自動控制原理?？茝?fù)習(xí)題

-z.一、填空題〔每空1分，共30分〕1、疊加原理只適用于〔線性〕系統(tǒng)，該原理說明，兩個不同的作用量同時作用于一個系統(tǒng)時的響應(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)的時域模型主要有三種：〔微分方程〕、〔傳遞函數(shù)〕和〔構(gòu)造圖〕。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〔拉氏〕變換實(shí)現(xiàn)。由傳遞函數(shù)到頻率特性通過〔將S替換為jω〕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(Z)變換實(shí)現(xiàn).5、自控系統(tǒng)的主要組成部件和環(huán)節(jié)有〔給定元件〕、〔放大元件〕、〔執(zhí)行元件〕、〔被控對象〕和〔檢測元件〕等。系統(tǒng)中的作用量主要有〔給定量〕、〔擾動量〕、〔反應(yīng)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〔動態(tài)性能〕。對系統(tǒng)性能的要求如用三個字描述便是〔穩(wěn)〕、〔準(zhǔn)〕、〔快〕。7、自控系統(tǒng)按是否設(shè)有反應(yīng)環(huán)節(jié)分為〔開環(huán)〕系統(tǒng)和〔閉環(huán)〕系統(tǒng)；按系統(tǒng)中作用量隨時間的變化關(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〕系統(tǒng)。8、反應(yīng)有〔正〕負(fù)之分，又有軟〔硬〕之分。取*量的負(fù)反應(yīng)會使該量趨于〔穩(wěn)定〕。軟反應(yīng)只在〔動態(tài)〕過程起作用。9、常用反應(yīng)根據(jù)性質(zhì)不同可分為兩種：〔正反應(yīng)〕和〔負(fù)反應(yīng)〕。根據(jù)其在系統(tǒng)中的位置不同可分為〔主反應(yīng)〕和〔局部反應(yīng)〕。主反應(yīng)性質(zhì)一般是〔負(fù)〕反應(yīng)。要使系統(tǒng)穩(wěn)定必須使用〔負(fù)反應(yīng)〕。要使動態(tài)過程穩(wěn)定可考慮使用〔軟〕反應(yīng)。10、系統(tǒng)的輸入量是指〔來自系統(tǒng)之外的作用量〕。一般輸入量有兩種：〔給定〕和擾動量。后者按來源不同又可分為〔外擾動〕和〔擾動〕。11、系統(tǒng)的絕對穩(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)定性概念包括兩個方面：絕對穩(wěn)定性和〔相對穩(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〔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)一般要求其圍在〔30°〕~〔60°〕以。14、代數(shù)判據(jù)說明,判定系統(tǒng)穩(wěn)定性可通過對特征方程的系數(shù)的分析實(shí)現(xiàn).假設(shè)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〔無靜差〕系統(tǒng)。18、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度主要取決于(系統(tǒng)開環(huán)增益)和(系統(tǒng)的型),如用頻域分析,這主要取決于幅頻特性的(低)頻段19、二階最正確阻尼比ξ=〔0.707〕。二階最正確設(shè)計(jì)的含義是(當(dāng)阻尼比為最正確時所設(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，通過增加〔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)的動態(tài)指標(biāo)中，〔最大超調(diào)量〕用于描述平穩(wěn)性，〔調(diào)整時間〕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〕。單位圓是〔穩(wěn)定〕邊界。23、假設(shè)連續(xù)信號頻率ω≤ωm，則要不失真地復(fù)現(xiàn)原信號，采樣頻率ωS應(yīng)滿足〔ωS≥2ωm〕。24、伯德第一定理說明,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。

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〕，時域法，〔根軌跡法〕，狀態(tài)空間法等。

28、當(dāng)K>0時，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)的對數(shù)幅頻特性L(ω)=〔20lgKdB〕。

30、閉環(huán)頻率特性的性能指標(biāo)有(諧振峰值)，(諧振頻率)和頻帶寬度ωb。

