自動控制原理期末實踐課題匯總

1、自動控制原理期末實踐考察課題41、 已知某控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 G (S)=試設(shè)計滯后校正環(huán)節(jié)。要s(s+3)p求阻尼比為 =0.4 =1.5rad/s。（選題學(xué)生：）n2、有一未校正系統(tǒng)，開環(huán)傳遞函數(shù)：G(s)=40ks(s+2) 要求系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù) Kv=20s-1 ，相角裕度 y=50度 ，幅值裕度不小于 10dB設(shè)計步驟規(guī)范化要求：（1）未校正系統(tǒng)的分析：1）利用 MATLAB繪畫未校正系統(tǒng)的開環(huán)和閉環(huán)零極點圖2（選題學(xué)生：）3、如圖所示：1 ) 當 k=8a=0,無阻尼自然震蕩頻率 w與在 r(t)=t作用下的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差 e ;2) 當 k=8a=0.7 a與在 r(t

2、)=t 作用下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 e ;3 在保證=0.7與在 r(t)=t 作用時 e =0.25的條件下，確定參數(shù) a與 k。（選題學(xué)生：）CKas14、已知開環(huán)傳遞函數(shù)，G(s)=5、串聯(lián)超前校正裝置的設(shè)計設(shè)計依據(jù)、要求及主要內(nèi)容： 設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：,試用 MATLAB畫出奈奎斯特圖。2 0.8 1ss（選題學(xué)生：）要求校正后系統(tǒng)的截止頻率 ，幅值裕度大于 ，相角裕度 ，試設(shè)計串聯(lián)超前校正裝置。原系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：G(s) =sss0.05s 0.6s s32基本要求：1、對原系統(tǒng)進行分析，繪制原系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線，2、繪制原系統(tǒng)的 Bode 圖，確定原系統(tǒng)的幅值裕度

3、和相角裕度。3、繪制原系統(tǒng)的 Nyquist 曲線。4、繪制原系統(tǒng)的根軌跡。5、設(shè)計校正裝置，繪制校正裝置的 Bode圖。6、繪制校正后系統(tǒng)的 Bode圖、確定校正后系統(tǒng)的幅值裕度和相角裕度。7、繪制校正后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線。8、繪制校正后系統(tǒng)的 Nyquist曲線。9、繪制校正后系統(tǒng)的根軌跡。（選題學(xué)生：）6、已知某控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為2G (s)ps0.25ss)用頻率響應(yīng)設(shè)計法設(shè)計超前校正環(huán)節(jié)。設(shè)計要求靜態(tài)速度誤差系數(shù)為 10，相位裕量為 45（選題學(xué)生：）7、自動焊接頭控制 為放大器增益， 為測速反饋系數(shù)。+設(shè)計要求：用根軌跡法選擇參數(shù) 與 ，使系統(tǒng)滿足如下性能指標：系統(tǒng)對斜坡

4、輸入響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差斜坡幅值的35；2) 系統(tǒng)主導(dǎo)極點的阻尼比 0.707；3)（ （選題學(xué)生：）k8、已知某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： G(s) sss k。（選題學(xué)生：）9、設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 （s）。試用動態(tài)誤差系數(shù)法求出當輸入信號分別為 （t）=t/2 和 r(t)=sin2t 時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，并用 matlab 進行仿真。（選題學(xué)生：）10 （t=V*t作用下的相軌跡，并分析采用變增益發(fā)達器對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的影響1（kK k=0.1,e=0.6,K=5,T=0.49;V 可以分別取 0.2,0.5 及 4；最后要T求進行 MATLAB驗證。（選題學(xué)生：）1eucrkK

