自動控制原理復(fù)習(xí)1資料

1、(1)一、填空（每空1分，共18分）1自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有 微分方程 、 傳遞函數(shù) 、 頻率特性 、 結(jié)構(gòu)圖 共4種。 2連續(xù)控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是 閉環(huán)極點位于S平面左側(cè) 。離散控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是 系統(tǒng)的特性方程的根都在Z平面上以原點為圓心的單位圓內(nèi)。 。3某統(tǒng)控制系統(tǒng)的微分方程為：+0.5C(t)=2r(t)。則該系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)(s)= ；該系統(tǒng)超調(diào)%= ；調(diào)節(jié)時間ts(=2%)= 。 4某單位反饋系統(tǒng)G(s)=，則該系統(tǒng)是 4 階400.1-20CL()dB 二 型系統(tǒng)；其開環(huán)放大系數(shù)K= 62.5 。 5已知自動控制系統(tǒng)L()曲線為：則該系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)

2、= ；C= 。 6相位滯后校正裝置又稱為 調(diào)節(jié)器，其校正作用是 。7采樣器的作用是 ，某離散控制系統(tǒng)（單位反饋T=0.1）當(dāng)輸入r(t)=t時.該系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為 。二. 1.求圖示控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù).-+C(s)R(s)G1G6G5G4G3G2求：（10分）2.求圖示系統(tǒng)輸出C（Z）的表達(dá)式。（4分）TG1G2G3H2H1TR（s）C（s）-三、 計算1、 已知求F（s）（4分）2、 已知。求原函數(shù)f（t）（6分）3已知系統(tǒng)如圖示，求使系統(tǒng)穩(wěn)定時a的取值范圍。（10分）-3SC（s）R（s）四反饋校正系統(tǒng)如圖所示（12分）求：（1）Kf=0時，系統(tǒng)的，n和在單位斜坡輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差ess.（2

3、）若使系統(tǒng)=0.707，kf應(yīng)取何值？單位斜坡輸入下ess.=？kfsR(s)c(s)五.已知某系統(tǒng)L（）曲線，（12分）（1）寫出系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)G（s）（2）求其相位裕度-201025c100-40L()（3）欲使該系統(tǒng)成為三階最佳系統(tǒng).求其K=？，max=? +j+j+j+1+1+1=2p=0=3p=0p=2（1）（2）（3）六、已知控制系統(tǒng)開環(huán)頻率特性曲線如圖示。P為開環(huán)右極點個數(shù)。為積分環(huán)節(jié)個數(shù)。判別系統(tǒng)閉環(huán)后的穩(wěn)定性。（要求簡單寫出判別依據(jù)）（12分）七、已知控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為將其教正為二階最佳系統(tǒng)，求校正裝置的傳遞函數(shù)G0（S）。（12分）(2)一.填空題。（10分）1.傳遞函

4、數(shù)分母多項式的根，稱為系統(tǒng)的 極點 2. 微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為 S 3.并聯(lián)方框圖的等效傳遞函數(shù)等于各并聯(lián)傳遞函數(shù)之 和 4.單位沖擊函數(shù)信號的拉氏變換式 1 5.系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中有一個積分環(huán)節(jié)則該系統(tǒng)為 1 型系統(tǒng)。6.比例環(huán)節(jié)的頻率特性為K 。7. 微分環(huán)節(jié)的相角為 90 。8.二階系統(tǒng)的諧振峰值與 阻尼比 有關(guān)。9.高階系統(tǒng)的超調(diào)量跟 相角裕量 有關(guān)。10. 線性系統(tǒng) 在零初始條件下輸出量與輸入量的拉氏變換之比，稱該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。二試求下圖的傳第函數(shù)(7分)-G1R+CG4G2G3三設(shè)有一個由彈簧、物體和阻尼器組成的機(jī)械系統(tǒng)（如下圖所示），設(shè)外作用力F（t）為輸入量，位移為y（t）輸

5、出量，列寫機(jī)械位移系統(tǒng)的微分方程（10分）f y（t）kmF（t）四 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示，其中K=8，T=0.25。（15分）（1） 輸入信號xi（t）=1（t），求系統(tǒng)的響應(yīng)；（2） 計算系統(tǒng)的性能指標(biāo)tr、tp、ts（5%）、p；（3） 若要求將系統(tǒng)設(shè)計成二階最佳=0.707，應(yīng)如何改變K值 X0（t）Xi（s）0.5五在系統(tǒng)的特征式為A（s）=+2+8+12+20+16s+16=0，試判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性（8分）10-604-20db/dec10L(w)w-40db/dec12-2020，嗎六 最小相位系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性如圖所示。試求開環(huán)傳遞函數(shù)和相位裕量。（12分）七某控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖，其

