自动控制原理典型习题(含答案)

自动限制原理练习1，(20分钟)为了简化下图所示系统的传递函数，请平等地试验结构图。解决方案：于是：2.(10分钟)已知系统特性方程确定系统的稳定性，表示闭环系统不稳定时s平面右半部的极数。(必须有laus计算表)解决方案：劳斯计算了表中第一个热系数变量的编号两次，s平面的右半部分有两个闭环极点，导致系统不稳定。三.(20分钟)图中所示的单位反馈伺服系统，K=16s-1，T=0.25s，请尝试这样做：(1)特性参数；(2) %和ts计算；(3) %=16%，如果t不变，k应该使用哪个值？解决方案：(1)解决方案: (1)系统的闭环传递函数如下：因此：(2)(3) %=16%是，t保持不变时：4.(15分钟)已知系统如下图所示。1.绘制(设置关键点)系统根轨迹。寻找使系统稳定的k值范围和临界状态的振动频率。XrXckS3S2 2s 2解决方案，渐进线1 入射角同样的道理与虚拟轴相交，特殊矩形，替代而且，所以当时系统稳定，临界状态的冲击频率。5.(20分钟)最小相位角系统的开环日志幅频特性如下图所示。要求(1)编写系统开环传递函数；(2)用相位角裕度判断系统的稳定性。(3)将对数幅频特性向右转换10倍频，讨论其对系统性能的影响。解决方案(1)可以通过问题图编写系统开环传递函数，如下所示：(2)系统的开环相位频率特性如下截止频率角度裕量：因此，系统稳定。(3)将对数幅频特性向右转换10倍频，得到系统新的开环传递函数截止频率角度裕量因此，系统稳定性保持不变。时域指示器估计公式2=因此，系统的过度调谐保持不变，调节时间缩短，动态响应速度快。6.(15分钟)具有单位反馈的误差采样离散系统，连续部分传递函数输入，采样周期s .尝试：(1)输出转换；(2)采样瞬时输出响应；解决方案：(2)第一，简单的回答(每个问题5分，共10分)1、什么是开环控制？什么特征？2，系统的根轨迹是？如何确定起点、终点？第二，为了回答问题，看图片(每个问题10分，共20分)1，已知系统开环振幅和相位曲线如图1所示，开环传递函数如下：其中全部大于0，使用奈奎斯特稳定性标准判断图1曲线对应闭环系统的稳定性，并简要说明原因。2，已知系统单位阶跃响应曲线在设定为调整时间、超额调整、一般二次系统的情况下查找传递函数，如图2所示。图2一、简单的回答(每个问题5分，共10分)1、开环控制方案是控制装置和控制目标之间只有反向功能，没有反向连接的控制过程。(三点)系统的输出量特点是不影响系统的控制量。开环控制结构简单、成本低，系统控制精度取决于系统元部件，抗干扰能力差。(两点)2，根轨迹简称为根跟踪，是开放回路系统的参数从0更改为无限时，封闭回路特征表达式的根在s平面上更改的轨迹。(3分钟)系统根轨迹开始于开环极，最后达到开环零。(两点)第二，为了回答问题，看图片(每个问题10分，共20分)1，解决方案：结论：稳定性(两点)原因：如果标题识别系统在s的右半平面上具有开放回路极数，并且系统具有带有无限半径和圆周严重度的圆弧的积分环，则naiquist曲线将在图1中显示(3点)，图中所知系统naiquist曲线所包围的点(-1，j0)的旋转数，(3点)naiquist曲线正确的两点判断，正确的原因6点，曲线补充完整的2点。2，解决方案：如图所示典型的二次系统，开环传递函数如下：闭环传递函数为：在图中，参数读取正确的5点，计算正确的6点，结论读取正确的4点课程名称：自动控制理论(第一，填写空白问题(每个空白1分，共15分)1，反馈控件，也称为偏差控件，作为给定值和反馈量之间的差异。2、复合控制有两种基本形式：按输入前馈复合控制和按扰动前馈复合控制。3、G1(s)和G2(s)的两个传递函数并行连接，并且该传递函数为时，G(s)表示为G1(s) G2(s) (G1(s)和G2(s)。4、典型的二次系统极点分布，如图1所示；无阻尼自然频率、阻尼比，这个系统的特性方程式是，系统的单位阶跃响应曲线是阻尼振动。5、系统的单位冲量响应，系统的传递函数G(s)为。6、根轨迹开始于开环极点，结束于开环零点。7、如果最小相位系统的相位频率特性为，则系统的开环传递函数为。8、PI控制器的输入输出关系的时域表达式。其传递函数是引入集成链路，可以提高系统的正常状态性能。第二，选择题(每个问题2分，共20分)1、连接负反馈后(d)a、必须能使闭环系统稳定；b、系统动态性能必须提高。c、逐渐减少干扰引起的错误，终于可以完全消除；d，为了提高系统性能，需要调整系统的结构参数。2、以下哪项对提高系统稳定性没有影响(a):a、开环极点增加；b、在积分链路上添加单位负反馈；c、开环零增加；d，介绍了系列先进校准装置。3，系统特性表达式为时的系统(c)a，稳定B，单位阶跃响应曲线为单调指数上升；c、临界稳定性；d，右半平面闭环极数。