自动控制理论复习题

一、名词解释：仁频率响应2、反馈3、稳态渓差4、最大超调量5、单位阶跃响应6、相位裕量7、滞后一超前校正：8,稳态响应；9、频率特性：10、调整时间；11、峰值时间：12、截I上频率：13、谐振峰值：14、谐振频率15、幅值穿越频率；16、相位穿越频率：17、幅值裕量：18、自动控制、19、状态变量、20、零阶保持器二、分别建立图示系统的微分方程，求传递函数，并说出图(c) ,(d)属于何种较正网络。

L Co-AA/Ml I °冷⑴R心⑴o -L—o(b)图中x.(r), “0⑴为输入、输出位移；询,三、已知系统方框图如下，求传递函数X”(s) X/2U) X©0)--- ＞瓯一G2~| ----- ►回----- 囤"自动控制理论复习0 ------------------- -L—0(C)—＞回X°G)S)"()⑴为输入、输出电压。

(〃)(d)四、已知系统的开环的幅相特性(Nyguist)如图所示，图中P为开环传递函数G(s)H(s)五.计算1.设某二阶系统的单位阶跃响应曲线如图所示，如果该系统为单位反馈型式,六、已知系统的开环传递函数G(s)H(s)的幅频特性曲线如图示，且G⑸H(s)为最小相位—、K(s + 1)七、某系统的开环传递函数为G(s)H(s)= —，试画出英乃奎斯特图，并说明当K5(25-1)取何值时系统稳立？X(5)d］S + d()八、已知系统闭环传递函数为-7— = --------- - --------- 百 --------- -----------A;(5)a n s +a n_}s +--- + a2s~ +a}s + a Q)试证明系统对速度输入的稳态误差为零。

十、判断正误1、各项时域指标(最大超调量，调整时间等)是在斜坡信号作用下立义的。

2、对于结构不稳立系统，可以通过改变某些系统结构参数而使其稳立。

3、对于最小相位系统，增益裕量和幅值裕疑为正的系统是稳泄的。

4、增加系统开环传递函数中积分环节数目有利于系统稳左，有利于提髙系统稳态精度。

5、系统的传递函数是输岀的拉氏变换与输入的拉氏变换之比，所以与输入信号有关。

6、稳态误差的大小与系统型号无关。

7、在一个系统中，若K某些值时，系统稳泄。

则系统为条件稳泄系统。

8、在波徳图上，“0”型与“I”型系统的幅频特性的低频段斜率不同。

9、右半平而既无零点又无极点的传递函数对应的系统为最小相位系统。

10、相位超前较正有利于提高系统的快速性。

11、在［S］平面上，系统的闭环极点离虚轴越远，则英对应的时间响应分量衰减越快。

12、扰动信号作用下的稳态误差是否为零与其作用点之后积分环节的多少有关。

十一、试求图示系统的稳态误差。

G「(s)可为比例、比例加积分或比例加积分加微分控制器，具体参数自己假定。

十二1、已知系统的单位阶跃响应为心⑴二2(1-八”)，求系统的单位脉冲响应。

若对该 系统输入正玄信号x 0(/) = sin5z,求其稳态输岀。

j 2当输入为ysin(-r + 45°)时，试求苴稳态输出。

十三、已知某最小相位系统的开环对数幅频特性如图所示，写出该系统的开环传递函数,并计算处的相位裕量。

画出相频特性，并说明系统是否稳泄。

十四、填空题1 ,系统的闭环传递函数为G ( s ) =—!一 •其单位脉冲响应g(t) = TS + \其单位阶跃响应为c(t)= ________________________________2, _________________________________________________ 线性系统稳宦的充要条件是 3, _________________________________________________________________ 线性一阶、二阶系统稳定的充要条件是 ________________________________________________ ,线 性三阶系统稳左的充要条件是 ________________________________________________ o 4, ___________________________________________________ 线性连续P'型系统稳态速度误差系数K v= _________________________________________ ,加速度稳态误差系数 K a = _________ 。