6、中 要求設(shè)計串聯(lián)校正裝置，使系統(tǒng)具有K1000及。的性能指標(biāo)。（13分）X0(s)Gc(s)G(s)Xis.八設(shè)采樣控制系統(tǒng)餓結(jié)構(gòu)如圖所示，其中 試判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。TX0(s)x0(t)XI(s)xI(t)G(s) （10分）九 已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： 試?yán)L制K由0 -+變化的閉環(huán)根軌跡圖,系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍。(15分)(3)一、填空題：(每空1.5分，共15分)1.當(dāng)擾動信號進(jìn)入系統(tǒng)破壞系統(tǒng)平衡時，有重新恢復(fù)平衡的能力則該系統(tǒng)具有 穩(wěn)定性 。2.控制方式由改變輸入直接控制輸出，而輸出對系統(tǒng)的控制過程沒有直接影響，叫 開環(huán)控制 。3.線性系統(tǒng)在零初始條件下輸出量與輸入量的 拉氏

7、變換 之比，稱該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。4. 積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為 1 / s 。5.單位斜坡函數(shù)信號的拉氏變換式 1/ s2 。6. 系統(tǒng)速度誤差系數(shù)Kv=lim sG(s) 。7.系統(tǒng)輸出由零上升到第一次穿過穩(wěn)態(tài)值所需要的時間為 上升時間 。8. 二階欠阻尼振蕩系統(tǒng)的峰值時間為 。9. 二階振蕩環(huán)節(jié)的頻率特性為 。10.拉氏變換中初值定理為 。二設(shè)質(zhì)量-彈簧-摩擦系統(tǒng)如下圖， f為摩擦系數(shù)，k為彈簧系數(shù)，p(t)為輸入量，x(t)為輸出量，試確定系統(tǒng)的微分方程。(11分)M三.在無源網(wǎng)絡(luò)中，已知R1=100k,R2=1M,C1=10F,C2=1F。試求網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)U0（s）/Ur(s),說明該網(wǎng)

8、絡(luò)是否等效于兩個RC網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)？(12分)R2R1C1C2uru0四.設(shè)單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 確定閉環(huán)系 統(tǒng)持續(xù)振蕩時的k值。(12分)五.已知單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 試中T1=0.1(s),T2=0.5(s). 輸入信號為r(t)=2+0.5t,求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（11分）六.最小相位系統(tǒng)對數(shù)幅頻漸進(jìn)線如下，試確定系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。(12分)-20052030400-20-601000.1-40L()七.試求的z變換. (12分)八.已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為（1） 試?yán)L制K由0+變化的閉環(huán)根軌跡圖；（2） 用根軌跡法確定使系統(tǒng)的階躍響應(yīng)不出現(xiàn)超調(diào)的K值范圍；（3）

9、 為使系統(tǒng)的根軌跡通過-1j1兩點，擬加入串聯(lián)微分校正裝置（s+1），試確定的取值。（15分）(4) 一。填空題（26分）（1） 開環(huán)傳遞函數(shù)與閉環(huán)傳遞函數(shù)的區(qū)別是_有無反饋環(huán)節(jié)_。（2） 傳遞函數(shù)是指_零初始條件下，系統(tǒng)輸出量的拉式變換與輸入量的拉式變換之比_。（3） 頻率特性是指_幅頻特性與相頻特性的總稱_。系統(tǒng)校正是指 特定環(huán)節(jié)的加入，達(dá)到滿足我們的要求（4） 幅值裕量是指系統(tǒng)距離不穩(wěn)定的角度， _穩(wěn)態(tài)誤差是指_希望值與穩(wěn)態(tài)值之差 _。（5） 圖a的傳遞函數(shù)為G(s)=_ 。（6） 圖b中的t=_。（7） 圖c的傳遞函數(shù)為G(s)=_ 。（8） s3+5s2+8s+6=0此特征方程的根的