31、如果根軌跡位于實(shí)軸上兩個相鄰的開環(huán)零點(diǎn)之間，則這兩個零點(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〔半圓〕。

33、在給定時刻t，狀態(tài)向量*(t)在狀態(tài)空間中是___________。34、*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〔每題1分，共10分〕正確者在題后括號填“T〞，錯誤者填“F〞。1、閉環(huán)控制系統(tǒng)通常比開環(huán)系統(tǒng)準(zhǔn)確?！睺〕2、反應(yīng)有時用于提高控制系統(tǒng)的精度。〔T〕3、如果開環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定，使用反應(yīng)總能改善其穩(wěn)定性?！睩〕4、假設(shè)勞斯表第一列元素均為負(fù)，則相應(yīng)的方程至少有一個根不在復(fù)左半平面?！睩〕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€負(fù)系數(shù)?！睺〕7、連續(xù)時間系統(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€零系數(shù)項(xiàng)?！睺〕8、當(dāng)勞斯表在正常完畢前有全零行，則系統(tǒng)有根在復(fù)平面虛軸上?！睺〕9、單位反應(yīng)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、對于典型二階系統(tǒng)，無阻尼自然振蕩頻率ωn變化時，輸出的最大超調(diào)量不變。〔T〕11、增大無阻尼自然振蕩頻率ωn通常會縮短階躍響應(yīng)的上升時間?！睺〕12、增大無阻尼自然振蕩頻率ωn通常會縮短階躍響應(yīng)的調(diào)整時間?！睺〕13、在單位反應(yīng)系統(tǒng)前向通道傳遞函數(shù)中增加一個零點(diǎn)，通常會增大系統(tǒng)阻尼，從而使系統(tǒng)超調(diào)減小?！睺〕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)可以通過特征方程的勞斯表輔助方程求得?！睺〕16、頻率為ω的正弦信號參加線性系統(tǒng)，該系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出將也是同頻率的?！睺〕17、對于典型二階系統(tǒng)，諧振頻率Mr僅與阻尼比ξ有關(guān)?！睺〕18、在開環(huán)傳遞函數(shù)中增加一個零點(diǎn)總是增加閉環(huán)系統(tǒng)的帶寬?！睺〕在開環(huán)傳遞函數(shù)中增加一個極點(diǎn)的一般影響是在減小帶寬的同時降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。〔T〕19、對于最小相位系統(tǒng)當(dāng)相位裕量ν為負(fù)時，閉環(huán)系統(tǒng)總是不穩(wěn)定的?！睺〕20、穿越頻率是在該頻率處L(ω〕＝0dB?！睩〕21、截止頻率是在該頻率處L(ω〕＝0dB?！睺〕22、增益裕量在穿越頻率ω*處測量?！睺〕23、相位裕量在截止頻率ωc處測量?！睺〕24、一階相位超前控制器所能取得的最大超前角為90°?！睺〕25、相位超前校正的控制目標(biāo)是使最大相位ψm超前于未校正Gk〔jω〕的幅值等于-10lna處對應(yīng)的頻率，其中a是超前校正控制器的增益。〔T〕26、系統(tǒng)開環(huán)穩(wěn)定閉環(huán)一定穩(wěn)定?！睩〕27、系統(tǒng)開環(huán)不穩(wěn)定閉環(huán)一定不穩(wěn)定〔F〕三、選擇題〔每題2分，共20分〕1、奈氏曲線使用〔AB〕，伯德圖使用〔D〕。A、極坐標(biāo)；B、復(fù)數(shù)坐標(biāo)；C、對數(shù)坐標(biāo)；D、半對數(shù)坐標(biāo)。2、伯德第一定理要求穿越頻率ωc附近線段斜率應(yīng)為〔A〕DB/Dec。A、―20，B、―40，C、+40，D、+20。3、以下對控制系統(tǒng)的描述正確的選項(xiàng)是：〔ACD〕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)整時間少一點(diǎn)，穩(wěn)態(tài)誤差小一點(diǎn)。D慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)越大，對系統(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。4、在工程上,穩(wěn)定系統(tǒng)的過渡過程可用〔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)定的過渡過程可用(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)的過渡過程可用〔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)。