控制工程基礎(chǔ)-試題A卷.答案

1基礎(chǔ)學(xué)模型主要以為狀態(tài)空間方程基礎(chǔ)。去掉高次項(xiàng)以得到線性函數(shù)。大的誤差變化率長(zhǎng)期存在。8．校正元件按在系統(tǒng)中的連接方式可分為串聯(lián)校正、反饋校正和順饋校正等。等9．系統(tǒng)頻率特性指標(biāo)中的諧振頻率是指幅頻特性A(ω)出現(xiàn)最大值A(chǔ)max時(shí)的頻。10．系統(tǒng)傳遞函數(shù)與其單位脈沖響應(yīng)函數(shù)的關(guān)系是拉氏反變換。11．系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是閉環(huán)系統(tǒng)特征根具有負(fù)實(shí)部。12．某線性定常系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)為y(t)=t+e2t，t0。其單位階躍響應(yīng)為13．在工程控制實(shí)踐中，為使系統(tǒng)有滿意的穩(wěn)定性儲(chǔ)備，一般其幅值裕度應(yīng)滿足大于統(tǒng)是指?jìng)鬟f函數(shù)所有零點(diǎn)和極點(diǎn)均在復(fù)平面s的左半平面內(nèi)。215．已知系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=，則系統(tǒng)的固有頻率、阻尼比以及單位Ks(s+1)(A)使相位滯后(B)減小系統(tǒng)的阻尼(C)抗高頻干擾(D)使相位超前2．穩(wěn)態(tài)誤差除了與系統(tǒng)的型別、傳遞函數(shù)有關(guān)外，還與下述哪一項(xiàng)有關(guān)？(D)(A)階次(B)振蕩頻率(C)阻尼比(D)輸入信號(hào)類型dnD部的分布情況4．系統(tǒng)輸出的拉氏變換完全取決于：(A)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的極點(diǎn)位置(B)系統(tǒng)的初始狀態(tài)、輸入及其傳遞函數(shù)(C)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)(D)系統(tǒng)的固有特性A(A)低通濾波器(B)高通濾波器(C)帶通濾波器(D)帶阻濾波器3(A)增益調(diào)整(B)相位超前校正(C)相位滯后校正(D)相位滯后-超前校正閉環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=1(s+2)，則輸入r(t)=2sin2t時(shí)穩(wěn)態(tài)輸出的幅值為:(D)(A)2(B)2/2(C)2(D)11234(A)1、簡(jiǎn)述系統(tǒng)開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性曲線中三頻段分析法及其適用范圍。答:系統(tǒng)開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性曲線可分為低頻段、中頻段和高頻段：低頻段通常指幅頻特性曲線在第一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率以前的區(qū)段(1T)，其特性由積分環(huán)節(jié)和開(kāi)環(huán)1增益決定，反映了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度；中頻段通常指幅頻特性曲線在系統(tǒng)轉(zhuǎn)折頻率附近的映了系統(tǒng)的平穩(wěn)性和快速性；高頻段通常指幅頻特性曲CC。三頻段分析法適用范C4圍：?jiǎn)挝回?fù)反饋的最小相位系統(tǒng)且其閉環(huán)穩(wěn)定。指標(biāo)如相角裕量過(guò)小，超調(diào)量過(guò)大，調(diào)節(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的情況。特點(diǎn)：特點(diǎn)：增大了相位裕度，加大了帶寬，從而提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，動(dòng)態(tài)過(guò)程得到了顯著改善，但由于系統(tǒng)的增益和型次不變，穩(wěn)態(tài)精度提高較少。相位滯后校正利用滯后網(wǎng)絡(luò)的高頻衰減特性，使系統(tǒng)校正后截止頻率下降，從而獲而快速性要求不高的系統(tǒng)常采用滯后校正，如恒溫控制等。增益，而滯后校正一般不需要附加增益；對(duì)于同一系統(tǒng)，采用超前校正系統(tǒng)的帶寬大于四、計(jì)算題(4題共30分)統(tǒng)傳遞函數(shù)方框圖如下所示，求其傳遞函數(shù)，要求寫(xiě)出結(jié)果即可。HH(s)2G(s)4H(s)3H(s)1G(s)5G(s)3G(s)1G(s)2解：G(s)=12345G(s)G(G(s)=123451+G(s)G(s)H(s)+G(s)G(s)H(s)+G(s)G(s)G(s)G(s)G(s)H(s)23234312345142．(6分)已知單位反饋系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳函為G(s)=。利用matlab分別繪制開(kāi)解：只要符合要求即可。參考答案如下：3．(10分)控制系統(tǒng)如圖所示，輸入信號(hào)為r(t)=1(t)+t+t2，t0。試分析系統(tǒng)2Km1m1mm1mm⑵穩(wěn)態(tài)誤差分析系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=，為II型系統(tǒng)，對(duì)加速度輸入有差。Ks2(Ts+1)m4(2分)對(duì)輸入信號(hào)r(t)1(t)tt2，t0，由疊加原理可得統(tǒng)在上述信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤2ssKKm4．(10分)已知最小相位系統(tǒng)開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如下圖所示。