5、0e020 、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G s H s，用MATLAB畫s310s 10s22出系統(tǒng)的開環(huán)伯德（選題學(xué)生：）12、13.海底隧道鉆機控制系統(tǒng)連接法國和英國的英吉利海峽海底隧道于 1987 年 12 月開工建設(shè)，1990 年11 月，從兩個國家分頭開鉆的隧道首次對接成功。隧道長 37.82km,位于海底面以下 61m。隧道于 1992 年完工，共耗資 14 億美元，每天能通過 50 輛列車，從倫敦到巴黎的火車行車時間縮短為 3h。導(dǎo)引系統(tǒng)，以保持鉆機的直線方向。鉆機控制系統(tǒng)如圖所示。圖中，（s）為鉆機向前的實際角度，R（s）為預(yù)期角度，N（s）為負載對機器的影響。_（s）+預(yù)期角度

6、 _K+11S1+實際角度該系統(tǒng)實際目的是選擇增益，使系統(tǒng)對輸入角度的響應(yīng)滿足工程要求，并且使擾動引起的穩(wěn)態(tài)誤差較小。（選題學(xué)生：）13、已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下4G(s)s(s試用根軌跡解析方法對系統(tǒng)進行滯后串聯(lián)校正設(shè)計，要求使系統(tǒng)滿足：（1）閉環(huán)主導(dǎo)極點的阻尼比 =0.407（2 =6rad/s（選題學(xué)生：）Kv14、基于 MATLAB仿真的系統(tǒng)穩(wěn)定性判定的分析（選題學(xué)生：15、用 MATLAB畫出下面?zhèn)鬟f函數(shù)的伯德圖：1 )7sG(s) （選題學(xué)生：）1s )2s16、用 MATLAB驗證時域分析中二階系統(tǒng)的性能指標（選題學(xué)生：11G (s ) G ( s ) 126，17、已知如圖所示

7、的受控系統(tǒng)，其中，ss1G (s) 3s 12，狀態(tài)變量x ,x ,x 如圖所示。試對系統(tǒng)進行極點配置，以達到123系統(tǒng)期望的指標：輸出超調(diào)量 ；超調(diào)時間 t ；系統(tǒng)屏寬 b =10；pp跟蹤誤差 e 對于階躍輸入、e =0.2(對于速度輸入，并求極點配置后系統(tǒng)的p階躍響應(yīng)。v（選題學(xué)生：）18、設(shè)反饋控制系統(tǒng)中G ( s ) K, H ( s ) 1gks s( 2 )( 5 )s2要求：1）利用根軌跡圖設(shè)計工具繪制系統(tǒng)根軌跡圖，判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。2）如果在前向通道上增加一個零點 z=0，試分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性及動態(tài)性能。3）通過鼠標，任意添加零極點，使得系統(tǒng)具有較大的穩(wěn)定度。（選題學(xué)生：）19、

8、利用頻率法設(shè)計溫箱溫度控制系統(tǒng)（選題學(xué)生：20、已知某系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)(sss畫出系統(tǒng)的 Nyquist圖，用奈氏判據(jù)判別系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定性，并繪制閉環(huán)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線進行驗證（選題學(xué)生：）k(s15)(s2 j)(s2 j)21、設(shè)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： G(S)H(S)=s(s2.5)(s0.5 1.5)(s0.5 j(1) 試繪制系統(tǒng)的跟軌跡。（2）在根軌跡的實軸兩區(qū)段上，計算兩組系統(tǒng)根軌跡增益與閉環(huán)極點。（3）繪制其對應(yīng)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線，并比較分析.（選題學(xué)生：）22、LTI控制系統(tǒng)的建模及函數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（選題學(xué)生：23、控制系統(tǒng)頻率法校正利用Bode校正實現(xiàn)：1. Bde