7、說明以下奈氏圖所示閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性特征〔開環(huán)穩(wěn)定〕：A、絕對穩(wěn)定；B、絕對不穩(wěn)定；C、臨界穩(wěn)定?！?〕〔A〕〔2〕〔B〕〔3〕〔C〕8、說明以下奈氏圖所示閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性特征〔開環(huán)穩(wěn)定〕：A、絕對穩(wěn)定；B、絕對不穩(wěn)定；C、臨界穩(wěn)定?！?〕〔B〕〔2〕〔B〕〔3〕〔C〕9、說明以下奈氏圖所示閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性特征〔開環(huán)穩(wěn)定〕：A、絕對穩(wěn)定；B、絕對不穩(wěn)定；C、臨界穩(wěn)定。〔1〕〔A〕〔2〕〔B〕〔3〕〔A〕10、對于欠阻尼二階系統(tǒng)：〔BD〕A、當(dāng)ξ保持不變時，ωn越大，系統(tǒng)的超調(diào)量σ越大。B、當(dāng)ξ保持不變時，ωn越大，系統(tǒng)的調(diào)整時間ts越小。C、當(dāng)ωn不變時，阻尼比ξ越大，系統(tǒng)的調(diào)整時間ts越小。D、當(dāng)ωn不變時，阻尼比ξ越大，系統(tǒng)的超調(diào)量σ越小。11、對于欠阻尼二階系統(tǒng),以下描述錯誤的選項(xiàng)是〔ABC〕A、當(dāng)ξ保持不變時，ωn越大，系統(tǒng)的超調(diào)量σ越大。B、當(dāng)ξ保持不變時，ωn越大，系統(tǒng)的調(diào)整時間ts越大。C、當(dāng)ωn不變時，阻尼比ξ越大，系統(tǒng)的調(diào)整時間ts越大。D、當(dāng)ωn不變時，阻尼比ξ越大，系統(tǒng)的超調(diào)量σ越小。12、對線性定常的負(fù)反應(yīng)控制系統(tǒng)：〔ABD〕A、它的傳遞函數(shù)與外輸入信號無關(guān)。B、它的穩(wěn)定性與外輸入信號無關(guān)。C、它的穩(wěn)態(tài)誤差與外輸入信號無關(guān)。D、它的特征方程是唯一的。E、為了到達(dá)*一性能指標(biāo)，校正裝置是唯一的。13、系統(tǒng)的開環(huán)增益K增大，則一般系統(tǒng)〔BDF〕。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、將以下判斷中正確者的編號填入題后括號〔D〕。A、如果系統(tǒng)開環(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，則開環(huán)一定穩(wěn)定；C、如果系統(tǒng)開環(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)開環(huán)穩(wěn)定，則閉環(huán)穩(wěn)定的條件是開環(huán)奈氏曲線不包圍(-1,j0)點(diǎn)。15、下面對于典型二階系統(tǒng)的描述正確的有：〔ACD〕。A、構(gòu)造參數(shù)有兩個：ξ和Τ〔或ωn〕；B、構(gòu)造參數(shù)只有一個：Τ；C、二階最正確要求阻尼比為；D、絕對穩(wěn)定。16、以下校正環(huán)節(jié)的相位特征分別歸類為：⑴相位超前校正〔CF〕，⑵相位滯后校正〔BE〕，⑶相位滯后-超前校正〔D〕，⑷相位不變〔P〕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、，T1＜T2；F、，T1＞T2。17、當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能不佳時，一般可采用以下措施改善：〔AC〕A、提高開環(huán)增益，B、減小開環(huán)增益，C、增加積分環(huán)節(jié)，D、采用PI校正。18、下面對離散系統(tǒng)的描述正確的選項(xiàng)是：〔CD〕。A、系統(tǒng)中所有信號均為連續(xù)信號；B、系統(tǒng)中所有信號均為離散信號；C、系統(tǒng)中的信號既有離散的又有連續(xù)的；D、離散系統(tǒng)的根本數(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.D、單位圓以外.21、當(dāng)系統(tǒng)動態(tài)性能不佳時，可考慮以下改善措施〔ABC〕。A、增大阻尼比以減小超調(diào)；B、增大開環(huán)增益K以減小Ts；C、為減小Ts可以增大ωn和ξ；D、為減小Ts可以減小ωn和ξ22、二階振蕩環(huán)節(jié)對數(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、0

23、一階比例微分環(huán)節(jié)對數(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、0

