5507+自動(dòng)控制工程基礎(chǔ)61120

第1頁(yè)共11頁(yè)13年春期《自動(dòng)控制工程基礎(chǔ)》課程期末復(fù)習(xí)指導(dǎo)重慶廣播電視大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院2013年6月修訂第一部分課程考核說(shuō)明1．考核目的考核學(xué)生對(duì)機(jī)電控制系統(tǒng)控制的基本原理及基本構(gòu)成方法的掌握，并具備對(duì)掌握控制系統(tǒng)的基本分析的能力。2．考核方式開(kāi)卷、筆試、答題時(shí)限90分鐘。3．命題依據(jù)本課程的命題依據(jù)是《自動(dòng)控制工程基礎(chǔ)》課程的教學(xué)大綱、教材、實(shí)施意見(jiàn)。4．考試要求本課程的考試重點(diǎn)包括基本知識(shí)和應(yīng)用能力兩個(gè)方面，主要考核學(xué)生對(duì)自動(dòng)控制的基本理論的理解和對(duì)自控系統(tǒng)進(jìn)行分析、計(jì)算的能力。5．考題類型及比重考題類型及分?jǐn)?shù)比重大致為：填空題(20%)；簡(jiǎn)答題(32%)；計(jì)算題(14%)；分析題(14%)；綜合題（20%）。6、適用范圍、教材本課程期末復(fù)習(xí)指導(dǎo)適用范圍為成人教育?？茩C(jī)電專業(yè)的選修課程?？荚嚸}的教材是由高金源主編，中央廣播電視大學(xué)出版社1992年2月第1版《自動(dòng)控制工程基礎(chǔ)》教材。第二部分期末復(fù)習(xí)重點(diǎn)范圍第一章自動(dòng)控制的一般概念一、重點(diǎn)掌握1、三種基本控制方式及特點(diǎn)。2、自動(dòng)控制的任務(wù)、作用，自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成，自動(dòng)控制的有關(guān)術(shù)語(yǔ)（給定值、被控量、受校對(duì)象）。二、一般掌握1、正確認(rèn)識(shí)對(duì)控制系統(tǒng)性能的要求。2、通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)的示例，逐步建立起“控制系統(tǒng)”的概念；要樹(shù)立時(shí)間的概念、“動(dòng)態(tài)”的概念。第二章控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型一、重點(diǎn)掌握1、熟記典型信號(hào)的拉氏變換式，掌握較復(fù)雜信號(hào)的分解計(jì)算。2、熟記典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù),正確理解傳遞函數(shù)的概念及系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)、閉環(huán)傳遞函數(shù)，輸出對(duì)控制信號(hào)、輸出對(duì)干擾的傳遞函數(shù)、誤差傳遞函數(shù)等概念；熟練地求出傳遞函數(shù)。二、一般掌握1、系統(tǒng)微分方程組建立動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的方法。2、結(jié)構(gòu)圖變換的基本法則及梅遜公式，要求能熟練地運(yùn)用。第三章控制系統(tǒng)的時(shí)域分析和根軌跡一、重點(diǎn)掌握1、穩(wěn)定性的概念，明確判別系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定性的主要條件。熟練應(yīng)用古氏判據(jù)判別系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性。2、一、二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及階躍響應(yīng)的特點(diǎn)，熟練地計(jì)算系統(tǒng)的性能指標(biāo)。二、一般掌握1、穩(wěn)態(tài)誤差的定義及終值定理的使用條件，熟記并能應(yīng)用此公式計(jì)算穩(wěn)態(tài)誤差，熟練應(yīng)用誤差系數(shù)求控制信號(hào)作用下的誤差，明確０~Ⅱ型系統(tǒng)與穩(wěn)態(tài)誤差的關(guān)系。第四章控制系統(tǒng)的頻域分析一、重點(diǎn)掌握1、典型環(huán)節(jié)（放大、積分、微分、慣性、一階微分、二階振蕩環(huán)節(jié)）的頻率特性的解析表達(dá)式、特征點(diǎn)、特征量。2、系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)繪制開(kāi)環(huán)漸近對(duì)數(shù)幅頻和相頻曲線的方法。3、奈魁斯特穩(wěn)定判據(jù)，對(duì)數(shù)頻率穩(wěn)定判據(jù)判別系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定性方法。二、一般掌握1、最小相位系統(tǒng)開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)漸近幅頻特性曲線反求傳遞函數(shù)的方法。