线性连续'I '型系统稳态速度误差系数K v = ________________ , 加 速度稳态误差系数K a = ____________ °5, 已知系统开环放大倍数为K.若是'(/型系统，则输入单位阶跃信号时静差为 ___________,若是T '型系统，则输入单位阶跃信号时静差为,若是'II'型 系统，则输入单位加速度信号时静差为 o6, Nyquist 稳定判据的内容是 ____________________________________________________ 7, _____________________________________________________________ 在"BODE"图上，描述系统动态品质的频域指标有 _______________________________________8、 开环频率特性的低频段主要影响系统阶跃相应的 ___________________________ ,髙频 段主要影响系统阶跃相应的 ________________________________ 中频段主要影响系统阶跃 相应的 _______________________________9、 控制系统的要求有三个方而，它们是 __________ ， ___________ ， __________ 10、 ___________________________________________ 反馈控制的基本原理是检测输出量的 用以纠正输出量的 __________________________ o 11、 ___________________________________________________________________________ 使用Nyquist 稳泄判据时，公式N=Z - P 中N 代表 _______________________________________ ,Z 代表 _________________________ • P 代表 __________________________________2、某系统的传递函数为7 3$ + 22 42(r^q200 600 护(md/s)八L一204、控制系统基本由______ 元件、_______ 元件、_______ 元件、 _______ 元件、 _____ 元件、________ 元件等组成。

控制系统的输入常称为________ 量，输出常称为_______________ 崑5、闭环幅频特性下降到貝零频值的0.707倍时对应的频率值叫做 ______________ ，此值越 大，系统的快速性 ________ , 十五.计算已知一单位反馈系统的闭环特征方程为:+as 2 + 20s + k =0输入信号r(t)与输岀信号c(t)的曲线如图示，试求&与1＜的取值试分別求岀当输入信号为和人X 1(f),/ x 1⑴,*八X 1(/) •时系统的稳态误差。

十七.已知一单位反馈控制系统如图示，试回答:仁G C (5)=1时，闭环系统是否稳左？当输入信号r(t)=1+5t 时，稳态误差是多少？ K(s + 1)2、Gc (s)= ——时，闭环系统稳定的条件是什么？当输入信号r(t)=1 +5t 时, 稳态误差是多少?十八、单位反馈系统的开环传递函数为：G(S ) = W4"十九.某系统如图所示，要使系统的最大超调虽M/,=0・l,峰值时间z p =25,试确泄增益K 和Kh 的值，并确左在此K 和Kh 数值下，系统的上升时间匚和调整时间『八(设误 差带宽度取±2% )十六、7($+ 1)5(5 + 4)(52 +25 + 2)■试求"45°时的T 值仁 看懂书中第七章所有讲过例题。

2、 能推导出表7・3中各系统结构图对应的C (Z)或C (Z) /R (Z)3、 会做习题 7・3、7-4. 7 7. 7 8 (1), (3)、7-15 '会求临)=匸呢刁的2反变换’初始条件可假泌e °或°⑹°二十、具有单位反馈的系统如下图示。

若系统以Oh (rad/s)的角频率作等幅振荡.试确左 以0振荡时系统的k 和a 的值(15分)RG ) cK(s + 1)C($)八一s +as^ + 2s+ \二十一、已知一单位负反馈控制系统，原有的开环传递函数Go ⑸的对数幅频特性曲线如图 (a)所示，两种校正装程Gc ⑸的对数幅频特性曲线如图(b) ,(c)所示(图(a) ,(b),(c) 均属最小相位系统)。

试求出采用每种校正方案后的系统开环传递函数G(S)= Go(S)Gc(S),画岀校正后系统的相频特性，并分析两种校正方案对系统性能的影响(15 分)。

(C)十九.离散控制系统:二十二、举岀系统时间响应分析中，常用的5种典型输入信号，并写出时域函数表达式和画出简要时域函数图形。

(每小题3分，共15分)二十三、问答题：1、传递函数的定义是什么？2、制系统主要由哪几部分组成？试用方框图来表示之，并用方框图来说明开环控制与闭环控制的根本区别。

3、什么是开环控制、闭环控制系统？简述英控制原理，并能指出给立量、被控制量、扰动量、检测元件、执行元件。

4、控制系统有哪些基本要求，英中哪一项是首要的？5、反馈控制的基本原理是什么？6、何为恒值、程序、及随动控制系统？能举例说明。

7、系统的数学模型有哪几种？二十四、填空1、对于一个传递函数为G(S)的稳泄系统，作用一谐波函数x i(t) = X i sincot,则其稳态输出是与输入 _______________ 的谐波函数，只是英幅值变为____________________ ,相位变为 _______________ ,显然，幅值、相位都是___________ 的_________ (线性、非线性)函数。

2、延迟环节的特点是其输岀能_____________ 地反映输入，只是输出比输入____________ - 在频率3很小时，延迟环肖的频率特性与_______________ 的频率特性近似相等。