自動控制原理練習(xí)題

1、.二、填空題1、自動控制作為一門學(xué)科常被劃分為：2、控制理論按其發(fā)展的不同分為：3、控制系統(tǒng)的輸入量分為：4、一般的控制系統(tǒng)常常有這些環(huán)節(jié)：5、自動控制系統(tǒng)按輸入信號的特征可分為：6、自動控制系統(tǒng)按系統(tǒng)參數(shù)是否隨時間變化分為：7、對控制系統(tǒng)提出的基本要求可歸結(jié)為自動系統(tǒng)應(yīng)具有：三、名詞解釋1、執(zhí)行環(huán)節(jié)：2、反饋環(huán)節(jié)：3、離散控制系統(tǒng)：4、連續(xù)控制系統(tǒng)：5、自動控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性：6、自動控制系統(tǒng)的快速性：7、自動控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型：8、控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：9、拉氏變換：10、超調(diào)量：11、一階系統(tǒng)：12、二階系統(tǒng)：四、簡答題1、控制系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)值上下反復(fù)振蕩的情形2、一個簡單的速度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)單元

2、3、應(yīng)用勞斯穩(wěn)定判據(jù)時值得提及的幾個問題4、經(jīng)典控制理論將二階系統(tǒng)的分析放在突出的地位的原因5、勞斯穩(wěn)定判據(jù)敘述6、基本環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)的內(nèi)容五、論述題1、信號流圖的幾個術(shù)語六、計(jì)算題1、由勞斯穩(wěn)定判據(jù)確定特征方程為a3s3+ a2s2 +a1s+ a0=0的控制系統(tǒng)穩(wěn)定時各系數(shù)應(yīng)滿足的條件。2、判定特征方程為s3+3 s3+4 s2+ 2s+5=0的系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3、試求下圖(a)、(b)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性。4、若系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)如下，試求系統(tǒng)頻率特性。5、已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)； 當(dāng)時，；當(dāng)輸入為單位速度信號時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為1。試寫出系統(tǒng)開環(huán)頻率特性表達(dá)式。6、已知控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)輸入

3、時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出 。試確定系統(tǒng)的參數(shù)。答案二、填空題1、自動控制作為一門學(xué)科常被劃分為：自動控制技術(shù)、自動控制理論。2、控制理論按其發(fā)展的不同分為：經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論。3、控制系統(tǒng)的輸入量分為：給定輸入量和擾動輸入量。4、一般的控制系統(tǒng)常常有這些環(huán)節(jié)：給定環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、放大環(huán)節(jié)、執(zhí)行環(huán)節(jié)、控制環(huán)節(jié)、被控對象、反饋環(huán)節(jié)。5、自動控制系統(tǒng)按輸入信號的特征可分為：恒值控制系統(tǒng)、位置隨動控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)。6、自動控制系統(tǒng)按系統(tǒng)參數(shù)是否隨時間變化分為：定?？刂葡到y(tǒng)、時變控制系統(tǒng)。7、對控制系統(tǒng)提出的基本要求可歸結(jié)為自動系統(tǒng)應(yīng)具有：穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性。三、名詞解釋1、執(zhí)行環(huán)節(jié)：是指由

4、它的動作使被控量得到控制，是控制系統(tǒng)的末端環(huán)節(jié)。2、反饋環(huán)節(jié)：將檢測到的被控量反饋傳輸?shù)捷斎攵耍c給定量進(jìn)行比較以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。3、離散控制系統(tǒng)：如果控制系統(tǒng)在信號傳輸過程中存在間歇采樣、脈沖序列等離散信號的控制系統(tǒng)。4、連續(xù)控制系統(tǒng)：系統(tǒng)中各處傳輸?shù)男盘柧菚r間t的連續(xù)函數(shù)的控制系統(tǒng)。5、自動控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性：當(dāng)系統(tǒng)輸出量的動態(tài)變化過程結(jié)束后，輸出量達(dá)到了穩(wěn)態(tài)值。6、自動控制系統(tǒng)的快速性：是指輸出量跟輸入量變化進(jìn)入穩(wěn)態(tài)的時間快。7、自動控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型：是指描述系統(tǒng)內(nèi)部各物理量之間相互關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式及其派生的系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。8、控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：將系統(tǒng)輸出量對于輸入量的微分方程在零初始條

5、件下取拉普斯變換，變化后的輸出量象函數(shù)之比。)9、拉氏變換：是指定義在時域區(qū)間0，)上的時間函數(shù)f（t）完成F（s）stdt的積分運(yùn)算。10、超調(diào)量：相應(yīng)曲線首次達(dá)到的峰值超過穩(wěn)態(tài)值的百分?jǐn)?shù)為最大超調(diào)量，簡稱超調(diào)量。11、一階系統(tǒng)：由一階微分方程描述的輸出量關(guān)于輸入量函數(shù)關(guān)系的系統(tǒng)。12、二階系統(tǒng)：由二階微分方程描述的輸入輸出函數(shù)關(guān)系的系統(tǒng)。四、簡答題1、控制系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)值上下反復(fù)振蕩的情形 答：第一，放大倍數(shù)雖然過大，但又不十分大，系統(tǒng)經(jīng)多次振蕩后能夠穩(wěn)定下來，穩(wěn)定后的Uc被調(diào)到與輸入量相適應(yīng)的值，溫度也穩(wěn)定在穩(wěn)定值；第二，放大器的放大倍數(shù)太大，電壓沒有一個與輸入量相適應(yīng)的穩(wěn)定值，系統(tǒng)不穩(wěn)定。

