控制工程基礎(chǔ)復(fù)習(xí)大綱

控制工程基礎(chǔ)復(fù)習(xí)題(A—G)名詞解釋：1、頻率響應(yīng)2、反饋3、穩(wěn)態(tài)誤差4、最大超調(diào)量5、單位階躍響應(yīng)6、相位裕量7、滯后一超前校正；8、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)；9、頻率特性；10、調(diào)整時間；11、峰值時間；12、截止頻率；13、諧振峰值；14、諧振頻率15、幅值穿越頻率；16、相位穿越頻率；17、幅值裕量；18、自動控制二、分別建立圖示系統(tǒng)的微分方程，求傳遞函數(shù)，并說出圖(c),(d)屬于何種較正網(wǎng)絡(luò)。Lco-AA/Hl—r―ou(t) Ru(t)TOC\o"1-5"\h\zi |_|o0 1——0(b)u0(t)為輸入、輸出電壓。x(t)i-tx0(tu0(t)為輸入、輸出電壓。x(t)i-tx0(t)i 0 i(t)(t)7777777(d)(b)

(b)(a)(b)四、已知系統(tǒng)的開環(huán)的幅相特性(Nyguist)如圖所示，圖中P為開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)H(s)(a)(b)四、已知系統(tǒng)的開環(huán)的幅相特性(Nyguist)如圖所示，圖中P為開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)H(s)(T,jO)w=0.'Re■>(T,j0)w=(^Re(e)P=0(e)(d)五、計算1、設(shè)某二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線如圖所示，如果該系統(tǒng)為單位反饋型式試確定其開環(huán)傳遞函數(shù)。

2、某系統(tǒng)如圖所示，試求其無阻尼自然頻率?n，阻尼比:，超調(diào)量°%，峰值時間打調(diào)整時間t。(設(shè)誤差帶寬度取土2%)sX(s)i六、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)HG)的幅頻特性曲線如圖示，且G(s)HG)為最小相位七、 某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=心_i)，試畫出其乃奎斯特圖，并說明當(dāng)K取何值時系統(tǒng)穩(wěn)定？X(s) as+a八、 已知系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為v(、= 11 0 2 )X(s)asn+asn-i bas2+as+a)i n n-1 2 1 0試證明系統(tǒng)對速度輸入的穩(wěn)態(tài)誤差為零。十、判斷正誤1、 各項時域指標(biāo)(最大超調(diào)量，調(diào)整時間等)是在斜坡信號作用下定義的。2、 對于結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定系統(tǒng)，可以通過改變某些系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)而使其穩(wěn)定。3、 對于最小相位系統(tǒng)，增益裕量和幅值裕量為正的系統(tǒng)是穩(wěn)定的。4、 增加系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中積分環(huán)節(jié)數(shù)目有利于系統(tǒng)穩(wěn)定,有利于提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度。5、 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是輸出的拉氏變換與輸入的拉氏變換之比，所以與輸入信號有關(guān)。6、 穩(wěn)態(tài)誤差的大小與系統(tǒng)型號無關(guān)。7、 在一個系統(tǒng)中，若K某些值時，系統(tǒng)穩(wěn)定。則系統(tǒng)為條件穩(wěn)定系統(tǒng)。8、 在波德圖上，“O”型與“I”型系統(tǒng)的幅頻特性的低頻段斜率不同。9、 右半平面既無零點又無極點的傳遞函數(shù)對應(yīng)的系統(tǒng)為最小相位系統(tǒng)。10、 相位超前較正有利于提高系統(tǒng)的快速性。11、 在［S］平面上，系統(tǒng)的閉環(huán)極點離虛軸越遠，則其對應(yīng)的時間響應(yīng)分量衰減越快。12、 擾動信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差是否為零與其作用點之后積分環(huán)節(jié)的多少有關(guān)。試求圖示系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。N試求圖示系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。N(s)=0.1x1s勾一20x少一s(0.5s+1)十二、1、已知系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為x0(t)=2(1—e創(chuàng))，求系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)。若對該系統(tǒng)輸入正玄信號x0(t)=sin5t，求其穩(wěn)態(tài)輸出。7272、某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為3S7212當(dāng)輸入為7sin(3t+450)時，試求其穩(wěn)態(tài)輸出。十三、已知某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性如圖所示，寫出該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，并計算?處的相位裕量。畫出相頻特性，并說明系統(tǒng)是否穩(wěn)定。c十四、填空題1，其單位脈沖響應(yīng)g(t)=1，十四、填空題1，其單位脈沖響應(yīng)g(t)=1，系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為G(S)=TS+1TOC\o"1-5"\h\z其單位階躍響應(yīng)為c(t)= 。線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是 。線性一階、二階系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是 ，線性三階系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是 。線性連續(xù)0'型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)速度誤差系數(shù)Kv= ，加速度穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)Ka= 。線性連續(xù)T'型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)速度誤差系數(shù)Kv= ,加速度穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)Ka= 。已知系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)為K.若是0'型系統(tǒng)，則輸入單位階躍信號時靜差為 ，若是T'型系統(tǒng)，則輸入單位階躍信號時靜差為 ，若是'II'型系統(tǒng)，則輸入單位加速度信號時靜差為 。6，Nyquist穩(wěn)定判據(jù)的內(nèi)容是 在“BODE”圖上，描述系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)的頻域指標(biāo)有

