自动控制考试题四(及答案)

1． 闭环控制系统是自动控制系统，开环控制系统不是自动控制系统（         ）。

2．闭环控制系统的稳定性，与构成他的开环传递函数无关（         ），与闭环传递函数有关（      ）；以及与输入信号有关（            ）。

3．控制系统的稳态误差与系统的阶数有关（            ）；与系统的类型有关；（      ）   与系统的输入信号有关；（           ），以及与系统的放大倍数有关。（          ）

4．前向通道传递函数为的单位负反馈系统能无差的跟踪斜波信号（       ）。

5．最小相位系统是稳定的控制系统（          ）。

二．（10分）填空题

     图示系统的开环放大倍数为                 ，静态位置误差为                   ，静态速度误差为                      ，误差传递函数为                  ，当输入信号时，系统的稳态误差                  。

三．（10分）填空题

  在频率校正法中，串联超前校正是利用串联矫正装置在系统的              频区产生相角               ，以提高系统的                  ，且使幅值穿越频率        ，从而系统的响应速度                    。串联滞后校正是利用校正装在                    频区产生的特性，以使              ，达到提高         的目的，校正后的系统响应速度                   。

四．（10分）计算作图题

  化简如图所示的结构图，并求闭环传递函数。

五．（10分）

  一个开环传递函数为的单位负反馈系统，其单位阶跃响应曲线如图所示，试确定参数k及。

六．（8分）

    设单位负反馈系统的开环传递函数为，试计算系统的响应控制信号时的稳态误差。

七．（10分）

    设某系统的开环传递函数为，现希望系统特征方程的所有根都在这条线的左边区域内，试确定满足此要求k的值和T值的范围。

八．（12分）

    设单位负反馈控制系统的开环传递函数为，试绘制从的闭环根轨迹图，并求出使系统产生重根和纯虚根的值。

九．（10分）

   已知某最小相位系统的对数幅频特性如图所示，试写出开环传递函数，并计算该系统的稳定裕量。

十．（10分）

    如图所示，其中ABCD是未校正前系统的Bode图，AEFCD是加入某种校正环节后系统的Bode图，试说明它属于哪种串联校正，写出校正环节的传递函数，说明该校正方法的优点。

一. (6分)

     1.(3)   2.(3)   3.(4)   4.(2)   5.(1) 

二. (12分)

  1. 

  2. 

三.(10分)

四.(8分)

解：  系统的特征方程为

即

作代换,并代入特征方程得:

即

要使第一列元素均大于0,则。

也即：使特征根均位于左边的k值范围为

五．(10分)

六.(10分)

七.(12分)

开环极点: 

渐近线: 

实轴上的根轨迹: 

分离点:  

在分离点处, 

   与虚轴交点: 

             时， 有,

得： 

   单位阶跃响应呈阻尼衰减振荡的k值范围为:  

八.(12分)

(1)

当时,此时

  ,稳定.

(2)当时,一型系统, 

九.(10分)

十.(10分)

   滞后校正.  ,它使系统的幅值穿越频率降低,减小了系统的带宽,降低了系统的快速性,提高了系统的稳态精度,使稳定性得到了改善,是一个低通滤波器.

一.(15分)简答题

1.控制系统的稳定性指的是什么，充要条件是什么?

2.什么是非线性模型的线性化？为什么要对非线性模型的线性化?如何进行线性化处理?

3.简述PD控制的控制思想,写出其控制律.利用PD控制器控制典型的二阶系统时,对系统有哪些改善,又有哪些不足?

二.(10分)

   利用方框图的简化规则,求图示系统的传递函数。

三．（15分）

一系统的动态结构图如图所示，求在不同的k值下（k分别取1,3,7）系统的动态指标及单位阶跃信号作用下的稳态误差，k值的变化对系统有什么影响？（的误差带取5%）

四．（10分）

   设系如图所示统结构，试确定闭环系统稳定时k和的可调范围。

五．（13分）

   设某系统的开环传递函数为，试绘制该系统的根轨迹，并大致分析系统性能（稳定性及振荡性）

六．（15分）

   图示为最小相位系统的开环对数幅频特性。

1．试写出系统的开环传递函数；

2．作出开环系统的极坐标图，并用Nyquist稳定判据判别闭环系统的稳定性；

3．计算系统的相角裕度；

4．试求静态误差系数

七．（12分）

     图中所示为三个系统开环频率特性的Nyquist图的负频率部分，P是

的右极点数。试说明闭环系统是否稳定，为什么？

八．（10分）

    已知一校正装置的传递函数为，设计一个RC无源校正网络，并说明该网络属于何种类型？

一．略

二． (10分)

三 (15分)

四. (10分)

    原系统可化为:

特征方程为

即

要求系统稳定,必须

即

五.(13分)

解:

1.开环极点

开环零点  0

2.实轴轨迹

3.渐进线: 

4.分离点:  此处

当  出射角

系统的稳定域

振荡特性    振荡  不振荡.

六.(15分)

   略

七.(12分)

   (a)从,Nyguist曲线,顺时针保围点两次.,闭环右极点,闭环系统不稳定.

(b)Nyguist曲线,顺时针保围点一次, 反时针保围点一次,此时,闭环右极点,闭环系统稳定.

(c)Nyguist曲线,反时针保围点两次.,闭环右极点,闭环系统稳定.

八.(10分)

   是属滞后网络;

       应满足