自动控制原理复习题

自动控制原理复习题

一、回答下列各题

1、自动控制系统由哪些基本环节组成？各环节的功能是什么？（10分） 答：（1）控制对象或调节对象——要进行控制的设备或过程。 （2）执行机构—— 一般由传动装置和调节机构组成。执行机构直接作用于控制

对象，使被控制量达到所要求的数值。

（3）检测装置或传感器—— 该装置用来检测被控制量，并将其转换为与给定量

相同的物理量。

（4）给定环节—— 设定被控制量的给定值的装置。 （5）比较环节—— 将所检测的被控制量与给定量进行比较，确定两者之间的偏

差量。

（6）中间环节—— 一般包括比较环节和校正环节。

2、传递函数适合哪类控制系统？如何定义？（10分） 答：

3、通常有哪几种减小稳态误差的途径？（10分）

答： 减小稳态误差的途径：增大系统的开环放大系数 ；提高开环传递函数中的串联积分环节的阶次N ；采用补偿的方法——复合控制或前馈控制。

二、控制系统的动态结构图如图1所示，试求系统输出Y(s)对输入信号R(s)和扰

动信号N(s)的传递函数Y(s)/ R(s)、 Y(s)/ N(s)。

图1 题二图

解： (1) 令，可得

N(S)

F H 1 W 2 W 1 + +

- - H 2

(2) 令，可得

三、一闭环反馈控制系统的动态结构图如图2所示。

（1）试求当%20%σ≤，()5% 1.8s t s =时，系统的参数1K 及τ值。

（2）试求上述系统的位置稳态误差系数p K 、速度稳态误差系数v K 、加速度稳态误差系数a K 及其相应的稳态误差。

图2 题三图

解

(1) 系统开环传递函数为

121112

11

()()111K K K s W s K s s s K s s s

K τ

τττ===+⎛⎫++ ⎪⎝⎭

与标准型相对比，得

211K 2 1K =

n n K K ωξωττ⎧

⎪=⎪

=⎨⎪⎪⎩ 由%20%σ≤,得

22

0.46(ln 0.2)

ξπ≥≈+

由()5% 1.8s t =，得

3

3.65n s

t ωξ≤

= 所以

113.320.25K τ≤⎧⎨≥⎩ 即113.32

0.254

K

K K τ=⎧⎪

=⎨⎪=⎩

（2）由K W 可知该系统为I 型系统，由教材中的表3-1并根据稳态误差与稳态误差系数之间的关系，得

()0p e ∞=， p K =∞

1

()0.25v K

e K ∞=

=， 4 v K = ()a e ∞=∞， 0 a K =