10、實部小于-1時系統(tǒng)穩(wěn)定的k值范圍_。（9） 圖d的傳遞函數(shù)為K=_。（10） 圖e的c=_ 。（11） 圖f為相位_滯后_校正。（12） 圖g中的=_Kg=_。（13） 圖h、i、j的穩(wěn)定性一次為_、_、_。（14） A(s)=s6=2s5+8s4+12s3+20s2+16s+16=0則次系統(tǒng)是否穩(wěn)定_。（15） 開環(huán)傳遞G(s)=k(T1s+1)/s2(T2s+1),(T1T2,k、T1、T2)為常數(shù))則max=_。-20Xo(s)Xi(s)G1(s)G2(s)圖aC(t)tt0.110.981.3圖bL()20-2010 50圖c-40101L()75圖dc10L()20-2010 圖e

11、圖fcR2R1UoUiIm-0.61圖g-0.6ReP=1V=0Re-1Im圖jP=3V=0Re-1Im圖hReImP=2V=1-1圖i 二、 判斷題（每題1分，共10分）1.拉普拉斯變換的位移定理為Lf(t-0)=e-sF(0+S) ( )2.在任意線性形式下Laf1(t)+bf2(t)=aF1(s)+bF2(s) ( )3.原函數(shù)為.則象函數(shù)F（S）= ( )4.G1(s)和G2（S）為串聯(lián)連接則等效后的結(jié)構(gòu)為G1s）. G2（S） ( )5.則 ( )6.設(shè)初始條件全部為零則 ( )7.一階系統(tǒng)在單位階躍響應(yīng)下 ( )8.二階系統(tǒng)在單位階躍信號作用下 當(dāng)時系統(tǒng)輸出為等幅振蕩 ( )9.勞

12、斯判拒判斷系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是特斯方程各項系數(shù)大于零 ( )10.穩(wěn)態(tài)誤差為 ( )三.求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。Xo(s)/Xi(s)、Xo(s)/D(s)、E(s)/Xi(s)、E(s)/D(s)。（10分）E(s)D(s)Xo(s)Xi(s)G1(s)G2(s)G3(s)四復(fù)合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示，圖中K1、K2、T1、T2是大于零的常數(shù)。（10分） E(s)_Xo(s)K1/T1s+1K2/s(T2s+1)Gc(s)Xi(s) a、 確定當(dāng)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定時，參數(shù)K1、K2、T1、T2應(yīng)滿足的條件。b、 當(dāng)輸入(t)=Vot時，選擇校正裝置G(s)使得系統(tǒng)無穩(wěn)態(tài)誤差。五設(shè)單位負(fù)反饋的開環(huán)傳

13、遞函數(shù)為G(s)=K/s(s+1)(0.25s+1)要求系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)速度誤差系數(shù)Kv5，相角裕度40o采用串聯(lián)校正，試確定校正裝置的傳遞函數(shù)。（10分）六.已知F(z)=8Z3+8Z2+8Z+3判斷該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（10分）七已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為(1)試?yán)L制參數(shù)a 由0+變化的閉環(huán)根軌跡圖；(2)判斷 點是否在根軌跡上；(3)由根軌跡求出使閉環(huán)系統(tǒng)阻尼比=0.5時的a的值。. （14分）60SAjj4SB-4-j4圖2-4-9(5)一.填空題（每空1分，共14分）1.當(dāng)擾動信號進(jìn)入系統(tǒng)破壞系統(tǒng)平衡時，用其動態(tài)過程中給定值與測量值之間產(chǎn)生的最大偏差來衡量系統(tǒng)動態(tài)過程的 。2.比例環(huán)節(jié)的

14、傳遞函數(shù)為 。3.單位拋物線函數(shù)信號的拉氏變換式 。4. 系統(tǒng)特征方程的根具有一個根為零或?qū)嵅繛榱銜r，該系統(tǒng)為 。5.系統(tǒng)位置誤差系數(shù)Kp= 。6. 一階慣性環(huán)節(jié)的頻率特性為 。7. G（s）=1+Ts的相頻特性為 。8. 閉環(huán)頻率指標(biāo)有 、 、 。9.常用的校正裝置有 、 、 。10. z變換中的z定義為 。二.分析下述系統(tǒng)的穩(wěn)定性.（21分） 1.已知系統(tǒng)特征方程為: D(s)=s4+2s3+s2+2s+1=0 試判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性;（4分） 2.最小相角系統(tǒng)的開環(huán)幅相曲線如圖1所示,試確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性;（4分）ImRe=c=1-1=00圖11L()20-90-180c()圖23.開環(huán)對數(shù)頻

