自动控制原理与系统典型例题与习题

一填空题

所谓自动控制，就是在人直接参与的情况下，利用控制装置，对生产过程、工艺参数、目标要求等进行的调节与控制，使之按照预定的方案达到要求的指标。（没有/自动）

自动控制系统按输入量的变化规律分为系统，随动控制系统和过程控制系统，按系统中传输的信号类型分为系统和离散控制系统。（恒值控制/连续控制）

常用典型输入信号有、、、和。

对自动控制系统性能指标的基本要求是：、、。（稳/准/快）系统的传递函数描述是指系统在下，输出量的拉氏变换与的拉氏变换之比。（线性定常系统/零初始条件/输入量）由系统对数幅频特性L(ω)求系统传递函数的前提是：该系统为_______系统。

自动对位置随动系统，通常以_______信号，作为典型输入信号，来研究系统输出对时间的响应。

控制系统的稳定性只由系统的、决定，与初始条件及外作用无关。结构/参数

系统稳定的充要条件是：特征方程的所有的根的实部都必须是数。负

系统校正可分为，和。（串联校正/反馈校正/顺馈补偿）

变频调速是交流电动机一种比较理想的调速方案。变频控制方式有，矢量控制变频调速和变压变频调速等几种。（变压变频调速直接转矩控制）位置随动系统又称，主要实现有一定精度的问题。跟随系统或伺服系统/位置自动跟随

二单项选择

反馈控制系统又称为（）

A．开环控制系统B．闭环控制系统

C．扰动顺馈补偿系统D．输入顺馈补偿系统

在电力电子线路中，表示绝缘栅双极晶体管的文字符号为（）

A．BJT B．GTO

C．IGBT D．GTR

位置随动系统的主反馈环节通常是（）

A．电压负反馈B．电流负反馈

C．转速负反馈D．位置负反馈

如果典型二阶系统的单位阶跃响应为减幅振荡(又称阻尼振荡)，则其阻尼比（）A．ξ<0 B．ξ=0

C．0<ξ<1 D．ξ≥1

适合应用传递函数描述的系统是：A

A、单输入，单输出的线性定常系统

B、单输入，单输出的线性时变系统

C、单输入，单输出的定常系统

D、多输入，多输出的非线性系统

闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的：D

A、低频段

B、开环增益

C、高频段

D、中频段

下列串联校正装置的传递函数中，能在1c ω=处提供最大相位超前角的是：B

A 、 101

1s s ++ B 、101

0.11s s ++ C 、21

0.51s s ++ D 、0.11

101s s ++

三 简答

试比较开环和闭环控制系统的优缺点。

已知系统的开环传递函数

)11.01.0)(1()

12.0(10)(2++++=s s s s s s G

试指出组成该系统的每个典型环节的类型。

试画图说明输入量为单位阶跃函数时单位阶跃响应的暂态性能指标（最大超调量、峰

值时间、上升时间、调整时间）。 图示转速、电流双闭环直流调速系统的自动调节过程 四 证明 证明典型二阶系统 ，在 时，

。

提示：在Bode 图上，对等分坐标，纵坐标为

，横坐标则为 ；这样，便可用几何图形的方法，求得 与横轴的交点 。 证明如图所示曲型II 型系统的穿越频率1/c K ωω=。

五 化简

六 计算

()/[(1)]1/lg 20lg c G s K s T s K T K K ωωω=+>=()/[(1/lg 20lg ()c G s K s T s K T K K L ωωωω=+>=()/[(1)]1/lg 20lg ()c G s K s T s K T K K L ωωωω=+>=()/[(1)]

1/lg 20lg ()G s K s T s K T K K L ωωω=+>()/[(1)]1/lg 20lg ()c G s K s T s K T K K L ωωωω=+>=()/[(1)]1/lg 20lg c G s K s T s K T K K ωωω=+>=c ω=

系统结构如图所示，试求系统的超调量%σ和调节时间s t 。

若图示系统为最小相位系统，试求此系统的相位稳定裕量γ。判断系统的稳定性。

图示直流调速系统中，试求

（1）系统采用了开环控制还是闭环控制？

（2）系统中的比例调节器属于什么校正环节？它对系统的性能有什么影响？

（3）试求当U （s ）和ΔU （s ）共同作用下的输出N （s ）。

（4）绘制此系统的开环对数幅频特性曲线L （ω）。

（5）求此系统的相位稳定裕量γ。

（6）若比例调节器增益变为8，系统是否是稳定的？

如图所示为某单位负反馈系统校正前后的开环对数幅频特性（渐近线）（此系统为最小相位系统）。（P164）

（1）写出系统前后的开环传递函数G 1（s ）和G 2（s ）。

（2）若系统中加入串联校正环节，求出其传递函数G c （s ）。说明此校正环节采用了何种控制律。

（3）求出系统校正前后的相位稳定裕量γ1和γ2

（4）定性分析校正对系统动态和稳态性能的影响。

单位反馈系统的开环对数幅频特性曲线)(0ωL 如图3所示，采用串联校正，校正装置

的传递函数 ??? ??+??? ??+??? ??+??? ??+=110013.011013)(s s s s s G c

（1） 写出校正前系统的传递函数)(0s G ；

（2） 在图3中绘制校正后系统的对数幅频特性曲线)(ωL ；

（3）求校正后系统的截止频率c ω和相角裕度γ。