2022年自动控制考试题四 .pdf

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1、一 （10分）是非题 ：1 闭环控制系统是自动控制系统，开环控制系统不是自动控制系统（） 。2闭环控制系统的稳定性，与构成他的开环传递函数无关（） ，与闭环传递函数有关（） ；以及与输入信号有关（） 。3控制系统的稳态误差与系统的阶数有关（） ；与系统的类型有关；（）与系统的输入信号有关；（） ， 以及与系统的放大倍数有关。（）4前向通道传递函数为)k(sk02的单位负反馈系统能无差的跟踪斜波信号（） 。5最小相位系统是稳定的控制系统（） 。二 （10分）填空题图 示 系 统 的 开 环 放 大 倍 数 为， 静 态 位 置 误 差为，静态速度误差为，误差传递函数)s(R)s(E为， 当 输

2、入 信 号4)t (r时 ， 系 统 的 稳 态 误 差sse。三 （10分）填空题在频率校正法中，串联超前校正是利用串联矫正装置在系统的频区产生相角，以提高系统的，且使幅值穿越频率c，从而系统的响应速度。串联滞后校正是利用校正装在频区产生的特性，以使c，达到提高的目的，校正后的系统响应速度。四 （10 分）计算作图题化简如图所示的结构图，并求闭环传递函数)s(R)s(C。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 11 页 - - - - - - - - - 五 （

3、10分）一个开环传递函数为)s(sk)s(G1的单位负反馈系统， 其单位阶跃响应曲线如图所示，试确定参数k 及。六 （8 分）设单位负反馈系统的开环传递函数为)s.(s)s(G110100，试计算系统的响应控制信号tsin)t(r5时的稳态误差。七 （10分）设某系统的开环传递函数为)Ts(sk)s(H)s(G1，现希望系统特征方程的所有根都在as这条线的左边区域内，试确定满足此要求k 的值和 T 值的范围)a(0。八 （12分）设单位负反馈控制系统的开环传递函数为)2()1()(*sssksG，试绘制*k从0的闭环根轨迹图，并求出使系统产生重根和纯虚根*k的值。九 （10分）已知某最小相位系

4、统的对数幅频特性如图所示，试写出开环传递函数，并计算该系统的稳定裕量。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 11 页 - - - - - - - - - 十 （10分）如图所示，其中ABCD 是未校正前系统的Bode 图，AEFCD 是加入某种校正环节后系统的 Bode图，试说明它属于哪种串联校正，写出校正环节的传递函数，说明该校正方法的优点。一. (6 分) 1.(3) 2.(3) 3.(4) 4.(2) 5.(1) 二. (12 分) 1.452cos(25

5、,2,2tjjss2.0,23)()(1)(),(),(21tetgasssGsGLtgL三.(10 分) 233213213233211)()1 ()()(HGHGHGGGsNHGGsRGGGsc四.(8 分) 解：系统的特征方程为01)s(G即0521k)s)(s)(s(作代换11ss,并代入特征方程得 : 041111k)s)(s(s名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 11 页 - - - - - - - - - 即04512131kssskskskss

6、0111213154541要使第一列元素均大于0,则200k。也即：使特征根均位于1s左边的 k 值范围为200k五(10 分) kki1六.(10 分) ssksGk)101(10)(1.04 .02)2101, 25. 0,102nnnk七.(12 分) 开环极点 :210321p,p,p渐近线 : 180601aa实轴上的根轨迹 :0, 1,2,(分离点 : 舍577.1433.0612602630)()(2,12sssdssHsGd在分离点处 ,385021111.dddkd与虚轴交点 :02323ksss名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - -

7、 - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 11 页 - - - - - - - - - kskskss0123323216k时， 有0632s, 得：221js,单位阶跃响应呈阻尼衰减振荡的k 值范围为 : 63850k.八.(12 分) (1)()(j)j)(j(j)j(G16252010090045100222当202时,)j(GIm0此时9520)j(GRe000RpZ,R,p,稳定. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - -

