版自动控制原理作业题.docx
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版自动控制原理作业题
东北农业大学网络教育学院
自动控制原理作业题
作业题
（一）
系统明该系统的给定值、被控制量和干扰量，并画出该系统的方
操纵电位计
R3直流发电机
，大器
R2
R4
发电机-电动机调速系统
二、求有源网络的传递函数。
求：
1）位置误差系数，速度误差系数和加速度误差系数；
2）当参考输入为1（t），t，t2时，系统的稳态误差。
K
四、已知某一控制系统如图所示，其中Gc（s）为PID控制器，它的传递函数为Gc（s）=KpLKds，要求校s
正后系统的闭环极点为-10_j10和-100，确定PID控制器的参数Kp,Kj和Kd。
五、已知某一单位反馈控制系统如图所示。
设计一串联校正装置Gc（s），使校正后的系统同时满足下列性能指标
12
要求：
跟踪输入「⑴
六、已知负反馈控制系统的开环传递函数为
试绘制控制系统的根轨迹，并依此分析系统的稳定性，计算E=0.5时系统的动态性能。
作业题
（二）
、控制系统如图所示，输入信号为r（t）=t。
要求系统输出响应的稳态误差为0,试确定Kd的值。
已知单位负反馈控制系统如图所示，试回答：
1）G（s）=1时，闭环系统是否稳定？
、Kp（s+1）
2）G（s）P时，闭环系统的稳定条件是什么?
s
三、单位反馈控制系统，若要求：
（1）跟踪单位斜坡输入时系统的稳态误差为2
（2）设该系统为三阶，其中一对复数闭环极点为1±j求满足上述要求的开环传递函数。
作业题（三）
、控制系统的结构图如图一。
要求：
（1）绘制系统的根轨迹草图；
（2）用根轨迹法确定使系统稳定的K,值的范围；
（3）用根轨迹法确定使系统的阶跃响应不出现超调的&的最大值。
图一
已知单位负反馈系统的开环传递函数为：
G（s）240000（s3）2
G（s）
s（s+1）（s+2）（s+100）（s+200）
（1）判断系统稳定性并求相位裕量；
（2）求当系统有一延迟环节e-Ts时，取何值才能使系统稳定；
（3）求当输入为1（t）、t、t2时系统的稳态误差。
、控制系统的开环对数幅频特性曲线如图二。
其中虚线表示校正前的，实线表示校正后的。
求解:
（1）确定所用的是何种串联校正性质的校正，并写出校正装置的传递函数G（s）。
（2）确定校正后系统临界稳定时的开环增益值；
（3）当开环增益K=1时，求校正后系统的相位裕量，幅值裕度。
CS）/Rs）
四、系统方块图如图所示。
请画出信号流图，并利用梅逊公式求取传递函数
四、已知系统结构图如图三所示。
要求：
（1）若使系统闭环极点配置在-5±j5处，求相应的Ki、K2值;
（2）设计G（s），使之在r（t）单独作用下无稳态误差；
（3）设计Ga（s），使之在n（t）单独作用下无稳态误差。
K.s+1
图三
五、填空题：
（1）已知单位负反馈系统的闭环零点为-1，闭环根轨迹起点为0，-2，-3。
系统稳定时开环增益的取值范围
为（）。
（2）若要使二阶欠阻尼系统的单位阶跃响应的超调量小于25%,调节时间小于3.5s。
闭环极点的位于（）。
（3）已知系统的闭环传递函数为：
480000
（s2+1.6s+4）（s+200）（s+300）
估算系统单位阶跃响应的调节时间为（
）和响应峰值为（）。
（4）单位负反馈系统的开环传递函数为:
G（s）
s（s2）
要使系统阶跃响应指标最高（阻尼系数=0.707），解决这一问题的办法（
作业题（四）
、液面控制系统如图所示。
试分析该系统的工作原理，指出系统中的干扰量、被控制量及被控制对象，并画出
系统的方框图。
梅动杠轩
二、某无源网络如图所示，其输入量、输出量分别为传递函数。
ui（t）、U2（t）。
试画出其方块图并运用梅逊公式求该网络的
«1（^）
题二图
dp=16.3%,tp=1秒。
试确定前置放大器的增益
三、已知控制系统方块图如图所示。
若使系统的单位阶跃响应具有
K及内反馈系数t。
题三图
四、
1）最小相位系统的开环对数幅频特性如图所示。
试写出其开环传递函数。
题四
（1）图
2）控制系统开环极、零点分布如图所示。
试画出其大致的根轨迹。
P1
―►
（a）
Z2
（b）
题四
（2）图
3）控制系统的开环Nyquist图如图所示（P为具有正实部的开环极点的个数）。
试判断闭环系统的稳定性。
该系统对斜坡输入的响应的稳态误差能达到零。
六、控制系统的开环对数幅频特性曲线如所示，其中虚线Li为校正前的，实线L2为校正后的，实线Lc为校正环节。
求：
1）确定所用的是何种串联校正，并写出校正装置的传递函数GC（s）；
2）确定校正后系统稳定时的开环增益；
3）
当开环增益k=1时，求校正后系统的相位裕度，幅值裕度kg（dB）。
作业题（五）
一、简答题
1、简述自动控制的概念。
2、简述奈奎斯特稳定判据。
3、写出绘制根轨迹的条件。
4、写出频域性能指标和时域性能指标。
5、简述串联超前校正的特点。
二、判断题（对的画，错的画“X”）
1、（）控制系统的动态性能指标中超调量随着阻尼比的减小而增大。
2、（）线性系统的传递函数是输出信号的傅氏变换式与输入信号的傅氏变换式之比。
3、（）在干扰信号作用下减小和消除系统稳态误差的办法之一是增加系统的类型数。
4、（）实现串联校正的PD控制规律具有“预见性”。
5、（）高阶控制系统的谐振峰值随相角裕度的增加而减小。
三、分析、计算、综合题
k
1、已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为G（s）H（s）=—2―k，求系统闭环稳定时K的取值范围。
s（s2+8s+25）
2、系统的闭环传递函数为G（s）=笑二K（T2S〔），若输入信号r（t）二Rsin「t，求系统的稳态输出。
R（s）「s+1
3、由实验测得二阶系统的单位阶跃响应曲线如图所示。
试计算系统参数E和3n
4、已知控制系统的开环传递函数为:
G（s）H（s）二
100
s（2s1）（0.2s1）
2）计算系统的相角裕度r（3c）；
求：
1）画出系统的开环传递函数的对数幅频特性图;
3）判断系统的稳定性。
5、已知电路网络如图所示。
图中
求：
1）请画出该电路网络的函数方块图；
2）写出电路网络的开环传递函数并判断控制系统的类型数;
3）写出电路网络的闭环传递函数；
4）若R，i=25kQ，试判断电路网络响应的稳定性；
5）计算电路网络的ts和bp%。
6）若增大甩，控制系统的性能指标ts将如何变化？
由系统的根轨迹图，求：
1）确定系统稳定时参数k的范围；
2）确定系统阶跃响应无超调时k的取值范围;
3）系统出现等幅振荡时的振荡频率。
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