2017自动控制原理期末考试试卷

2017自动控制原则期末考试权和答案第一，填写空白问题(每个空白1分，共20分)1、自动控制系统的基本要求可以概括为稳定性、快速性和准确度三个方面。2，系统的输出拉普拉斯变换和输入拉普拉斯变换的零初始条件称为传递函数。3、在经典控制理论中，可以使用罗尔斯基准(或：时域分析)、根轨迹方法或奈奎斯特基准(或：频域分析)等方法来确定线性控制系统稳定性。4、控制系统的数学模型取决于系统结构和参数，与外部角色和初始条件无关。5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标值为(或：)，横坐标为。6，在奈奎斯特稳定基础上，Z=P-R。其中p表示开环传输中具有正部分的极数，z表示闭环传输中具有正部分的极数，r表示逆时针环绕年龄曲线(-1，j0)的总线圈数。7、在辅助系统的单位级响应图中，定义为调整时间。是宽松裤。8、开环传输函数的系统设置、开环幅频特性、相位-频率特性。9、反馈控制，也称为偏差控制，作为给定值和反馈量之间的差异。10，如果系统的单位冲量响应为，则系统的传递函数G(s)为。11、自动控制系统具有两种基本控制方法，控制设备和受控对象之间没有反向连接。这称为开环控制系统。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。包含转速测量仪的电动机速度控制系统，属于闭环控制系统。12、根轨迹开始于开环极点，结束于开环零点。13、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，则稳定。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。14、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2，(8点)写出图3所示电路的动态微分方程，并尝试传递函数。图3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)如图4所示，3，(共20点)系统结构图：1、编写闭环传递函数表达式；(4点)图42、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：例如：第四，如图3所示的已知最小相位系统的对数幅频特性。找到系统的开环传递函数。(16分)L()1欧米茄11020欧米茄2-20-40-40欧米茄图3-10数据库解决方案：从开环伯德图来看，系统有比例链接，两个积分链接，一阶微分链接，惯性环。因此，开环传输必须是以下形式(8点)如图所示，如果位置的纵坐标为40dB(两点)坡率定义的分贝数为20和0，如下所示，rad/s(两点)得到同样的东西，Rad/s(两点)因此，系统开环传递函数如下：(两点)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，如开环伯德图所示，原系统有比例环、积分环和惯性环两个。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。6、已知最小相位系统的开环日志幅频特性和串联校正装置的对数幅频特性为原始系统的振幅交叉频率： (共30分钟)，如下图所示1、写原系统的开环传递函数，查找相位角裕量以确定系统的稳定性；(10分)2、编写校准装置的传递函数。(5分)3、写入修改后的开环传递函数，绘制修改后系统的开环代数幅频特性，并使用laus准则确定系统的稳定性。(15分)0.010.11101000.322024.340-20dB/dec-20dB/dec-40dB/dec-60dB/decL(w)wL0Lc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)因此，原始系统的开环传输(两点)查找原始系统的角度公差：被称为问题的原始系统的振幅交叉频率如下：(1点)(1点)最小相位系统的不稳定性2，如开环波特图所示，校正装置惯性链路，差动链路，滞后校正装置。因此，开环传输必须有以下形式(5点):3、修正的开环传递函数如下(4点)利用laus准则判断系统的稳定性系统的闭环特性方程(两点)Strauss表格如下第一列大于0，因此修改后