8、開環(huán)頻率特性的低頻段主要影響系統(tǒng)階躍相應(yīng)的 ，高頻段主要影響系統(tǒng)階躍相應(yīng)的 中頻段主要影響系統(tǒng)階躍TOC\o"1-5"\h\z相應(yīng)的 。9、控制系統(tǒng)的要求有三個方面，它們是 ,. , 。10、反饋控制的基本原理是檢測輸出量的 用以糾正輸出量的 。輸入信號r(t)與輸出信號輸入信號r(t)與輸出信號c(t)的曲線如圖示，試求a與k的取值試分別求出當(dāng)輸入信號為和Axi(t),txi(t)，212xi(t)-時系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。十五、計算已知一單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為s3+as2+20s+k二0十七、已知一單位反饋控制系統(tǒng)如圖示，試回答：1、GC(s0=1時，閉環(huán)系統(tǒng)是否穩(wěn)定？當(dāng)輸入信號r(t)_1+5t時，穩(wěn)態(tài)誤差是多少？K(s+1)2、GC(s)— 時，閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的條件是什么？當(dāng)輸入信號r(t)=1+5t時，穩(wěn)態(tài)誤差是多少？十八、單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：G(s)二 2，試求丫=450時的T值。s2十九、某系統(tǒng)如圖所示，要使系統(tǒng)的最大超調(diào)量M=0d，峰值時間t二2s，試確定增p p益K和Kh的值，并確定在此K和Kh數(shù)值下，系統(tǒng)的上升時間t和調(diào)整時間t。(設(shè)rs誤差帶寬度取土2%)

二十、具有單位反饋的系統(tǒng)如下圖示。若系統(tǒng)以3=1(rad/s)的角頻率作等幅振蕩，試確定以3振蕩時系統(tǒng)的k和a的值(15分)R(s) . K(s+1) C(s)X— s3+as2+2s+1卜一、已知一單位負反饋控制系統(tǒng)，原有的開環(huán)傳遞函數(shù)Go(S)的對數(shù)幅頻特性曲線如圖(a)所示，兩種校正裝置Gc(S)的對數(shù)幅頻特性曲線如圖(b),(c)所示(圖(a),(b),(c)均屬最小相位系統(tǒng))。試求出采用每種校正方案后的系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)G(S)=Go(S)Gc(S)，畫出校正后系統(tǒng)的相頻特性，并分析兩種校正方案對系統(tǒng)性能的影響15分)。二十二、舉出系統(tǒng)時間響應(yīng)分析中，常用的5種典型輸入信號，并寫出時域函數(shù)表達式和畫出簡要時域函數(shù)圖形。(每小題3分，共15分)二十三、問答題:1、傳遞函數(shù)的定義是什么？2、控制系統(tǒng)主要由哪幾部分組成？試用方框圖來表示之，并用方框圖來說明開環(huán)控制與閉環(huán)控制的根本區(qū)別。3、什么是開環(huán)控制、閉環(huán)控制系統(tǒng)？簡述其控制原理，并能指出給定量、被控制量、擾動量、檢測元件、執(zhí)行元件。4、控制系統(tǒng)有哪些基本要求，其中哪一項是首要的？5、反饋控制的基本原理是什么？6、何為恒值、程序、及隨動控制系統(tǒng)？能舉例說明。7、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有哪幾種？二十四、填空1、 對于一個傳遞函數(shù)為G(S)的穩(wěn)定系統(tǒng)，作用一諧波函數(shù)x(t)=Xsin?t，則其穩(wěn)態(tài)輸ii出是與輸入 的諧波函數(shù)，只是其幅值變?yōu)?，相位變?yōu)?，顯然，幅值、相位都是 的 (線性、非線性)函數(shù)。2、延遲環(huán)節(jié)的特點是其輸出育 地反映輸入,只是輸出比輸 。在頻率e很小時，延遲環(huán)節(jié)的頻率特性與 的頻率特性近似相等。3、BODE圖是在這樣一種坐標(biāo)系中畫出的圖，該坐標(biāo)系的橫軸采用 分度，縱軸采用 分度，因此也常稱BODE圖為 對數(shù)坐標(biāo)圖。在這種圖中，乘積可以化成 運算，并且可以用 疊加的方法大致求出幅頻特性。4、 閉環(huán)幅頻特性的零頻值M(0)是否為“1”反映系統(tǒng)在常值輸入作用下的誤差是否為_TOC\o"1-5"\h\z，反映系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中是否有 。5、 已知單