8、 第 5 页，共 11 页 - - - - - - - - - (2) 当t)t(r2时,一型系统 ,vsske24052520100.e,kssv九.(10 分) 2052101050256156210501501632.)s.(s)s(G)c().ss(s)s(s.)s(G)b()s.)(s.(.)s(G)a(n十.(10 分) 滞后校正 . 19761101301s.s.ss)s(Gc,它使系统的幅值穿越频率降低,减小了系统的带宽 ,降低了系统的快速性 ,提高了系统的稳态精度,使稳定性得到了改善,是一个低通滤波器 . 一. (15 分)简答题1.控制系统的稳定性指的是什么，充要条件是什么

9、? 2.什么是非线性模型的线性化？为什么要对非线性模型的线性化?如何进行线性化处理 ? 3.简述 PD 控制的控制思想 ,写出其控制律 .利用 PD 控制器控制典型的二阶系统时,对系统有哪些改善 ,又有哪些不足 ? 二.(10 分) 利用方框图的简化规则 ,求图示系统的传递函数。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 11 页 - - - - - - - - - 三 （15 分）一系统的动态结构图如图所示，求在不同的 k 值下（k 分别取 1,3,7）系统的动态指

10、标及单位阶跃信号作用下的稳态误差，k 值的变化对系统有什么影响？（st的误差带取 5%）四 （10分）设系如图所示统结构，试确定闭环系统稳定时k 和2k的可调范围。五 （13分）设某系统的开环传递函数为12ssks)s(G，试绘制该系统的根轨迹，并大致分析系统性能（稳定性及振荡性）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 11 页 - - - - - - - - - 六 （15分）图示为最小相位系统的开环对数幅频特性。1 试写出系统的开环传递函数；2 作出开环系统的

11、极坐标图，并用Nyquist 稳定判据判别闭环系统的稳定性；3 计算系统的相角裕度；4 试求静态误差系数avpkkk和七 （12 分）图中所示为三个系统开环频率特性的Nyquist 图的负频率部分， P 是)s(H)s(G的右极点数。试说明闭环系统是否稳定，为什么？八 （10分）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 11 页 - - - - - - - - - 已知一校正装置的传递函数为1100110ss)s(Gc，设计一个 RC 无源校正网络，并说明该网络属于

12、何种类型？一略二(10 分) 42132132143211GHHGGGGGGGGGG)s(R)s(C三 (15 分) 125.0%1.308375. 010725.0%2 .14853.0735 .0%85.2%875. 051321kketksssn秒四. (10 分) 原系统可化为 : 特征方程为01200102021)sk(k)s)(s(s即020012003012123ks)kk(ss101211122132003020012002003012001ksk)kk(sks)kk(s要求系统稳定 ,必须030200120001211ks)kk(k名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 -

13、 - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 11 页 - - - - - - - - - 即12113010kkk五.(13 分) 解: 12ssks)s(G1.开环极点2321j开环零点0 2.实轴轨迹), 03.渐进线 : 1804.分离点 :1d此处1k当出射角240系统的稳定域k0振荡特性10k振荡k1不振荡 . 六.(15 分) 略七.(12 分) (a)从,Nyguist 曲线 ,顺时针保围)j,(01点两次 .2R,闭环右极点2RPZ,闭环系统不稳定. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 -

14、 - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 11 页 - - - - - - - - - (b)Nyguist曲线 ,顺时针保围)j,(01点一次 , 反时针保围)j,(01点一次 ,此时0R,闭环右极点0RPZ,闭环系统稳定. (c)Nyguist 曲线 ,反时针保围)j,(01点两次 .2R,闭环右极点0RPZ,闭环系统稳定 . 八.(10 分) 101011TTsTs)s(Gc是属滞后网络 ; 221C,R,R应满足22122RRRCRT名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 11 页 - - - - - - - - -