自动控制考试题三及答案.doc

一、(6分) 判断题1. 线性系统的传递函数与系统的结构及输入信号有关。（ ）2. 传递函数中的s是有量纲的。（ ）3. 系统的脉冲响应反映了系统的静、动特性，可作为系统的数学模型。（ ）4. 线性系统的稳定性只与系统的结构有关。（ ）5. 闭环系统的极点是稳定的实极点，则阶跃响应是无起调的。（ ）6. 稳态误差为无穷大的系统是不稳定的系统。（ ）7. 幅频特性相同的系统相频特性必相同。（ ）8. 单位负反馈系统的开环传递函数为，式中,则该系统的稳定性与的大小无关（ ）9. 当系统输入正弦信号时，系统的稳态输出称之为频率特性。（ ）10. 由最大相位系统的Bode图，当时，若，则由该系统所得的单位负反馈系统必稳定。（ ）11. 单位负反馈系统的开环系统的中频段决定了系统的动静态性能。（）12. 串联滞后矫正是利用矫正网络的滞后特性从而改善系统性能的。（ ）二、(10分) 求图示系统的传递函数。三、(18分) 已知某单位反馈系统的开环传递函数为，1 试求出该系统的单位阶跃响应的起调量和调整时间，并画出阶跃响应的大致 图形，在图上表出性能指标，的定义(取5%)；2 为了改善系统性能，对该系统实施速度反馈，试画出速度反馈系统的方块图。为使系统的阻尼比为0.7，速度反馈系数为多少？四、(18分) 设某控制系统如图所示，误差定义为，试选择参数z和b的值，使系统对速度输入信号的稳定误差为0。五、(10分) 该控制系统的结构如图，现在为了使系统特征方程的根的实数部分小于-1，试确定传递函数k的数值范围。六、(15分) 设单位负反馈系统的开环传递函数为，试作出相应的根轨迹图，确定使系统的开环放大倍数且系统增益裕度的值的范围。七、计算作图题(10分) 已知单位负反馈的开环传递函数如下：试画出极坐标图，要求画出相角裕量和幅值裕量。 1.七、计算作图简答题(10分)已知某单位负反馈系统，矫正前的开环传递函数为，矫正后的开环传递函数为，试求：1 矫正前后系统的静态速度误差系数，穿越频率及相位裕度。2 矫正装置是那种类型？3 说明矫正后的系统，哪些方面的特性得到了改善？哪些方面会多出新问题？答案：一（12分） 1.F; 2.T 3.T 4.F 5.T 6F 7.F 8.T 9.F. 10.T 11.F 12.F二（10分） 三（18分） 解： 1 为典型二阶系统， （弧度/秒），； 2 （弧度/秒）， 得四（10分） 解： 当时，, 当时， 五（10分） 六（15分） 解：开环极点实轴上根轨迹渐进线与虚轴交点 1 16 7 临界稳定时的 （令得到）此时，由行 即，得。由于开环放大倍数 要求即又增益裕度为，要求即 所以当时，能满足，增益裕度的要求。七（10分）（1） （2）八（15分）1 校正前：； 校正后：2 相位超前校正。稳定误差未变。快速性和稳定性得到了改善。不过，系统抗高频干扰的能力有所下降。（二）一选择题：（10分）1有串联矫正环节是属于（ ）。（1）相位超前矫正； （2）相位滞后矫正；（3）增益调整； （4）相位矫正 超前矫正。2某系统的传递函数为，其极点是（ ）。 3.设系统开环传递函数为，函数则与（ ）。 （1）极点相同； （2）零点相同； （3）零极点都相同； （4）零极点都不同。4一个单位负反馈系统为I型系统，开环增益为k，则在输入下，此系统的（ ）。 （1）稳态速度误差是； （2）稳态加速度误差不是； （3）稳态速度误差是； （4）稳态位置误差是。5已知系统频率特性为，则该系统可表示为（ ）。 .6对欠阻尼系统，为提高系统的相对稳定性，可以（）。（） 增大系统的固有频率；（）减小系统的固有频率；（）增加阻尼；（）减小阻尼。7线性系统的传递函数（）。（） 随着输入的该变而变化；（）代表了系统本身的物理结构；（） 取决于系统本身的多态特性。仅于系统的结构参数有关。8将系统的输出不断的全部或部分的返回输入，成为（）。（） 调整；（）测量；（）矫正；（）反馈。9（2分）若要求在基本保持原系统的稳定性和频带宽的前提下，提高系统的控制精度，减小稳态误差，则通常较有效的措施是采用（）。（） 提高开环增益，且串联相位滞后矫正；（） 单纯的提高开环增益；（） 不提高增益，单纯的采用相位滞后矫正；（） 提高开环增益，且串联相位超前矫正。二（12分） 控制系统的结构如图所示，和分别为前向通道和反馈通道的增益常数，现要求系统的前向通道的传递函数为，试确定满足此要求的和的值以及反馈通道的传递函数。三（15分）计算作图题：已知某单位反馈系统的开环传递函数为，(1) 试求该系统在单位阶跃信号作用下的超调量和调整时间（取）；(2) 为了使系统阻尼比为0.7，对系统实施速度反馈，试画出速度反馈的系统方块图，并求出速度反馈系数；(3) 画出单位阶跃响应的大致图形，在图上标出性能指标的定义。四（10分）已知一稳定系统的闭环传递函数为，误差定义为，试求系统对输入为时，系统的稳态误差。五（10分）设单位反馈系统的开环传递函数为， 若要求闭环特征方程的根的实部均小于-1，问k值应取在什么范围内？如果要求实部均小于-2，情况又如何？六（13分）计算作图题：用根轨迹法确定图示系统无超调的k值范围。七（5分）设单位反馈系统的开环传递函数为，试确定使相角裕量等于时的a值。八（10分）对于图示的二阶系统，试画出开环 闭环频率特性的Bode图。在Bode图上标出代表频域性能指标的（开环截止频率） （相角裕量） 谐振峰值及带宽频率，并定性说明这四个参数与时域性能的关系。九（15分）最小相位系统的开环对数幅频特性如图所示，试求：(1) 系统的开环传递函数；(2) 作出开环系统的幅相曲线，并用奈奎斯特稳定判据闭环系统的稳定性；(3) 计算系统的相角裕度；(4) 试求静态误差系数和。答案：1（1） 2.(2) 3.(1) 4.(4) 5.(2) 6.(3) 7.(3) 8.(4) 9.(1)(2分)二.(12分) 由 取 有 三.(15分) (1) (2) (3). 四.(10分) 当时 五