24、慣性環(huán)節(jié)對數(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、局部反應(yīng)校正；D、前饋校正。26、一個3階系統(tǒng)的勞斯表前兩行為：S322S244則以下答案正確者為〔B〕。A、方程有一個根在右半復(fù)平面上。B、方程有兩個根在虛軸上，分別為s12=±j,第三個根在復(fù)左半平面。C、方程有兩個根在虛軸上，分別為s12=±2j,第三個根在復(fù)左半平面。D、方程有兩個根在虛軸上，分別為s12=±2j,第三個根在復(fù)右半平面。27、設(shè)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，要使系統(tǒng)穩(wěn)定，K值的取值圍為〔D〕。

A.K>0B.K<40C.0<K<40D.0<K<30三、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、〔1〕〔2〕〔3〕1、〔1〕φ(S)=〔2〕φ(S)=〔3〕Gk(s)=〔1－G3〕.＋G4，φ(S)=2、〔1〕〔2〕2、〔1〕C(S)=+〔15分〕〔2〕C(S)=+四、系統(tǒng)定性分析1、以下圖為一調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)造圖，要求：〔15分〕〔1〕畫出系統(tǒng)的方框圖。說明系統(tǒng)具有幾種反應(yīng)，作用是什么？主反應(yīng)是轉(zhuǎn)速負(fù)反應(yīng)，起穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的作用；局部反應(yīng)是截止電流負(fù)反應(yīng)，當(dāng)電流超過允許電流時，使電流迅速降下來。〔2〕用順序圖說明當(dāng)負(fù)載Mfz突然減小時系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)過程。Mfz↓→n↑→△u↓→uk↓→ud↓→n↓→E↑→Id↓→→→→n↓一直調(diào)整到△u＝0,轉(zhuǎn)速n穩(wěn)定為止?！?〕系統(tǒng)有無靜差？為什么？系統(tǒng)無靜差？因該系統(tǒng)采用PI調(diào)節(jié)器,為一型系統(tǒng);又該系統(tǒng)的輸入信號一般為階躍信號.由誤差理論知該系統(tǒng)靜差為零.四、1以下圖為一調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)造圖，要求：〔15分〕1、畫出系統(tǒng)的構(gòu)造圖〔假設(shè)整流和反應(yīng)環(huán)節(jié)均為比例環(huán)節(jié)，比例系數(shù)分別為α、β〕。2、用順序圖說明當(dāng)負(fù)載Mfz突然增大時系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)過程。3、系統(tǒng)有無靜差？為什么？如有靜差，可以采用什么措施消除之？1、主反應(yīng)是轉(zhuǎn)速負(fù)反應(yīng)，起穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的作用；局部反應(yīng)是截止電流負(fù)反應(yīng)，當(dāng)電流超過允許電流時，使電流迅速降下來。2、3、系統(tǒng)無靜差。因該系統(tǒng)采用PI調(diào)節(jié)器,為一型系統(tǒng);又該系統(tǒng)的輸入信號一般為階躍信號.由誤差理論知該系統(tǒng)靜差為零.四、2位置隨動系統(tǒng)組成示意圖如以下圖所示。要求：〔15分〕1、畫出系統(tǒng)的構(gòu)造圖。2、用順序圖說明當(dāng)給定角度θr增大時系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)過程。3、假設(shè)放大器為比例型，系統(tǒng)有無靜差？為什么？如有靜差，可以采用什么措施消除之？解：1.2.3.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)的輸入信號一般為階躍信號即一階.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)無靜差。四.3水位控制系統(tǒng)如以下圖所示。要求〔15分〕1、畫出系統(tǒng)的構(gòu)造圖。2、用順序圖說明當(dāng)用戶用水量Q2突然增大時系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)過程，并說明為什么負(fù)反應(yīng)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)有無靜差？為什么？如有靜差，可以采用什么措施消除之？解：1.2.由以上分析可知,負(fù)反應(yīng)控制是通過反應(yīng)量與給定量之間形成偏差才能實(shí)現(xiàn)控制過程使系統(tǒng)最終到達(dá)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)反應(yīng)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)的輸入信號一般為階躍信號即一階信號.由誤差理論知該系統(tǒng)靜差不為零.