4，正常状态错误，说明(a)a、B型，系统不稳定性；c，输入振幅太大。d，闭环传递函数具有积分链接。5，在以下情况下，需要绘制0个轨道的是(d)a，主反馈端口符号为“-”；b、排除其他参数发生变化时；c、非单位反馈系统；d，根轨迹方程式(标准形式)为。6、开环频域性能指标的相位角毛利对应于时域性能指标(a)。a，过冲b，正常状态错误c，调整时间d，峰值时间7，如图2所示，已知开环幅频特性是图中不稳定的系统(b)。系统系统系统图2a，系统 B，系统 C，系统 D，都不稳定8、如果最小相位系统有角度容差，以下说明是正确的(c)。a，不稳定；b，只有存在振幅裕度时才稳定。c，稳定；d、不能判断相角裕量以确定系统的稳定性。9、如果串行校准设备的传递函数为，则校准设备属于(b)。a、前置修正b、后置修正c、延迟-前置修正d、无法判断10，在以下串行校正设备的传输函数中，可以提供最大相位前沿角度：ba、b、c、d、构建图3所示电路的动态微分方程，并找到传递函数。解法：1，建立电路的动态微分方程根据KCL(两点)也就是说(两点)2、查找传递函数微分方程的拉普拉斯变换(两点)传递函数(两点)图3如图4所示，4，(共20点)系统结构图：图41、编写闭环传递函数表达式；(4点)2、系统要满足条件，请输入：相应参数和；(4点)3、此时找出系统的动态性能指标。(4点)4、查找系统生成的正常状态错误。(4点)5、不要让干扰影响系统输出。(4点)解决方案：1，(4点)2，(4点)3，(4点)4，(4点)5，(4点)命令：得：5，(15分钟)单位反馈系统的开环传递函数为：1、使用根轨迹增益Kr(渐近、分离点、与虚拟轴的交点等)绘制系统的根轨迹。(8点)2、确定满足系统的开环增益范围。(7点)1、绘制管线轨迹(8点)(1)系统具有三个开环极点(起点):0、-3、-3、开环零无(有限端)；(1点)(2)实际轴的轨迹：(-，-3)和(-3，0)；(1点)(3) 3个渐近： (两点)(4)分隔点：例如(2分钟)(5)和假想轴交点：(两点)绘制根轨迹，如右图所示。2，(7分钟)开环增益k和根轨迹增益Kr的关系：得(1分)系统稳定时根轨迹增益Kr的值范围：(2分钟)系统稳定且欠阻尼时根轨迹增益Kr的值范围：(3分钟)系统处于稳定欠阻尼状态时开环增益k的值范围：(1分钟)如图5所示，6，(共22点)最小相位系统的开环代数幅频特性曲线：1、编写系统的开环传递函数；(8点)2、建立系统的开环频率特性、开环幅频特性和开环时频特性。(3点)3、找出系统的相角裕度。(7点)4、如果系统的稳定性毛利不够大，可以采取什么措施来改善系统的稳定性毛利？(4点)解决方案：1，从开环波特图表中可以看出，原始系统有比例环、积分环和惯性环。因此，开环传输必须是以下形式(两点)如图所示，如果位置的纵坐标为40dB(两点)(两点)因此，系统的开环传输(两点)2、建立系统的开环频率特性、开环幅频特性和开环时频特性：开环频率特性(1点)开环幅频特性(1点)开环相位频率特性：(1分钟)3、查找系统的角度公差：振幅交叉频率查找，所以(三点)(两点)(两点)最小相位系统的临界稳定性4，(4点)添加串行高级校准装置，提高系统的可靠性裕度。增加串行滞后校正装置。串行迟滞增加-高级校正装置；开环零增量；添加PI或PD或PID控制器。积分链接加上单位否定反馈。考试问题2第一，填写空白问题(每个空白1分，共15分)1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，受控量为水温。2、自动控制系统具有两种基本控制方法：如果控制设备与受控对象之间没有反向连接，则是开环控制系统。如果控制设备和受控对象之间不仅有正向连接，而且存在反向连接，则称为闭环控制系统。包含速度发电机的电动机速度控制系统是闭环控制系统。3、稳定性是控制系统最基本的要求，如果一个控制系统的响应曲线是阻尼振动，则是稳定的。判断闭环线性控制系统的稳定性，并在时域分析中使用laus准则。频域分析采用奈奎斯特标准。4，传递函数表示零初始条件下线性常数控制系统的输出拉普拉斯变换输入拉普拉斯变换的比率。5、开环传输函数的系统设置、开环幅频特性、相位-频率特性。6、频域性能指标与时域性能指标相匹配，开环频域性能指标的振幅交叉频率与时域性能指标调整时间相对应，反映了系统动态过程的快速性第二，选择题(每个问题2分，共20分)1，传递函数的说明无效(b)a传递函数仅适用于线性常数系统。b传递函数不仅取决于系统的结构参数，而且给定的输入和扰动会影响传递函数。c传递函数通常是复杂变量s的真正分数。d闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。2、以下哪一项对提高系统精度没有