自动控制原理模拟题及答案

学习中心姓名学号西安电子科技大学网络与继续教育学院自动控制原理模拟问题1一、简单解答(共25分)1 .简述闭环系统的特点，并描绘闭环系统的结构框图。 (8分)2、简要描述二次系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。 (10分)3、串行校正的特点及其分类是什么？ (7分)二、已知一种单位负反馈系统的开环传递函数通过确定使系统产生持续振荡的值来确定振荡频率。 (15分钟)三、某系统结构及其单位阶跃响应如图所示。 系统参数和。 (15分钟)四、某最小相位角系统开环对数振幅频率特性如图所示。 请求(20分钟)1 )写出系统的开环传递函数2 )利用相位角裕度判断系统的稳定性3 )将其对数幅度频率特性向右偏移大约十倍，并且考虑其对系统性能的影响。五、设单位反馈系统的开环传递函数设计一系列前置补偿设备，以确保系统满足以下指标： (25分)(1)单位灯输入时的稳态误差(2)截止频率c7.5(rad/s )(3)相角裕度45。模拟试验问题参考了答案一、简单的解答1 .简述闭环系统的特点，并描绘闭环系统的结构框图。解：闭环系统的结构框图如图所示闭环系统的特点：闭环控制系统的最大特点是检测偏差，修正偏差。1 )由于反馈路径增加，提高了系统的控制精度。2 )由于存在系统反馈，能够很好地抑制由于系统各环节中可能存在的干扰和设备劣化而导致的结构和参数的不确定性。3 )反馈环路的存在可以改善系统的动态性能。2、简要描述二次系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。解答：3、串行校正的特点及其分类是什么？a :串联校正简单，易于实现。 设置在前方通道中能量较低的位置，降低耗电量。 主要形式为相位超前补偿、相位延迟补偿、相位延迟-超前补偿。二、已知一种单位负反馈系统的开环传递函数通过确定使系统产生持续振荡的值来确定振荡频率。解：系统的闭环传递函数如下：特征方程如下：劳斯表s3 1 4s2 2 Ks1 (8-K)/2s0 K要使系统稳定下来。 得：因此，系统产生持续振动的值如下：代入特征方程式即消除虚根。 因此，振荡频率三、某系统结构及其单位阶跃响应如图所示。 系统参数和。解是系统阶跃响应曲线系统闭环传递函数是用联立求解由式(1)再见四、某最小相位角系统开环对数振幅频率特性如图所示。 要求1 )写出系统的开环传递函数2 )利用相位角裕度判断系统的稳定性3 )将其对数幅度频率特性向右偏移大约十倍，并且考虑其对系统性能的影响。解：解(1)可以从图中写出如下系统的开环传递函数(2)系统的开环相位频率特性如下：截止频率相角裕度所以系统是稳定的。(3)将其对数幅度频率特性向右偏移大约十倍频率，以获得系统的新开环传递函数其截止频率相角裕度系统的稳定性不变。 根据时域指标可以估算公式=因此，系统的过冲量不变，调节时间缩短，动态响应加快。五、设单位反馈系统的开环传递函数设计一系列前置补偿设备，以确保系统满足以下指标(1)单位灯输入时的稳态误差(2)截止频率c7.5(rad/s )(3)相角裕度45。解：按指标分类：2220图中显示了图像未校正系统的开环对数振幅特性。根据图校正前的系统相位角容限：设定、绘图：作图使用：通过c点作为20dB/dec直线传递d点()，得到e点()。 这样就得到了前置补偿链路传递函数然后：修正的系统的开环传递函数如下：管理：在校准过程中应保证：所有指标均符合要求。学习中心姓名学号西安电子科技大学网络与继续教育学院自动控制原理模拟问题2一、简单问题(25分钟)1 .简述控制系统的基本要求。另外，已知在零初始条件下，系统的单步响应确定系统的传递函数。3 .简述最小相位系统与非最小相位系统的异同。二、虽然在附图中示出了已知系统的配置图，但是可以获得输入信号、人为干扰信号和传递函数。 (15分钟)三、某单位负反馈控制如图所示，衰减比，试：(共20分钟)1 )、系统类型、层次。 (2分)2 )、k、无阻尼振动的角频率、有阻尼振动的角频率的值。 (6分)3 )，系统的开环传递函数。 (2分)4 )、静态误差系数Kp、Kv、Ka。 (3分)5 )、系统相对于单位步长、单位斜率、单位加速度输入的稳态误差为(3点)6 )、峰值时间、最大超调。 (4分)四、单位反馈系统的开环传递函数是画出系统路线的轨迹，决定系统稳定的值范围吧。 (15分钟)五、对图的反馈校正系统，试析： (25分钟)1 )如果分析反馈校正对系统性能的影响。 (10分)2 )如果分析反馈校正对系统性能的影响。 (15分钟)模拟问题2参考解答一、简单的问题1 .简述控制系统的基本要求。答：控制系统的基本要求：稳定性、准确性、快速性。