几个开环与闭环自动控制系统的例子.docx

1、几个开环与闭环自动控制系统的例子2- 试求出图P2-1中各电路得传递函数、图P2-1 试求出图P2中各有源网络得传递函数。图P2-3 求图3所示各机械运动系统得传递函数。(1)求图(a)得 (2)求图(b)得(3)求图(c)得 ()求图(d)得 图2324 图P24所示为一齿轮传动机构。设此机构无间隙、无变形,求折算到传动轴上得等效转动惯量、等效粘性摩擦系数与。 图P2-4 图P2- 图P2-5所示为一磁场控制得直流电动机。设工作时电枢电流不变,控制电压加在励磁绕组上,输出为电机角位移,求传递函数、6 图P-6所示为一用作放大器得直流发电机,原电机以恒定转速运行。试确定传递函数,设不计发电机得

2、电枢电感与电阻。图P-62-7 已知一系统由如下方程组组成,试绘制系统方框图,并求出闭环传递函数。 - 试分别化简图P2与图P28所示得结构图,并求出相应得传递函数、图P27 图2-8 求如图P29所示系统得传递函数,。图P2920求如图P210所示系统得传递函数。图2101 求图21所示系统得闭环传递函数。图P2图P2123 画出图2-所示结构图得信号流图,用梅逊公式求传递函数:,。图P-321 画出图214所示系统得信号流图,并分别求出两个系统得传递函数,、图P23-1 一单位反馈控制系统得开环传递函数为。求:(1)系统得单位阶跃响应及动态特性指标%、tr、S、; (2)输入量xr()=t

3、时,系统得输出响应; (2)输入量x(t)为单位脉冲函数时,系统得输出响应。3-2 一单位反馈控制系统得开环传递函数为,其单位阶跃响应曲线如图P-所示,图中得m1。25,m1、5s。试确定系统参数Kk及 值。图P333 一单位反馈控制系统得开环传递函数为。已知系统得r(t)=1(),误差时间函数为,求系统得阻尼比、自然振荡角频率、系统得开环传递函数与闭环传递函数、系统得稳态误差。34 已知单位反馈控制系统得开环传递函数为,试选择Kk及值以满足下列指标。当xr(t)=t时,系统得稳态误差()。02;当x()=1(t)时,系统得30,tS(5).3s。5 已知单位反馈控制系统得闭环传递函数为,试画

4、出以为常数、为变数时,系统特征方程式得根在s复平面上得分布轨迹。3-6一系统得动态结构图如图P2所示,求在不同得k值下(例如,k=、Kk=3、K=7)系统得闭环极点、单位阶跃响应、动态指标及稳态误差。图P3237 一闭环反馈控制系统得动态结构图如图3-3所示。(1)求当2%、tS(5)、8s时,系统得参数K1及值。(2)求上述系统得位置误差系数p、速度误差系数Kv、加速度误差系数K及其相应得稳态误差。图3-3 一系统得动态结构图如图P34所示。求 (1)时,系统得、(2)时,系统得、 ()比较上述两种校正情况下得暂态性能指标及稳态性能。图P39 如图P3-所示系统,图中得为调节对象得传递函数,

5、为调节器得传递函数、如果调节对象为,T T2 ,系统要求得指标为:位置稳态误差为零,调节时间最短,超调量4、 ,问下述三种调节器中哪一种能满足上述指标？其参数应具备什么条件？三种调节器为(); (b); (c) 。图P3310 有闭环系统得特征方程式如下,试用劳斯判椐判断系统得稳定性,并说明特征根在复平面上得分布。()()(3)(4)(5)3- 单位反馈系统得开环传递函数为试确定使系统稳定得K值范围。31 已知系统得结构图如图P6所示,试用劳斯判椐确定使系统稳定得f值范围。图P3-6313 如果采用图P3-所示系统,问取何值时,系统方能稳定？314 设单位反馈系统得开环传递函数为,要求闭环特征

6、根得实部均小于1,求K值应取得范围。 图P373-15 设有一单位反馈系统,如果其开环传递函数为(1)(2)求输入量为与时系统得稳态误差。36有一单位反馈系统,系统得开环传递函数为。求当输入量为与时,控制系统得稳态误差。317有一单位反馈系统,其开环传递函数为,求系统得动态误差系数;并求当输入量为时,稳态误差得时间函数。38 一系统得结构图如图P3-8所示,并设 ,、当扰动量分别以、作用于系统时,求系统得扰动稳态误差、图P3319 一复合控制系统得结构图如图P所示,其中,T2=、25s,K22。()求输入量分别为,时,系统得稳态误差;(2)求系统得单位阶跃响应,及其,值。 图P-9 图P310

7、32 一复合控制系统如图31所示,图中,、如果系统由型提高为3型系统,求值及b值。4 求下列各开环传递函数所对应得负反馈系统得根轨迹。(1)(2)()-2 求下列各开环传递函数所对应得负反馈系统得根轨迹、()(2)(3)(4)(5)-3 已知单位负反馈系统得开环传递函数为求当时,以T为参变量得根轨迹。4 已知单位负反馈系统得开环传递函数为求当时,以a为参变量得根轨迹。4- 已知单位负反馈系统得开环传递函数为试用根轨迹法确定使闭环主导极点得阻尼比与自然角频率时值。6 已知单位正反馈系统得开环传递函数为试绘制其根轨迹。47 设系统开环传递函数为试绘制系统在负反馈与正反馈两种情况下得根轨迹。48 设

