3重点习题 自控课本 2011_12_22_复习-yychen

自动控制原理 自动控制原理 复 习 第1 2 4章 复 习 第1 2 4章 东南大学 东南大学 自动化学院 自动化学院 陈杨杨陈杨杨 yychen AUTOMATION Y Yang Chen 系统模型 绪论 稳定性 瞬态性能 稳态性能 系统分析 系统校正 第一章 第二章 第四章 第五章 第六章 内容线索 重点 AUTOMATION Y Yang Chen 重点 AUTOMATION Y Yang Chen AUTOMATION Y Yang Chen 各章内容和基本要求 第一章 内容 自动控制系统构成 反馈控制 顺馈控制 控制系统分类 典型测试信号 AUTOMATION Y Yang Chen 第一章 基本要求 对常见控制系统 简单机械系统 简单机械系统 电路系统 电路系统 机电控制系统 机电控制系统 液位系统液位系统 能画出结构框图 能够区分系统的参考输入参考输入和扰动输入 扰动输入 能够分析反馈控制系统 复合控制系统 含 前馈 的控制原理 指出哪些是反馈控制反馈控制 哪些是前馈控制 前馈控制 根据系统的控制原理 正确标出系统 特别 是电路系统 的连接极性连接极性 正 负 AUTOMATION Y Yang Chen 课后习题1 5 AUTOMATION Y Yang Chen 课后习题1 5 比较电路 放大电路 电动机 卷料桶 吊辊 压辊 张力给定 偏差 转速 送料 速度 张力 AUTOMATION Y Yang Chen 复习题 AUTOMATION Y Yang Chen 复习题 AUTOMATION Y Yang Chen 第二章 内容和要求 运动方程 简单机械系统 电路系统 机电控制系统 液位系统 传递函数 物理系统的运动方程 物理系统的运动方程 和 或 传递函数和框图 和 或 传递函数和框图 典型环节 系统连接 框图化简 信号流图和梅森公式 利用框图求传递函数利用框图求传递函数 AUTOMATION Y Yang Chen 第二章 内容和要求 频率特性 定义和含义 图示方法 Nyquist图和Bode图 典型环节的频率特性图 采样系统 根据折线对数频率特性 根据折线对数频率特性 求传递函数 求传递函数 采样和保持 零阶保持器 差分方程和脉冲传递函数 如果需要 z变换公式试卷会给出 根据框图求脉冲传递函数 根据框图求脉冲传递函数 或输出的或输出的z变换 变换 计算采样系统的开环或 计算采样系统的开环或 闭环脉冲传递函数闭环脉冲传递函数 AUTOMATION Y Yang Chen 课后习题2 1 b 1 J 2 J k f T 432 12112 sk T sJ J sJ fsk JJsfks 2 112 2 d JTk dt 2 2 2 212 2 d d Jkf dtdt 2 1 AUTOMATION Y Yang Chen 复习题 mg a l k k 222 sin2sin0cos0 20 kakaka 高次项 2 22 2 2sincossin d kamglml dt 2 22 2 sin2sin d kamglml dt 2 22 2 2 d kamglml dt sinsin0cos0 0 mgmgmg 高次项 AUTOMATION Y Yang Chen 复习题 一简单的电压调节器 在发电机的输出端用一个电位器给出反馈电压kVo 这里k是一个常数 该电位器的电阻足够大 以致可假设它吸收的电流可以忽略 放大器的增益Ka 20 发电机的增益为50伏 安培 参考电压Vr 50伏 1 画出当发电机供给一个负载电流时的系统框图 并写出每个方框的传递函数 2 当开关S闭合 已知发电机空载端电压为250V 求此时k值 通过30A的稳态 负载电流时 引起端电压的变化时多少 恢复到250V的发电机端电压 需要多大 的参考电压 k o V r V 1 Ra 100 Rf 200 LfH Ka AUTOMATION Y Yang Chen 30 215 oid V 0 1 ob kVV 1100 100 200 1 100 id Lfs G Lfs Lfs 250 50 20 10025 V EV 25 brV VVEV 1 LfsRf 50 Kf Ra Id k r V o V 1000 200 r G Lfs 51525053 rr VVV V E b V AUTOMATION Y Yang Chen 复习题 如图所示采样系统 采样周期T 1s 其中 1 1 1 G s s 2 1 Ts e G s s 121 E zUG zG HG z E z 1 H s 21121 E sU sG s H s Es G sU s G sG s H s G s Es 求系统的脉冲传递函数 1 G s 2 G s H s E s Es U s Y s 1 21 1 UG z E z G HG z 21 2 21 1 G z UG z Y zG z E z G HG z AUTOMATION Y Yang Chen 11 2 1 1 1 G zzZ L s 11 21 111 1 1 1 1 11 1 1 1 1 G HG zzZ L s s zz zZ Lz sszze 11 11 1 1 1 1 1 11 1 1 1 UG zZ LU s G sZ L s s ez Z L sszze 1 21 12 21 1 1 2 1 1 G z UG z ez Y z G HG zzzez AUTOMATION Y Yang Chen 第四章 内容和要求 稳定性的概念 输入 输出 模型 稳定性的条件 连续时间系统 离散时间系统 AUTOMATION Y Yang Chen 代数判据 双线性变换 朱利判据 劳斯 霍尔维茨判据 保证稳定性的参数范围 相对稳定性 离散时间系统稳定性判别 基本要求 熟练掌握劳斯判据 稳定与临界稳定及其判别 根据稳定性或相对稳定性要求确定参数范围 求采样系统的闭环特征方程并判断其稳定性 AUTOMATION Y Yang Chen 根轨迹 根轨迹的概念 幅角条件和幅值条件 根轨迹作图规则 基本要求 给出开环传递函数会作根轨迹图并做必要的计算 能利用根轨迹判断闭环系统稳定性 分析增加零 极点后根轨迹的变换 以及相应的 稳定性 瞬态性能的变化 AUTOMATION Y Yang Chen 11 0 368 2 71 ee 复习题 如图3所示的采样控制系统 其中采样周期T 1s k 0 1 求系统的闭环和开环脉冲传递函数 2 根据 1 的结果画出系统的在Z平面中的根轨迹 3 闭环系统稳定时k的取值范围 1 Ts e s 1 k s s R s C s 1 T Ts e 0123 0 717 0 368 1 0 368 z G zGG G zk z zz 123 123 1 GG G z G z GG G z AUTOMATION Y Yang Chen 1 1 s z s 32 1 3680 368 1 0 2640 zzkzk 32 0 632 1 264 1 16 40 424 2 7360 104 0 ksk ssk 闭环特征方程 3 2 122 0 0 632 40 424 1 264 1 16 2 736 0 104k 5 065 830 558 1 34 2 7360 104 skk sk skkkk sk 00 8 k AUTOMATION Y Yang Chen 02040lg1 0 1 c c 复习题 最小相位系统开环对数幅频特性如图 写出系统的开环传递函 数 并求截止频率 0 1 1 0 110 K G s ss s 20lg20lg10010 KK LdB 20 dB dec 60 dB dec 40 dB dec 0 1 10 AUTOMATION Y Yang Chen Re Im 0 Re Im 0 Re Im 0 Re Im 0 复习题 AUTOMATION Y Yang Chen 填空题 已知系统开环传递函数分母阶数闭分子阶数高2阶 系统开环极点为 3 2 i 若已知系统的闭环极点包含一对共轭复根 1 2i 则另外一个闭 环极点为 相对阶数大于等于2时 开环极点和 闭环极点和 答案 5