⑴試給出系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G(s)，并計(jì)算其相位裕量。⑵若上圖為校正后的系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線圖，而原有系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)100(10.1s)，求串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)G(s)。s2c1c21cc1002(0.01100)21421clg100lg140c1.對(duì)于控制系統(tǒng)的基本要求表現(xiàn)為三個(gè)方面，分別是：穩(wěn)定性，快速性，準(zhǔn)確性。2.影響一階系統(tǒng)響應(yīng)快速性的主要參數(shù)為：時(shí)間常數(shù)T，影響二階系統(tǒng)響應(yīng)快速性3.若串聯(lián)校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為，當(dāng)τ>T時(shí)該環(huán)節(jié)為相位超前校正。5.某線性定常系統(tǒng)，當(dāng)輸入為單位階躍函數(shù)時(shí)，其輸出y(t)的拉氏變換為Y(s)，則該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：sY(s)。當(dāng)輸入為單位脈沖函數(shù)時(shí)，其輸出為脈沖響應(yīng)函數(shù)gt)=y’(t)。6.在系統(tǒng)開(kāi)環(huán)伯德圖上，低頻段反映了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性，中頻段反映了閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，高頻段閉環(huán)系統(tǒng)的抗干擾能力特性。左半平面，若最小相位系統(tǒng)具有4個(gè)極點(diǎn)，2個(gè)零點(diǎn)，當(dāng)O)w時(shí)，其相位角為：點(diǎn)到奈奎斯特圖與單位圓的交點(diǎn)連一直線，該直線與負(fù)實(shí)軸的夾角。9.系統(tǒng)的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，與外作用無(wú)關(guān)。10.若對(duì)某系統(tǒng)增加一個(gè)靠近虛軸的零點(diǎn)，則該系統(tǒng)的超調(diào)量會(huì)增大。b14.若已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為0(s)，則其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G(s)等于15.系統(tǒng)穩(wěn)定的必要和充分條件是其特征方程的所有的根都必須為負(fù)實(shí)數(shù)或?yàn)榫哂胸?fù)實(shí)部的復(fù)數(shù)。拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比。初始狀態(tài)到最終或穩(wěn)定狀態(tài)的響3.判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的出發(fā)點(diǎn)是系統(tǒng)特征方程的根必須為負(fù)實(shí)根或負(fù)實(shí)部的復(fù)數(shù)根，即系統(tǒng)的特征根必須全部在復(fù)平面的左半平面是系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條4.I型系統(tǒng)G(s)=在單位階躍輸入下，穩(wěn)態(tài)誤差為0，在單位加速狀態(tài)，擾動(dòng)消失后，系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)到7.傳遞函數(shù)的組成與輸入、輸出信號(hào)無(wú)關(guān)，僅僅決定于系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和參件下的線性定常系統(tǒng)。8.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與輸入信號(hào)的形式及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)或系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函9.如果在系統(tǒng)中只有離散信號(hào)而沒(méi)有連續(xù)信號(hào)，則稱此系統(tǒng)為離散(數(shù)字)控制系統(tǒng)，其輸入、輸出關(guān)系常用差分方程來(lái)描述。10.反饋控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性三頻段的劃分是以ωc(截止頻率)附主要表明系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。11.對(duì)于一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個(gè)方面：穩(wěn)定性、快速性和精確或準(zhǔn)確性。ioKDKxixoo1tK71+K8K=7004X(s)7iX(s)N(s)i+Xi(s)+-+Xi(s)+-2-122L=-GH,L=-GGH12121221121X(s)1212i211221121o=21o=21211221.系統(tǒng)的阻尼比飛和無(wú)阻尼自然頻率o。(5分)npps1．O4=onnon=2)飛=0.5ppt=3=3=3(s)nn七．如圖6所示系統(tǒng)，試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定且在單位斜坡輸入下3166K