如有靜差，可通過提高系統(tǒng)的型，如將P調(diào)節(jié)器改為PI調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)無靜差五、1系統(tǒng)構(gòu)造圖如圖，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)=伯德圖略。該系統(tǒng)為典Ι系統(tǒng)ωc=100rad/s,相位裕量γ＝Φ(ωc)＝180°-90°-tg-1Tωc=90°-45°=45°〔2〕γ＝45°＞0故系統(tǒng)穩(wěn)定;又45°＞(30°,60°)故系統(tǒng)相對穩(wěn)定性足夠好.2、系統(tǒng)構(gòu)造圖如以下圖，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〕假設(shè)穩(wěn)定性不佳可如何校正?〔15分〕解：〔1〕伯德圖略G(S)=,ωc=57.73rad/s,相位裕量γ＝Φ(ωc)＝180°-90°-tg-1Tωc=90°-89°=1°〔2〕判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。γ＝1°＞0故系統(tǒng)穩(wěn)定;又1°＜(30°,60°)故系統(tǒng)相對穩(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)構(gòu)造圖如圖，要求：〔15分〕1繪制系統(tǒng)伯德圖，求出系統(tǒng)的相位裕量〔arctg0.3=63°〕。解：G(S)=，該系統(tǒng)為典I系統(tǒng)，ωc=100rad/dec。波德圖γ＝180°＋Φ(ωc)＝180°-90°-tg-10.003×ωc=90°-63°=27°2、判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。假設(shè)系統(tǒng)穩(wěn)定性不夠好，提出改善性能的策略。γ＝27°＞0故系統(tǒng)穩(wěn)定;又27°?(30°,60°)故系統(tǒng)相對穩(wěn)定性不夠好.改善穩(wěn)定性，可有兩種思路：一是適當(dāng)減小開環(huán)增益K；二是增加校正環(huán)節(jié)如增加比例微分環(huán)節(jié)或超前校正環(huán)節(jié)。5.2系統(tǒng)構(gòu)造圖如圖，要求：〔15分〕1繪制系統(tǒng)伯德圖，求出系統(tǒng)的相位裕量。解：G(S)=，該系統(tǒng)為典I系統(tǒng)，ωc=10rad/dec。波德圖略γ＝180°＋Φ(ωc)＝180°-90°-tg-10.1×ωc=90°-45°=45°2、判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。假設(shè)系統(tǒng)穩(wěn)定性不夠好，提出校正策略。γ＝45°＞0故系統(tǒng)穩(wěn)定;又45°∈(30°,60°)故系統(tǒng)相對穩(wěn)定性足夠好.假設(shè)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)減小開環(huán)增益K；二是增加校正環(huán)節(jié)，如增加比例微分環(huán)節(jié)。六、系統(tǒng)構(gòu)造圖如圖：〔10分〕問系統(tǒng)的型是多少？R〔s〕=D〔s〕=1/S，問系統(tǒng)的essr和essd各為多少？解：〔1〕對R(S),系統(tǒng)為Π型;對D(S),系統(tǒng)為Ι型.〔2〕essr=0,essd=1/K1.七、最小相位系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性曲線如下圖。請寫出系統(tǒng)開環(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)(arctg0.1=5.7o,arctg1=45o)解：G(S)=;ωc=10rad/s,γ＝=45o-5.7o=39.3°＞0故系統(tǒng)穩(wěn)定;又39.3°∈(30°,60°)故系統(tǒng)相對穩(wěn)定性足夠好。六、1系統(tǒng)構(gòu)造圖如圖：〔10分〕1.問系統(tǒng)的型是多少？2.設(shè)R〔s〕=D〔s〕=1/S2，問系統(tǒng)的essr和essd各為多少？解：1.對R(S),系統(tǒng)為Π型;對D(S),系統(tǒng)為Ι型.2、essr=0,essd=1/K1.六.2控制系統(tǒng)如圖4.1所示.r(t)=1(t),n(t)=0.1×1(t),確定系統(tǒng)的型，并求穩(wěn)態(tài)誤差。圖4.1控制系統(tǒng)構(gòu)造圖對r(t),系統(tǒng)為Ι型;對n(t),系統(tǒng)為0型.ess=essr+essn=+=1/s+0.1/s=0+0.1=0.1〔10分〕七、1、最小相位系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性曲線如下圖。請寫出系統(tǒng)開環(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)=該系統(tǒng)為典Π系統(tǒng).