稳定性是保证控制系统正常工作的前提条件，是控制系统的重要特性。正确性要求控制量和设定值之间的误差达到被要求的精度范围。 准确性反映了系统的稳态精度。快速性体现了系统的动态性能，要求过渡过程的形式和速度。 表现为对过渡过程时间和超调量的要求。另外，已知在零初始条件下，系统的单步响应确定系统的传递函数。求解单位步进输入时，根据问题3 .简述最小相位系统与非最小相位系统的异同。答：在稳定的系统中，如果传递函数的极点和零点位于s平面的左半部分，则称为最小相位系统，否则称为非最小相位系统。在幅度特性相同的系统中，最小相位系统的相位延迟最小。 在最小相位系统的对数振幅-频率特性与相位-频率特性之间存在唯一的对应关系。二、虽然在附图中示出了已知系统的配置图，但是可以获得输入信号、人为干扰信号和传递函数。解：令，求。 图中有3条前方通道，2条回路。有的命令。 有一条前方通道，回路不变。有的三、某单位负反馈控制如图所示，衰减比，尝试：1 )、系统类型、层次。 (2分)2 )、k、无阻尼振动的角频率、有阻尼振动的角频率的值。 (6分)3 )，系统的开环传递函数。 (2分)4 )、静态误差系数Kp、Kv、Ka。 (3分)5 )、系统相对于单位步长、单位斜率、单位加速度输入的稳态误差为(3点)6 )、峰值时间、最大超调。 (4分)解： 1，1型，2楼(2分钟)2，K=1 (2分钟)=1 (2分钟)(2分)3、(2分钟)四一五一六、3.63四、单位反馈系统的开环传递函数是画出系统路线的轨迹，决定系统稳定的值范围吧。取消布线轨迹的绘制如下所示实轴上的根轨迹：分离点：由能理解。与虚拟轴的交点：如果把s=j代入上式收到：图解路线轨迹。五、对图示反馈校正系统进行试析1 )如果分析反馈校正对系统性能的影响。 (10分)2 )如果分析反馈校正对系统性能的影响。 (15分钟)解：1)反馈系数Kh越大，时间常数越小，惯性越弱。 通过在G1(s )上加上适当的放大器来补偿比例系数的减少。(2)。保持惯性，但时间常数变大了。 Kh越大，时间常数越大。 通过使用反馈校正，可以分离原系统的各个阶段的时间常数，并且可以改善系统的动态稳定性。学习中心姓名学号西安电子科技大学网络与继续教育学院自动控制原理模拟问题3一、简单问题(25分钟)1 .描绘了示出炉温控制的图像的控制框图。 (7分)2、在某个控制系统的构成图中，试着决定使系统稳定的值范围。 (10分)3 .简述系统的根轨迹和描绘根轨迹的基本条件。 (8分)二、已知的系统方程如下：绘制系统结构图并尝试求出闭环传递函数。 (15分钟)三、单位反馈系统的开环传递函数是求出各静态误差系数和时的稳态误差。 (20分钟)四、某最小相位角系统开环对数振幅频率特性如图所示。 请求(20分钟)1 )写出系统的开环传递函数2 )利用相位角裕度判断系统的稳定性3 )将其对数幅度频率特性向右偏移大约十倍，并且考虑其对系统性能的影响。五、对图示系统，完成以下各项问题： (20分钟)1)K为什么取值，衰减比=0.5？2 )比较加入(1 Ks )和不加入(1 Ks )时系统的性能(比较分析)得出的结论是什么？模拟问题3参考解答一、简单问题(25分钟)1 .描绘了示出炉温控制的图像的控制框图。解：炉温控制系统框图：2、在某个控制系统的构成图中，试着决定使系统稳定的值范围。根据结构图，系统的开环传递函数如下：劳斯表：s52004k战斗机S4 1 4K KS3 KS2 KsS0 K使系统稳定的k值范围如下所示。3 .简述系统的根轨迹和描绘根轨迹的基本条件。解：根轨迹是闭环系统的某些参数(例如，开环增益k )从零连续变化到无限大时，闭环特征方程的根在复平面上变化的轨迹。在图示系统中闭环系统的特征方程是1 G(s)H(s)=0根轨迹的绘制条件如下所示1 )振幅条件|G(s)H(s)|=12 )相角条件g (s ) h (s )=arg g (s ) h (s ) =180 I 360 (I=0，1，2，)。二、已知的系统方程如下：绘制系统结构图并尝试求出闭环传递函数。解：系统结构图如图所示。能够利用结构图等价化简并和中值增益式求出系统的闭环传递函数三、单位反馈系统的开环传递函数是求出各静态误差系数和时的稳态误差。解有时候有时候有时候重叠原理四、某最小相位角系统开环对数振幅频率特性如图所示。 要求：1 )写出系统的开环传递函数2 )利用相位角裕度判断系统的稳定性3 )将其对数幅度频率特性向右偏移大约十倍，并且考虑其对系统性能的影响。解： (1)从图中可以如下写出系统的开环传递函数(2)系统的开环相位频率特性如下：截止频率相角裕度所以系统是稳定的。(3)将其对数幅度频率特性向右偏移大约十倍频率，以获得系统的新开环传递函数其截止频率相角裕度系统的稳定性不变。 根据时域指标可以估算公式=因此，系统的过冲量不变，调节时