1、2、适合应用传递函数描述的系统是 ( )。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、非线性系统。3、若某负反馈控制系统的开环传递函数为,则该系统的闭环特征方程为 ( )。A、 B、 C、 D、与是否为单位反馈系统有关4、非单位负反馈系统,其前向通道传递函数为G(S),反馈通道传递函数为H(S),当输入信号为R(S),则从输入端定义的误差E(S)为 ( )A、 B 、C 、 D、5、已知下列负反馈系统的开环传递函数,应画零度根轨迹的是 ( )。A、 B 、 C 、 D、6、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的:A、低频段 B、
2、开环增益 C、高频段 D、中频段 7、已知单位反馈系统的开环传递函数为,当输入信号是时,系统的稳态误差是( )A、 0 ; B、 ; C、 10 ; D、 208、关于系统零极点位置对系统性能的影响,下列观点中正确的是( )A 、 如果闭环极点全部位于S左半平面,则系统一定是稳定的。稳定性与闭环零点位置无关;B、 如果闭环系统无零点,且闭环极点均为负实数极点,则时间响应一定是衰减振荡的;C 、 超调量仅取决于闭环复数主导极点的衰减率,与其它零极点位置无关; D、 如果系统有开环极点处于S右半平面,则系统不稳定。三、(16分)已知系统的结构如图1 所示,其中,输入信号为单位斜坡函数,求系统的稳态
3、误差(8分)。分析能否通过调节增益 ,使稳态误差小于 0.2 (8分)。一G(s)R(s)C(s)图 1 四、(16分)设负反馈系统如图2 ,前向通道传递函数为,若采用测速负反馈,试画出以为参变量的根轨迹(10分),并讨论大小对系统性能的影响(6分)。图2 H (s)五、已知系统开环传递函数为均大于0 ,试用奈奎斯特稳定判据判断系统稳定性。 (16分) 第五题、第六题可任选其一六、已知最小相位系统的对数幅频特性如图3所示。试求系统的开环传递函数。(16分)L()1110202-20-40图 3 -10dB图4 七、设控制系统如图4,要求校正后系统在输入信号是单位斜坡时的稳态误差不大于0.05,
4、相角裕度不小于40o ,幅值裕度不小于 10 dB,试设计串联校正网络。( 16分) 自动控制原理模拟试卷三答案一、填空题(每题1分,共20分)1、稳定性(或:稳,平稳性);准确性(或:稳态精度,精度)2、输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值; ; (或:) 3、劳斯判据(或:时域分析法); 奈奎斯特判据(或:频域分析法)4、结构; 参数5、(或:);(或:按对数分度)6、开环传函中具有正实部的极点的个数,(或:右半S平面的开环极点个数); 闭环传函中具有正实部的极点的个数(或:右半S平面的闭环极点个数,不稳定的根的个数);奈氏曲线逆时针方向包围 (-1, j0 )整圈数。7、系统响
5、应到达并保持在终值误差内所需的最短时间(或:调整时间,调节时间);响应的最大偏移量与终值的差与的比的百分数。,超调)8、 (或:); (或:)9、;1、C2、A3、B4、D5、A6、D7、D8、A三、(16分)解:型系统在跟踪单位斜坡输入信号时,稳态误差为(2分)而静态速度误差系数(2分)稳态误差为。(4分)要使必须,即要大于5。(6分)但其上限要符合系统稳定性要求。可由劳斯判据决定其上限。系统的闭环特征方程是(1分)构造劳斯表如下为使首列大于0,必须。综合稳态误差和稳定性要求,当时能保证稳态误差小于0.2。(1分)四、(16分)系统的开环传函,其闭环特征多项式为,(1分)以不含的各项和除方程
6、两边,得,令,得到等效开环传函为(2分)参数根轨迹,起点:,终点:有限零点,无穷零点(2分)实轴上根轨迹分布:,0(2分)实轴上根轨迹的分离点:令,得合理的分离点是,(2分)该分离点对应的根轨迹增益为,对应的速度反馈时间常数(1分)根轨迹有一根与负实轴重合的渐近线。由于开环传函两个极点,一个有限零点且零点不在两极点之间,故根轨迹为以零点为圆心,以该圆心到分离点距离为半径的圆周。根轨迹与虚轴无交点,均处于s左半平面。系统绝对稳定。根轨迹如图1所示。讨论大小对系统性能的影响如下:(1)、当时,系统为欠阻尼状态。根轨迹处在第二、三象限,闭环极点为共轭的复数极点。系统阻尼比随着由零逐渐增大而增加。动态
7、响应为阻尼振荡过程,增加将使振荡频率减小(),但响应速度加快,调节时间缩短()。(2)、当,为临界阻尼状态,动态过程不再有振荡和超调。(3)、当,为过阻尼状态。系统响应为单调变化过程。图1四题系统参数根轨迹五、(16分)由题已知:,系统的开环频率特性为(2分)开环频率特性极坐标图 起点:;终点:(1分) 图2五题幅相曲线1与实轴的交点:令虚频特性为零,即得(2分)实部(2分)开环极坐标图如图2所示。由于开环传函无右半平面的极点,则当时,极坐标图不包围(1,j0)点,系统稳定。当时,极坐标图穿过临界点(1,j0)点,系统临界稳定。当时,极坐标图顺时针方向包围(1,j0)点一圈。 按奈氏判据,ZP
8、N2。系统不稳定。(2分)闭环有两个右平面的极点。六、(16分)从开环波特图可知,系统具有比例环节、两个积分环节、一个一阶微分环节和一个惯性环节。故其开环传函应有以下形式 (8分)由图可知:处的纵坐标为40dB, 则,得 (2分)又由的幅值分贝数分别为20和0,结合斜率定义,有,解得 rad/s(2分)同理可得或 ,得 rad/s(2分) 故所求系统开环传递函数为七、( 16分) (1)、系统开环传函,输入信号为单位斜坡函数时的稳态误差为,由于要求稳态误差不大于0.05,取故(5分)(2)、校正前系统的相角裕度计算:得rad/s;而幅值裕度为无穷大,因为不存在。(3)、根据校正后系统对相位裕度的要求,确定超前环节应提供的相位补偿角(2分)(4)、校正网络参数计算(2分)(5)、超前校正环节在处的幅值为:使校正后的截止频率发生在处,故在此频率处原系统的幅值应为5.31dB 解得(2分)(6)、计算超前网络 在放大3.4倍后,超前校正网络为校正后的总开环传函为:(2分)(7)校验性能指标相角裕度由于校正后的相角始终大于180o,故幅值裕度为无穷大。符合设计性能指标要求。(1分)8
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