6、2、一個簡單的速度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)單元 答：具體包括：運(yùn)算放大器單元、反相器單元、功率放大器單元、他勵直流電動機(jī)單元、測速發(fā)電機(jī)與反饋電位器單元。3、應(yīng)用勞斯穩(wěn)定判據(jù)時值得提及的幾個問題 答：第一，勞斯表中出現(xiàn)全0行時，可由上一行的元素構(gòu)建一個輔助方程，對其求一階倒數(shù)得到一個降冪方程，由降冪方程的系數(shù)替代全0行的元素完成余下各行元素的計(jì)算；第二，如果某行的首列元素為0，而其余元素有不為0的，則用小正數(shù)替代首列0元素完成余下的計(jì)算，由0的極限可確定余下首列元素的符號；第三，特征方程的系數(shù)不同號（系數(shù)為0屬不同號范疇）時，首列元素符號必改變，系統(tǒng)不穩(wěn)定。4、經(jīng)典控制理論將二階系統(tǒng)的分析放在突出的地位

7、的原因 答：第一，二階系統(tǒng)較常見；第二，高階系統(tǒng)在一定條件下與二階系統(tǒng)的響應(yīng)性能近似，可以按照滿足近似條件的二階響應(yīng)系統(tǒng)的響應(yīng)性能來分析和設(shè)計(jì)高階系統(tǒng)。5、勞斯穩(wěn)定判據(jù)敘述 答：第一，勞斯表首列元素符號有變化時，閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定，不穩(wěn)定的閉環(huán)極點(diǎn)數(shù)等于首列元素符號改變的次數(shù)；第二，如果勞斯表中出現(xiàn)全0行，說明有共軛虛根，共軛虛根的數(shù)量和數(shù)值可由上一行元素構(gòu)成的輔助方程求解出來（由輔助方程求出的根含有共軛虛根，還可能含有數(shù)值相等的正負(fù)實(shí)根）。6、基本環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)的內(nèi)容 答：比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、一階慣性環(huán)節(jié)、二階慣性環(huán)節(jié)、二階振蕩環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)、一階微分布環(huán)節(jié)、二階微分布環(huán)節(jié)、延遲環(huán)節(jié)。五、論述題

8、1、信號流圖的幾個術(shù)語 答：a、源節(jié)點(diǎn)，信號流圖中的符號“。”表示節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)代表了線性方程組的變量。只有信號（信息）流出而沒有信號流入的節(jié)點(diǎn)稱為源節(jié)點(diǎn)，自源節(jié)點(diǎn)流出的信號是系統(tǒng)的輸入量。b、匯節(jié)點(diǎn)，只有信號流入而沒有信號流出的節(jié)點(diǎn)稱為匯節(jié)點(diǎn)，有時也將與匯節(jié)點(diǎn)相等的節(jié)點(diǎn)稱為匯節(jié)點(diǎn)，匯節(jié)點(diǎn)對應(yīng)于控制系統(tǒng)的輸出量。c、混合節(jié)點(diǎn)，既有信號流入也有信號流出的節(jié)點(diǎn)；d、支路，相鄰兩個節(jié)點(diǎn)之間的定向連線，信號從支路的輸入節(jié)點(diǎn)流向輸出節(jié)點(diǎn)；e、傳輸，指支路的傳輸系數(shù)，控制系統(tǒng)的傳輸指結(jié)構(gòu)圖框的傳遞函數(shù)，控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)傳輸也稱增益；f、通路，若干個支路沿信號傳輸方向順序地連接起來稱為“通路”，通路的起始端和終止

9、端分別是首條支路的輸入節(jié)點(diǎn)和末尾支路的輸出節(jié)點(diǎn)，沿通路行進(jìn)時遇到同一節(jié)點(diǎn)的次數(shù)不多于一次；g、前向通路，自源節(jié)點(diǎn)至匯節(jié)點(diǎn)的通路稱為前向通路；h、回環(huán)，是閉合的通路，也稱閉通路，只有一條支路的回環(huán)稱為自環(huán)。I、回環(huán)傳輸，回環(huán)中各支路的傳輸之積是回環(huán)傳輸。J、不接觸回環(huán)，回環(huán)與回環(huán)之間沒有公共節(jié)點(diǎn)，則彼此稱為不接觸回環(huán)。六、計(jì)算題1、由勞斯穩(wěn)定判據(jù)確定特征方程為a3s3+ a2s2 +a1s+ a0=0的控制系統(tǒng)穩(wěn)定時各系數(shù)應(yīng)滿足的條件。解：勞斯表為s3 a3 a1s2 a2 a0s1 （a2a1a3a0）/ a2 0s0 a0由勞斯穩(wěn)定判據(jù)知，參數(shù)滿足ai0(i=0,1,2,3)，a2a1a3a00時系統(tǒng)穩(wěn)定。2、判定特征方程為s3+3 s3+4 s2+ 2s+5=0的系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：勞斯表為S4 1 4 5s3 3 2 0s25s1 0s0 5首列元素的符號由正變負(fù)，又由負(fù)變正改變了兩次，有兩個正實(shí)部（或正實(shí)數(shù)）的特征根，系統(tǒng)不穩(wěn)定。3、試求下圖(a)、(b)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性。解 （a)依圖：(b)依圖：4、若系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)如下，試求系統(tǒng)頻率特性。解