shù)值。若加熱容器使水溫按 10oC/min的速度勻速上升，問溫度計的穩(wěn)態(tài)指示誤差有多大？j2。系統(tǒng)沒有正根。對輔助方程求解，得到系統(tǒng)一對虛根S1,2解法一 依題意，溫度計閉環(huán)傳遞函數(shù)1G(s)1TsIT1用靜態(tài)誤差系數(shù)法，當r(t) 10t時,ess1010T2.5 C。解法二依題意，系統(tǒng)誤差定義為e(t)r(t)c(t)，應有1Ts 1TsTs 1esslim S e(s) R(s)s

37、03-7單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為lims 0TssTs 110肓 10T2.5 Cs(s)Ts 1由一階系統(tǒng)階躍響應特性可知：h(4T) 98%，因此有 4T 1 min，得出T 0.25 min。視溫度計為單位反饋系統(tǒng)，則開環(huán)傳遞函數(shù)為由疊加原理essess1ess2ess3G(s)為(1) 求各靜態(tài)誤差系數(shù)和r(t) 12t0.5t2時的穩(wěn)態(tài)誤差ess;解(1)G(s)25s(s 5)ri(t)r2(t)Kplim G(s)lims 0s 0s(s 5)Kvlim sG(s)lim 25s 0s 0 s 525sKalim s2G(s)lims 0s 0s 5500ess11(t)時,

38、2t時,20.5t 時,11 KpA2Kv5A1Ka00.4ess2ess3第四章 線性系統(tǒng)的頻域分析與校正習題與解答4-1試求題圖（a）、（b）網(wǎng)絡的頻率特性。廣_1fVfUrCR1t?aAUcur(b)R-C網(wǎng)絡解（a）依圖:Uc(S)R2R2R1-CsCTscK1( 1S 1)T1S 1RiGa(jTR2UCKiTiR2RR2R1CR1R2CR1R2Uc(jUr(j )R2 j R1 R2CR1R2 jR1 R2CK1(1 j 1 )1 jT1(b)依圖：±4Ur(s)R2R1R2丄sC1sC2s 12T2R2C(R1R2)CGb(jUc(j )Ur(j1 j R2Cj (R1

39、 R2)cJ 2jT24-2若系統(tǒng)單位階躍響應h(t)1.8e 4t0.8e 9t(t 0)試求系統(tǒng)頻率特性。C(s)1.80.8s 936s(s 4)( s 9)R(s)C(s)R(s)(s)(s 4)(s 9)頻率特性為(j36(j 4)( j 9)4-3繪制下列傳遞函數(shù)的幅相曲線:36(1)G(s)K/sG(s)K/s2G(s)K/s3解(1)G(j)K K一 一ej(2)幅頻特性如圖解0,|G(j0)|G(j)25-4(a)。K G(j )(j )20,|G(j0)|2訂)G'j3)©,0()幅頻特性如圖解5-4(b)。 G(j )KTT?K e圖解5-4(1)G(s

40、)G(s)G(s)G(s)G(s)(2s 1)(8s 1)200s2(6s 1)(s2 4s 25)(10s 1) 8(s 0.1)s(s2 s 1)( s2 4s 25)0,32幅頻特性如圖解5-4(c)。4-4繪制下列傳遞函數(shù)的漸近對數(shù)幅頻特性曲線。22s (s 1)(10s 1)40( s 0.5)s(s 0.2)(s2 s 1)20(3s 1)解 G(S)(2s 1)(8s 1)Oooto-D D LJ _J LJ D怕 * O 怕星巳山誥aG(s)-JO III;l J10'-2fl10FiMMcicrnojTi".圖解（1）Bode 圖Nyquist 圖200s2

41、(s 1)(10s 1)&ocfc Dsr*TTTli3-4cntJsas- - - - - a 卜打：-I*1 T Til -C->Hk八J”IJ I J -nU k_ I n. J I -i I I In I ! -S il -C il：!'R II'I' I4 » I IlliF - F 1-1 T=* =*: =吟 匕* .'h亠亠丄4亠"|. LLbL I rL J J J.J- LL«_<-fc. J J JJJI I III -i I I I a-J I_i_ - CIjJI Iiiiiin14J圖

42、解（2）Bode 圖Nyquist 圖InjnrlLHF (daj呂.ok)”亠辛=!.：-:oaiS2ff3 Dittalp)00(2s )Ss(Ki)(S2:亠茫亠丄-nai- (cpg)審$門僅*! a-0 s s函孺(3) Bode ®J3.WbT Ad"i.rt'NC cz5'35(4) G(s)G(s)20(3s)s2(6s)(S2 4s 25>(ss)22 s 4s (6s -) s (IOS )5 25PnecE tcefliMpg-irwfcHtl)4)Bode ®u k 呼Nyquisf ®8(s 0.1)2s 1)(s 4s 25)s(s2蘭丄s 125 0.1s 1)1-S5i5s 1I ill- h I I I I ri樹L計甘用i; P I I卜 I- R I RI h ri I h ri I IL I I I I I IIlliI I I I I 111'II IdI*IIIin11 IIIIII JIII I I I L ri I II JriII打DWL U JM. I b , I I ri1_ J L J LL J且 _ . b L ri I II diri h I h . I I hri:i ! ii|»I I I 11