第五章控制系統(tǒng)的校正一、重點(diǎn)掌握1、二階最佳參考模型設(shè)計(jì)串聯(lián)校正裝置的方法。2、超前、滯后、滯后超前等串聯(lián)校正的特點(diǎn)及其對(duì)系統(tǒng)階躍響應(yīng)的影響。二、一般掌握1、反饋校正和復(fù)合校正的特點(diǎn)及作用。2、干擾的完全補(bǔ)償條件。第六章計(jì)算機(jī)控制的基本知識(shí)一、重點(diǎn)掌握1、零階保持器的傳遞函數(shù)及頻率特性的特點(diǎn)。2、Ｚ變換的定義、熟悉Ｚ變換的基本定理及常用Ｚ變換和Ｚ反變換方法。熟記典型函數(shù)的Ｚ變換式，理解Ｚ變換和拉氏變換的對(duì)應(yīng)關(guān)系。二、一般掌握1、計(jì)算機(jī)控制中的信號(hào)特征、理想采樣信號(hào)的數(shù)學(xué)描述方法。2、采樣系統(tǒng)極點(diǎn)分布與瞬態(tài)響應(yīng)之間的關(guān)系。第三部分綜合練習(xí)題一．填空題1．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,并且只適于零初始條件下的系統(tǒng)。2．系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與輸入信號(hào)形式性質(zhì)及系統(tǒng)的和有關(guān)。3．有些系統(tǒng)無(wú)論怎樣調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)也無(wú)法穩(wěn)定，稱這種系統(tǒng)為 。4.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通常包含采樣、、、和恢復(fù)五種信號(hào)形式。5．慣性環(huán)節(jié)的主要特點(diǎn)是，當(dāng)輸入量發(fā)生突變時(shí)，其輸出量是按變化。6．通常相穩(wěn)定裕度γ及諧振峰值A(chǔ)m反映了系統(tǒng)的平穩(wěn)性，而截止頻率ωC及諧振頻率ωr反映了系統(tǒng)的。二．問(wèn)答題1．已知某系統(tǒng)的零極點(diǎn)分布如圖示，試寫(xiě)出其傳遞函數(shù)，并指出其主導(dǎo)極點(diǎn)及偶極子。2．已知傳遞函數(shù),試問(wèn)當(dāng)及時(shí)，相角及分別為多少。3.已知慣性環(huán)節(jié)的單位階躍響應(yīng)曲線如圖示，試寫(xiě)出A、B、C各點(diǎn)等于多少。4.圖的Ⅰ、Ⅱ分別為一階或二階系統(tǒng)(傳遞函數(shù)無(wú)零點(diǎn))的單位階躍響應(yīng)曲線，試說(shuō)明哪個(gè)是一階系統(tǒng)，哪個(gè)是二妎系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的曲線。5．已知系統(tǒng)開(kāi)環(huán)幅相頻率特性曲線如圖所示，其中P為開(kāi)環(huán)不穩(wěn)定極點(diǎn)個(gè)數(shù)，試判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性。6.已知系統(tǒng)開(kāi)環(huán)截止頻率ωC=5rad/s，若希望保持零階保持器在該頻率處所產(chǎn)生的相位滯后小于50，試問(wèn)采樣周期T應(yīng)取多大。7．已知串聯(lián)校正環(huán)節(jié)的漸近對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如圖所示，試寫(xiě)出其傳遞函數(shù)，并說(shuō)明其為何種校正。8.已知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖所示，試求E(s)/R(s)。9．已知復(fù)合控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖所示，利用雙通逆原理求GC(s)=？，被控量C(t)對(duì)干擾n(t)具有不變性。10.已知系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)漸近對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如圖所示(1)試問(wèn)ωC=？(2)該系統(tǒng)為幾型系統(tǒng)？11．試畫(huà)出圖中S平面上線段AB、BC在z平面上的映射位置。12.請(qǐng)將下述結(jié)構(gòu)圖中的分岔點(diǎn)C移到A點(diǎn)處，試畫(huà)出等效結(jié)構(gòu)圖。13．試在下述單位階躍響應(yīng)曲線上標(biāo)出tP,σ%及tS。14.試寫(xiě)出下圖所示兩個(gè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(z)。15．已知系統(tǒng)開(kāi)環(huán)幅相特性曲線如下圖所示，其中p為開(kāi)環(huán)不穩(wěn)定極點(diǎn)個(gè)數(shù)，γ為開(kāi)環(huán)積分環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)，試判閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。