ωc=10rad/dec,γ＝180°＋Φ(ωc)＝180°-90°*2+tg-1T1ωc-tg-1T2ωc=84.2°-5.7°=78.5°γ＝78.5°＞0故系統(tǒng)穩(wěn)定;又78.5°＞(30°,60°)故系統(tǒng)相對穩(wěn)定性足夠好.(10分)2、最小相位系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性曲線如下圖。請寫出系統(tǒng)開環(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)=.ωc=rad/dec,γ＝180°＋Φ(ωc)＝180°-90°*2+2tg-1T1ωc-tg-1T2ωc=35.1°-1.8°=33.3°γ＝33.3°＞0故系統(tǒng)穩(wěn)定;又33.3°∈(30°,60°)故系統(tǒng)相對穩(wěn)定性足夠好.(10分)3、最小相位系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性曲線如下圖。請寫出系統(tǒng)開環(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)。(arctg1=45°,arctg10=84°，arctg0.1=5.7°)解：G(S)=.ωc=100rad/dec,γ＝180°＋Φ(ωc)＝180°-90°*2+tg-10.1ωc-tg-10.01ωc=84°-45°=39°γ＝39°＞0故系統(tǒng)穩(wěn)定;又39°∈(30°,60°)故系統(tǒng)相對穩(wěn)定性足夠好.(10分)八、線性系統(tǒng)時域分析8.1系統(tǒng)構(gòu)造圖如圖3.1所示,傳遞函數(shù)為G(S)=.今欲用加負(fù)反應(yīng)的方法,將調(diào)整時間ts調(diào)整為原來的0.1倍,并保證總的放大倍數(shù)不變.試確定參數(shù)Kh和K0.圖8.1系統(tǒng)構(gòu)造圖解：校正后傳遞函數(shù)為由題意可列方程如下:1/(1+10KH)=0.110K0/(1+10KH)=10解得K0=10;KH=0.9.8.2溫度計(jì)是一階系統(tǒng),其傳遞函數(shù)Φ(S)=,用其測量容器水溫,1min才能顯示出該溫度的98％的數(shù)值.假設(shè)加熱容器使水溫按10℃/min的速度均勻上升，問溫度計(jì)的穩(wěn)態(tài)指示誤差為多少？解：由條件,4T=1min,,t=1/4min.溫度計(jì)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)可寫為G(S)=1/TS=4/S,為Ι型系統(tǒng).∴當(dāng)輸入為等速度信號R(S)=10/S2時,essr===2.5℃.8．3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。假設(shè)ξ＝0.5對應(yīng)最正確響應(yīng)，問起搏器的增益K為多少？圖8.2電子心律起搏器系統(tǒng)G(S)=由條件可得:=20K(1),2ζωn=20(2),ζ=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〕1、反應(yīng)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，請繪制系統(tǒng)的概略根軌跡圖，并說明零點(diǎn)、極點(diǎn)、分支數(shù)、漸近線、與虛軸交點(diǎn)等特征。說明系統(tǒng)穩(wěn)定性。解：〔1〕根軌跡起于開環(huán)極點(diǎn)0，－1，－2，終于開環(huán)零點(diǎn)〔為三個無限零點(diǎn)〕；〔2〕分支數(shù)n＝3，漸進(jìn)線與實(shí)軸交點(diǎn)處坐標(biāo)，夾角；〔3〕與虛軸交點(diǎn)：閉環(huán)特征方程＝0將代入可得實(shí)部方程：k*-3ω2=0,虛部方程：ω3-2ω=0,解得，KC＊＝6概略根軌跡如圖:由根軌跡可見，當(dāng)0<k*<6時，系統(tǒng)穩(wěn)定；KC＊＝6時系統(tǒng)臨界穩(wěn)定；KC＊>6時系統(tǒng)不穩(wěn)定。2、*單位負(fù)反應(yīng)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為，請繪制系統(tǒng)的概略根軌跡圖，并說明零點(diǎn)、極點(diǎn)、實(shí)軸上根軌跡、分支數(shù)、漸近線等特征。說明系統(tǒng)穩(wěn)定性?！?0分〕解：〔1〕根軌跡起于開環(huán)極點(diǎn)0，0，－1，終于開環(huán)零點(diǎn)〔為三個無限零點(diǎn)〕；實(shí)軸上根軌跡〔－∞，－1〕分支數(shù)n＝3，漸進(jìn)線與實(shí)軸交點(diǎn)處坐標(biāo)，夾角；概略根軌跡如圖:由根軌跡可見，系統(tǒng)不穩(wěn)定。〔2〕開環(huán)奈氏曲線如圖：3、*系統(tǒng)構(gòu)造圖如下，〔1〕畫出開環(huán)奈氏曲線，并用奈氏判據(jù)說明閉