华南理工第一学期自动控制原理平时作业

自动控制原理答案第1页（共2页）1试将下列系统的结构图化简（本题10分）（说明本题考查对第二章第三节系统结构图化简及等效变换的掌握程度，该类题目有两种求解方法。第一种求解方法可参见课本4447页的例题211、212、213等。第二种方法可利用46页公式282，两种方法结果一样。）RSCS答化简如下2已知单位反馈系统的开环传递函数如下，试确定使系统稳定的开环放大系数K的取值范围。（本题10分）自动控制原理答案第2页（共2页）24KGSS（说明本题考查对第三章第一节劳斯稳定判据的理解和应用，可参见课本67页例题36。一样的求解思路）3已知单位负反馈系统开环传递函数。（本题20分）10（S4）5G1）试判断该系统属于几型系统。2）系统的开环放大系数K是多少3）试判断该系统是否稳定。4）试求在输入信号作用下，系统的稳态误差是多少。45RTT自动控制原理答案第3页（共2页）（说明本题考查对第三章第六节稳态误差相关知识的理解和计算。可参见课本105页表36的总结及例题316。）答1由系统开环函数可知系统为型系统2由G（S）15201540SS可知向前积分环节有一个，系统是型系统，且开环放大系数K25。4某二阶系统的结构图如图A所示，该系统的单位阶跃响应如图B所示。（本题20分）1）试计算该系统的性能指标稳态值、超调量；2）试确定系统参数K1，K2和A。自动控制原理答案第4页（共2页）答1）由系统的单位阶跃响应曲线（图B）可以得出3410T）（PC2）由图A可知系统闭环传递函数（A）2212S（WNSSKK由联立解得30T21/EWNP283N0W将以上参数代入式（A）可得21K1A又因为3LIMLIM）（21200KASSSCS最后得出系统参数K11108，K23，A225已知某系统的开环传递函数为（本题10分）2014GSS1）试求解系统的转折频率；低频渐近线斜率等参数；2）绘制系统的对数幅频特性图；要求标明转折频率及斜率，幅值等必要数据。（说明本题考查对第五章第四节系统开环频率特性的绘制要点，可参见课本213215页，对绘制步骤有详细的说明，绘制要点是确定低频渐近线斜率、转折频率、及转折后斜率的变化量。可参看例题53。一样的求解思路）答1）将传递函数变形为1250SSG其对应的频率特性表达式JJ自动控制原理答案第5页（共2页）得转折频率为11、21/0254，放大系数K100,由0，故低频渐进线的斜率K0DB/DEC2系统的对数幅频特性图如下因在11处，由低频渐进线L20LGK20LG10040DB6试绘制下列两幅图的根轨迹。（本题10分）L/DB40JL/DB40J（说明本题考查对第四章第二节系统根轨迹的绘制要点的理解，可参见课本141159页的内容。）自动控制原理答案第6页（共2页）答AB7某单位反馈系统的开环传递函数为，其奈奎斯特图如图所示，试利用奈12GS奎斯特稳定判据判断该系统的稳定性。（本题10分）（说明本题考查对第四章第二节系统根轨迹的绘制要点的理解，可参见课本141159页的内容。）自动控制原理答案第7页（共2页）答J12）SGSS系统稳定性ZP2NN02012系统为发散不稳定系统8简答题（本题10分）1）闭环控制系统中主要包括哪些基本环节，并简述主要环节的作用。答闭环控制系统（自动控制系统）通常是由测量反馈元件、比较元件、放大元件、校正元件、执行元件、控制对象等基本环节组成。作用测量反馈元件用以测量被控制量并将其转换成与输入量同一物理量后，再反馈到输入端以作比较。比较元件用来比较输入信号与反馈信号，并产生反映两者差值的偏差信号。放大元件将微弱的信号作线性放大。校正元件按某种函数规律变换控制信号，以利于改变系统的动态品质或静态性能。执行元件根据偏差信号的性质执行相应的控制作用，以便使被控制量按期望值变化。控制对象又称被控或受控对象，通常是指生产过程中需要进行控制的工作机械或生产过程，出现于被控对象中需要控制的物理量称为被控量。2）对控制系统采用频率法校正时，一般采用串联超前校正或串联滞后校正，请简述各自的概念及特点，两种校正分别对系统有何作用。答串联超前校正概念利用超前校正网络的相位超前特性来增大系统的相位裕量，以达到改善系统瞬态响应的目的。为此，要求校正网络最大的相位超前角出现在系统的截止频率剪切频率处。通过所加校正装置，改变系统开环频率特性的形状，使校正后系统的开环频率特性具有如下特点低频段用以满足稳态精度的要求；自动控制原理答案第8页（共2页）中频段幅频特性的斜率为20DB/DEC,并具有较宽的频带，这一要求是为了系统具有满意的动态性能；高频段要求幅值迅速衰减，以较少噪声的影响。串联滞后校正利用滞后网络或PI控制器的高频衰减特性，是已校正系统