9、de圖超前校正設(shè)計2. Bdede滯后校正設(shè)計3. Bdede圖滯后超前校正設(shè)計（選題學(xué)生：）136s 5 3624、用 MATLAB 求系統(tǒng)G(s)數(shù)作用下的響應(yīng)曲線.，G(s)兩系統(tǒng)的單位脈沖函s12s（選題學(xué)生：）s235s63s 4s525、傳遞函數(shù)為：,利用MATLAB建立SISO系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模s42s2型（選題學(xué)生：.，要求在K26、已知單位負反饋系統(tǒng)被控制對象的開環(huán)傳遞函數(shù)G(s) ss單位斜坡信號rt) t e 0.01 值裕度不小于。（1）未校正系統(tǒng)的分析：1）利用 MATLAB繪畫未校正系統(tǒng)的開環(huán)和閉環(huán)零極點圖2）繪畫根軌跡，分析未校正系統(tǒng)隨著根軌跡增益變化的性能（穩(wěn)定性、快

10、速（選題學(xué)生：）27、用 MATLAB 進行控制系統(tǒng)的滯后校正設(shè)計。初始條件：已知一單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)是KG(s) ss0.2s)S ， 40K1。v（選題學(xué)生：）28、利用MATLAB提供的 simulink 建立基本環(huán)節(jié)：1）微分環(huán)節(jié)，2）延遲環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)圖模型，并計算其單位階躍響應(yīng)。（選題學(xué)生：3s 2s 5s 4s643229、G(s)s53s44s32s 7s221) 求出該系統(tǒng)的零點、極點及增益。2) 繪制出零極點圖，判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（選題學(xué)生：）30、直流電機PI控制器穩(wěn)態(tài)誤差分析已知一直流電機控制系統(tǒng)的方框圖如圖 1-1 所示，其中Y 為電機轉(zhuǎn)速，va為電樞電壓，W 為

11、負載轉(zhuǎn)矩。令電樞電壓由 PI 控制定律求取，PI 表達式為：tv (k ek edt)，其中e=r-y。apI0W-+v1e+RaYD-圖 1-1 直流電機控制系統(tǒng)的方框圖通過初始條件完成以下任務(wù):（1）寫出以 R 為輸入的直流電機控制系統(tǒng)微分方程；（2）試求 kP 和 kI 的值，使閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程的根包括；（3）計算在單位階躍參考輸入、單位斜坡參考輸入、單位階躍擾動輸入、單位斜坡擾動輸入時系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；（4）用 Matlab 證明你的上述答案，并畫出系統(tǒng)響應(yīng)曲線；（5）對上述任務(wù)寫出完整的課程設(shè)計報告，報告中必須寫清楚分析的過程，附Matlab源程序仿真模型。（選題學(xué)生：）31、用根軌

12、跡法判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性 K已 知 一 控 制 系 統(tǒng) ,H(s)=1, 其 開 環(huán) 傳 遞 函 數(shù) 為 : G s s s1 s2繪制系統(tǒng)的軌跡圖.（選題學(xué)生：）k32G (s)試設(shè)計超前校0 0.1 0.3 )ss正環(huán)節(jié)，使其校正后系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)，相角裕度為 45 度，并繪制校正前后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線，開環(huán) Bode圖和閉環(huán) Nyquist圖（選題學(xué)生：）33 （s=K*/(s(s+a)繪制出 K*和 a從零變化到無窮大時的根軌跡跡簇。當 K*=4 時，繪制出以 a變化為參變量的根軌跡（選題學(xué)生：）34述函數(shù)法并應(yīng)用 MATLAB確定線性部分為下列傳遞函數(shù)時系統(tǒng)是否穩(wěn)定？是否（選題學(xué)生：）1.2.35、控制系統(tǒng)的超前校正設(shè)計（選題學(xué)生：）36、設(shè)系統(tǒng)如下圖 1 所示，試做閉環(huán)系統(tǒng)根軌跡圖，并分析 K 值變化對系統(tǒng)在階躍擾動作用下響應(yīng) c(t)的影響。（選題學(xué)生：）+KC(s)ss_s3+圖 1 設(shè)計要求：1 用 MATLAB進行編程仿真，繪制出根軌跡2 分析說明 K值變化對系統(tǒng)在階躍擾動作用下響應(yīng) 的影響。并作圖。37、用根軌跡法判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性:設(shè)一系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 G(s)H(s)=