五邑大學(xué)自動控制原理09B答

PAGE五邑大學(xué)自動控制原理試卷（B）答案學(xué)期：2009至2010學(xué)年度第一學(xué)期課程：自動控制原理專業(yè)：一、本大題為單項選擇題，共10小題，每小題2分。01．分析定值控制系統(tǒng)時，常用的典型輸入信號是（C）A.脈沖函數(shù) B.斜坡函數(shù)C.階躍函數(shù) D.正弦函數(shù)02．如下傳遞函數(shù)所表示的系統(tǒng)為非最小相位系統(tǒng)的是（A）A．B．C．D．03．單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則其閉環(huán)傳遞函數(shù)為（A）A． B．C． D．04．開環(huán)傳遞函數(shù)，則其根軌跡條數(shù)和漸近線條數(shù)分別為（D）A．和 B．和C．和 D．和05．一階系統(tǒng)G(s)=的放大系數(shù)K愈小，則系統(tǒng)的輸出響應(yīng)速度（A）A．不變 B．不定C．愈小 D．愈大06．二階系統(tǒng)當(dāng)0<<1時，如果增加，則輸出響應(yīng)的最大超調(diào)量將（B）A．增加 B．減小C．不變 D．不定07．自動控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是閉環(huán)傳遞函數(shù)在（B）A．S平面左半平面無極點 B．S平面右半平面無極點C．S平面左半平面無零點 D．S平面右半平面無零點08．某最小相位系統(tǒng)穩(wěn)定，則其相角裕量（B）A． B．C． D．不定09．一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為（B）A． B． C． D． 10．如下傳遞函數(shù)中具有超前校正作用是（B）A． B．C． D．二、設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為要求系統(tǒng)閉環(huán)時穩(wěn)定，試確定K和T的范圍。（14分）解：系統(tǒng)閉環(huán)特征方程為勞斯表為：s32T1+Ks22+TKs10s0K系統(tǒng)若穩(wěn)定，則特征方程各項系數(shù)大于0，且應(yīng)有解之：三、設(shè)二階控制系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線如下圖所示，如果該系統(tǒng)為單位反饋系統(tǒng)，試確定其開環(huán)傳遞函數(shù)（開環(huán)傳遞函數(shù)的形式為）。（14分）1.30.11.30.11c(t)t解：由圖可知，該系統(tǒng)為欠阻尼二階系統(tǒng)，且最大超調(diào)量峰值時間由公式解之，故系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為四、單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為試求：（1）位置誤差系數(shù)；（2）當(dāng)參考輸入為時系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（14分）解：（1）根據(jù)誤差系數(shù)公式，有位置誤差系數(shù)為速度誤差系數(shù)為（2）對應(yīng)于不同的參考輸入信號，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差有所不同。當(dāng)參考輸入為，即斜坡函數(shù)輸入時系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為五、設(shè)單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為試概略繪出K變化時相應(yīng)的閉環(huán)根軌跡圖。（14分）解：系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)可改寫為可以看出，系統(tǒng)有三個開環(huán)極點（0、-1、-3）。因此（1）根軌跡有三條，三條開始開環(huán)極點，終止于無窮遠(yuǎn)處。（2）根軌跡有三條漸近線，與實軸的夾角為，，，與實軸的交叉點（3）根軌跡在實軸上有一分離點，分離角為，分離點確定如下解得（舍去）（4）確定根軌跡與虛軸交點。令代入閉環(huán)傳遞函數(shù)特征方程，可得解得六、已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為，其幅相頻率特性如下圖所示，試用奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)判別其所對應(yīng)系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性（其中K、T1、T2均是正常數(shù)）。如果增大K，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性有何影響？（14分）解：（1）根據(jù)題意可知系統(tǒng)為最小相位系統(tǒng)，即；又其奈氏圖沒有包圍（-1j0）點，；由奈氏穩(wěn)定判據(jù)故系統(tǒng)穩(wěn)定。（2）系統(tǒng)的幅值頻率特性為故當(dāng)K增大時，亦增大。又系統(tǒng)在此截止頻率處的相角為因此，隨著的增大（大于兩個轉(zhuǎn)折頻率時），相角滯后將超過180°，系統(tǒng)不穩(wěn)定。七、設(shè)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的波德圖如圖所示。當(dāng)采用滯后校正網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行校正時，試簡單分析這樣校正后的效果。（本題10分）解：由于滯后網(wǎng)絡(luò)會從較低頻率開始造成局部的相角滯后和對數(shù)幅值衰減。因此，當(dāng)如圖所示系統(tǒng)采用滯后網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行校正時，會出現(xiàn)以下校正結(jié)果：（1）使原系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性下移，從而造成系統(tǒng)的截止頻率c前移，從系統(tǒng)的對數(shù)相頻特性可以看出，這種截止頻率c前移可使系統(tǒng)的相角滯后減少，相角裕度增加。（6