16.已知系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)為:g(t)=1-e-t/T(t≥0)請(qǐng)問(wèn)它的傳遞函數(shù)G(s)=?17．已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示，試問(wèn)R(s)或N(s)分別為1/s2時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分別為多少？三．計(jì)算題1．已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖示，求：、2.已知系統(tǒng)變換方程為R1(s)=K1R(s)E(s)=R1(s)-T2GX2(s)=(s)X1(s)=X2(s)-N(s)+K2R(s)C(s)=X1式中r(t)為輸入，n(t)為干擾，C(t)為輸出，設(shè)系統(tǒng)初始狀態(tài)為零，畫(huà)出系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。3.已知兩個(gè)單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為A：B：(1)判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性(利用代數(shù)判據(jù))；(2)指出哪個(gè)是開(kāi)環(huán)不穩(wěn)定系統(tǒng)，并說(shuō)明開(kāi)環(huán)穩(wěn)定與閉環(huán)穩(wěn)定的關(guān)系。4.已知某系統(tǒng)如下述方程描述d/dt=ω(t)Jdω(t)/dt+K2ω(t)=KmU1(t)+N(t)dU1(t)/dt=de(t)/dt+ae(t)e(t)=r(t)-Ub(t)Ub(t)=K1θ(t)(1)試求上述各式的拉氏變換(設(shè)初值均為零)；(2)畫(huà)出結(jié)構(gòu)圖；5.已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示，試求。四．分析題1．已知控制系統(tǒng)如圖示，試確定跟蹤單位斜坡輸入信號(hào)時(shí)穩(wěn)態(tài)時(shí)eSS≤0.1，試確定K1的值。2．設(shè)描述溫度計(jì)的傳遞函數(shù)為(1/Ts+1)，現(xiàn)用其測(cè)量容器中的水溫需經(jīng)過(guò)30秒才能指示出實(shí)際水溫的95%，試問(wèn)溫度計(jì)的時(shí)間常數(shù)T。3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，求得被控對(duì)象的單位階躍響應(yīng)曲線如下圖所示(1)試求被控對(duì)象的傳遞函數(shù)GP(s)；(2)現(xiàn)引入GC(s)=KP+2/s串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)，試求使ωC=5rad/s時(shí)KP值；(3)計(jì)算此時(shí)的相位穩(wěn)定裕度。4.已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示，ω=10，試求使單位斜坡輸入時(shí)穩(wěn)態(tài)誤差最小，且使系統(tǒng)穩(wěn)定的ξ及τ的范圍。5．已知下述單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，試確定使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍。（1）G(s)=K/s(s+1)(0.5s+1)（2）G(s)=K/s2(0.1s+1)(0.5s+1)五．綜合題1．已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖示，要求系統(tǒng)輸出c(t)對(duì)干擾n(t)具有不變性。(即n(t)對(duì)c(t)無(wú)影響，并且系統(tǒng)跟蹤單位階躍輸入時(shí)，穩(wěn)態(tài)誤差為0)，試選擇和確定校正裝置Gc1(s)及Gc2(s)的形式。2．已知系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=實(shí)驗(yàn)求得的單位反饋系統(tǒng)的階躍響應(yīng)的σ%=4.3%,tS=1.24秒(Δ=5%)(1)試求G(s)的參數(shù)ωn及ξ；(2)計(jì)算該系統(tǒng)的相位穩(wěn)定裕度γ。3．已知控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示(1)試求傳遞函數(shù)；；(2)如要求在M(s)=1/s作用下的穩(wěn)態(tài)誤差小于0.1，試確定增益K1。4.已知一階環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)為G(s)=25