8、单位负反馈系统得开环传递函数为如果要求系统得一对共轭主导根得阻尼系数为0.75,用根轨迹法确定（1）串联相位迟后环节,设、（2）串联相位引前环节,设、4-9 已知单位负反馈系统得开环传递函数为设要求、,试确定串联引前校正装置得传递函数,并绘制校正前、后得系统根轨迹。41设单位负反馈系统得开环传递函数为要求校正后、主导极点阻尼比,试求串联迟后校正装置得传递函数。11已知负反馈系统得开环传递函数为要使系统闭环主导极点得阻尼比、自然振荡角频率、时,求串联迟后引前校正装置得传递函数,并绘制校正前、后得系统根轨迹。5-1已知单位反馈系统得开环传递函数为 当系统得给定信号为(1)(2)(3)时,求系统得稳

9、态输出。5-2绘出下列各传递函数对应得幅相频率特性、(1)() (3) (4) (5) (6)(7) (8) () (0)5-3绘出习题5-2各传递函数对应得对数频率特性。5-4绘出下列系统得开环传递函数得幅相频率特性与对数频率特性。 (1) ()()5-5用奈氏稳定判据判断下列反馈系统得稳定性,各系统开环传递函数如下(1)()()5-6设系统得开环幅相频率特性如图P51所示,写出开环传递函数得形式,判断闭环系统就是否稳定。图中P为开环传递函数右半平面得极点数。图P-17 已知最小相位系统开环对数幅频特性如图P52、（1）写出其传递函数（2）绘出近似得对数相频特性图5-258 已知系统开环传递

10、函数分别为()(2)试绘制波德图,求相位裕量及增益裕量,并判断闭环系统得稳定性、5- 设单位反馈系统得开环传递函数为 当输入信号为rd/s得正弦信号时,求系统稳态误差。510 已知单位反馈系统得开环传递函数,试绘制系统得闭环频率特性,计算系统得谐振频率及谐振峰值、(1)()511单位反馈系统得开环传递函数为 试用频域与时域关系求系统得超调量及调节时间512 已知单位反馈系统得开环传递函数为 作尼氏图,并求出谐振峰值与稳定裕量、5 如图5-3所示为0型单位反馈系统得开环幅相频率特性,求该系统得阻尼比与自然振荡角频率。图P5361 设一单位反馈系统其开环传递函数为若使系统得稳态速度误差系数,相位裕

11、量不小于,增益裕量不小于dB,试确定系统得串联校正装置、2设一单位反馈系统,其开环传递函数为求系统得稳态加速度误差系数与相位裕量不小于时得串联校正装置。63 设一单位反馈系统,其开环传递函数为要求校正后得开环频率特性曲线与M=4B得等M圆相切。切点频率,并且在高频段具有锐截止3特性,试确定校正装置。64设一单位反馈系统,其开环传递函数为要求具有相位裕量等于及增益裕量等于6d得性能指标,试分别采用串联引前校正与串联迟后校正两种方法,确定校正装置、5 设一随动系统,其开环传递函数为如要求系统得速度稳态误差为10,试确定串联校正装置得参数。6- 设一单位反馈系统,其开环传递函数为要求校正后系统得相位

12、裕量,增益裕量等于10dB,穿越频率,且开环增益保持不变,试确定串联迟后校正装置、6-采用反馈校正后得系统结构如图1所示,其中H(S)为校正装置,图61为校正对象。要求系统满足下列指标:稳态位置误差;稳态速度误差;、试确定反馈校正装置得参数,并求等效开环传递函数。68一系统得结构图如题7,要求系统得稳态速度误差系数,超调量20%,调节时间,试确定反馈校正装置得参数,并绘制校正前、后得波德图,写出校正后得等效开环传递函数。71一放大装置得非线性特性示于图,求其描述函数。7- 图-2为变放大系数非线性特性,求其描述函数。 图71 图77 求图73所示非线性环节得描述函数。7-4 图7-4给出几个非

13、线性特性,分别写出其基准描述函数公式,并在复平面上大致画出其基准描述函数得负倒数特性。图3图-47-5 判断图75所示各系统就是否稳定？与得交点就是稳定工作点还就是不稳定工作点?图75-图76所示为继电器控制系统得结构图,其线性部分得传递函数为试确定自持振荡得频率与振幅。7-7 图77所示为一非线性系统,用描述函数法分析其稳定性。 图7 图778 求下列方程得奇点,并确定奇点类型。()(2)-9 利用等斜线法画出下列方程得相平面图()(2)7-10系统示于图78,设系统原始条件就是静止状态,试绘制相轨迹。其系统输入为()(2)1 图9为变增益非线性控制系统结构图,其中,并且参数满足如下关系试绘

14、制输入量为(1)()时,以为坐标得相轨迹。图78图79信息学院 年研究生入学试题 自动控制原理试题(B卷)答案一、1。(10分)所以 (3分)2。(0分)令 (5分) (5分)二、(15分) (3分),(分) (2分), (5分)系统根为 ,在左半平面,所以系统稳定。 (3分)三、(1分) , (分)渐进线1条(分)入射角 同理 (分)与虚轴交点,特方 (1分)22 (2分) (分)所以当时系统稳定,临界状态下得震荡频率为 (1分)(4分)四、(5分) (2分) (分) ,瞧与之间关系, , 当时,(3分)系统不稳,右侧有两根 (1分) 当时,(分)临界稳定 (1分) 当时,(分)稳定 (1分)五、(0分)(5分)(5分)(1) (3分) () 所以(5分)() (2分)六、(0分)(1)与初始状态有关 (2分)()与输入幅值有关 (2分)(3)能产生自激震荡 (2分)设为所以 (4分)(分)