15、率特性如圖2所示,而且有v=1,p=1試判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性;（6分）4.最小相角系統(tǒng)開環(huán)增益為K時,對數(shù)幅頻特性L()如圖3所示,現(xiàn)要求相角裕度為=45,試確定開環(huán)增益如何變化? （7分）L()601-20c-40圖3C(s)R(s)G1G2H1G3H2圖4三.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示,試求系統(tǒng)傳遞函數(shù)(s)=.（8分）四.已知某單位反饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖5(a)所示,其單位階躍響應(yīng)曲線如圖5(b)所示,試確定開環(huán)增益K和時間常數(shù)T1,T2。（10分）1.20H(t)0.950（b）t/s1R(s)C(s)(a)圖5五.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖6所示. （12分）1.試?yán)L制Ta=0 時的閉環(huán)極點;2.確定使系統(tǒng)為過阻

16、尼狀態(tài)時的Ta值范圍;TaC(s)E(s)R(s)圖63.確定阻尼比 =0.5時的Ta值,確定相應(yīng)的閉環(huán)極點位置,并計算此時輸入r(t)=t時系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess六.已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù): G(s)H(s)=若tT,t=T,t變化的閉環(huán)根軌跡圖。（15分）(7)一.填空題（40分）（1） 控制系統(tǒng)的基本要求是_、_、_。（2） 脈沖傳遞函數(shù)是_。（3） 幅頻特性是指_。（4） 系統(tǒng)校正是指_。（5） 幅值裕量是指_。（6） 香農(nóng)定理是指_。（7） 圖a的傳遞函數(shù)為G(s)=_ 。（8） 圖b的閉環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=_ 。（9） 圖c的傳遞函數(shù)為G(s)=_ 。（10） s3+5s2+8s+6

17、=0此特征方程的根的實部小于-1時系統(tǒng)穩(wěn)定的k值范圍_。（11） 圖d的傳遞函數(shù)為K=_。（12） 圖e的c=_ 。（13） 圖f為相位_校正。（14） 圖g中的=_Kg=_。（15） 圖h、i、j的穩(wěn)定性一次為_、_、_。（16） A(s)=s6=2s5+8s4+12s3+20s2+16s+16=0則次系統(tǒng)是否穩(wěn)定_。（17） 開環(huán)傳遞G(s)=k(T1s+1)/s2(T2s+1),(T1T2,k、T1、T2為常數(shù))則max=_。-201ReIm-0.8圖g1C(t)t0.11.3圖b-40-20101L()20-2010 50圖cL()75圖dc10L()20-2010 圖eXo(s)Xi

18、(s)G2(s)圖a圖fcR2R1UoUiP=1V=0Re-1Im圖kP=1V=2Re-1Im圖hReImP=2V=1-1圖i 二.判斷題（每題2分，共10分） 1. 在任意線性形式下Laf1(t)-bf2(t)= aF1(s)-b F2(s) ( ) 2. 拉普拉斯變換的終值定理為 ( ) 3. G1s）和G2（S）為并串聯(lián)連接則等效后的結(jié)構(gòu)為G1s G2（S）( ) 4. 設(shè)初始條件全部為零則( ) 5. 一階系統(tǒng)在單位階躍響應(yīng)下 ( )三.求下圖對應(yīng)的動態(tài)微分方程（10分）R2C2C1R1uiuo四.求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。Y1(s)/X1(s)、Yo(s)/X2(s)、Y2(s)/X1(s)

19、、Y2(s)/X2(s)。（10分）G1(s)G3(s)X2(s)Y1(s)Y2(s)X1(s)G4(s)G2(s)五.復(fù)合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示，圖中K1、K2、T1、T2是大于零的常數(shù)。 E(s)_Xo(s)K1/T1s+1K2/s(T2s+1)Gc(s)Xi(s) c、 確定當(dāng)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定時，參數(shù)K1、K2、T1、T2應(yīng)滿足的條件。d、 當(dāng)輸入(t)=Vot時，選擇校正裝置G(s)使得系統(tǒng)無穩(wěn)態(tài)誤差。（10分）六. 結(jié)構(gòu)圖如下，T=1s，求G(z)。（10分）Xi(t)Xo(t)(1e-Ts)/s1/s(s+1) 七. 設(shè)負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： 試?yán)L制K由0 -變化的閉環(huán)根軌跡圖。（10分）(8)一、填空題 （每空1分，共10分）1.線性系統(tǒng)在零初始條件下 的拉氏變換之比，稱該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。2.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，完