控制工程基础习题.pptx

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1、1-1下图是液位自动控制系统原理示意图。在任意下图是液位自动控制系统原理示意图。在任意情况下，希望液面高度情况下，希望液面高度c维持不变，试说明系统维持不变，试说明系统工作原理并画出系统方块图工作原理并画出系统方块图。第1页/共33页1-51-5下图是电炉温度控制系统原理示意图。试分析系统下图是电炉温度控制系统原理示意图。试分析系统保持电炉温度恒定的工作过程，指出系统的被控对象、保持电炉温度恒定的工作过程，指出系统的被控对象、被控量以及各部件的作用，最后画出系统方块图。被控量以及各部件的作用，最后画出系统方块图。第2页/共33页1：试求图中以电枢电压试求图中以电枢电压ua为输入量，以电动机转角

2、为输入量，以电动机转角为输出量的为输出量的微分方程形式微分方程形式和和传递函数传递函数。第3页/共33页第二章作业第二章作业作业：作业：p81p81，2-52-5，2-72-7，2-82-8 p82 p82，2-112-11（a a）（）（b b）（）（c c），），2-122-12（a a）p82p82，2-152-15（b b）（）（c c）补充：补充：1 1、2 2、3 3、4 4第4页/共33页2-52-5设弹簧特性由下式描述：设弹簧特性由下式描述：F=12.65 F=12.65 ，其中，其中，F F是弹簧力；是弹簧力；y y是变形位移。若弹簧在形变位移是变形位移。若弹簧在形变位移0.

3、250.25附近作微小变化，试推导附近作微小变化，试推导 的线性化方程。的线性化方程。2-72-7设系统传递函数为：设系统传递函数为：且初始条件且初始条件 。试求阶跃输入试求阶跃输入r r（t t）=1=1（t t）时，系统的输出响应）时，系统的输出响应c c（t t）。）。第5页/共33页2-82-8如图，已知如图，已知G(s)G(s)和和H(s)H(s)两方框相对应的微分方程两方框相对应的微分方程分别是：分别是：且初始条件均为零，试求传递函数且初始条件均为零，试求传递函数C(s)/R(s)C(s)/R(s)及及E(s)/R(s)E(s)/R(s)。第6页/共33页2-112-11已知控制系

4、统结构图如图所示。试通过结构图已知控制系统结构图如图所示。试通过结构图等效变换求系统传递函数等效变换求系统传递函数C(s)/R(s)C(s)/R(s)。第7页/共33页第8页/共33页第9页/共33页2-152-15试用梅森增益公式求图中各系统信号流图的传试用梅森增益公式求图中各系统信号流图的传递函数递函数C(s)/R(s)C(s)/R(s)。第10页/共33页1、系统动态特性由下列微分方程描述，列写其、系统动态特性由下列微分方程描述，列写其相应的状态空间表达式。相应的状态空间表达式。2、已知系统的传递函数：列写其相应的状态空、已知系统的传递函数：列写其相应的状态空间表达式。间表达式。3、写如

5、下传递函数的状态空间表达式的约当标、写如下传递函数的状态空间表达式的约当标准型：准型：第11页/共33页4、系统状态空间表达式为：、系统状态空间表达式为：1）画出系统的模拟结构图。）画出系统的模拟结构图。2）求系统的传递函）求系统的传递函数。数。第12页/共33页第三章作业第三章作业P135P135：3-13-1（选作），（选作），3-23-2 3-3 3-3（2 2）3-4 3-4，3-73-7P137P137：3-15(2),3-16(2)3-15(2),3-16(2)补充：补充：1 1、2 2、3 3第13页/共33页3-13-1设某高阶系统可用下列一阶微分方程近似描述：设某高阶系统可用

6、下列一阶微分方程近似描述：其中其中 。试证明系统的动态性能指标。试证明系统的动态性能指标为为3-2 3-2 设系统的微分方程如下：设系统的微分方程如下：求系统的单位脉冲响应和单位阶跃响应。已知全部初求系统的单位脉冲响应和单位阶跃响应。已知全部初始条件为零。始条件为零。（1）（2）第14页/共33页3-3已知系统的脉冲响应，试求系统闭环传递函数已知系统的脉冲响应，试求系统闭环传递函数3-4设二阶系统的单位阶跃响应为设二阶系统的单位阶跃响应为试求系统的超调量试求系统的超调量 、峰值时间、峰值时间 和调节时间和调节时间 。第15页/共33页3-73-7如图是简化的飞行控制系统结构图，试选择参数如图是

7、简化的飞行控制系统结构图，试选择参数 和和 ，使系统的，使系统的 ，第16页/共33页3-153-15（2 2）已知单位反馈系统的开环传递函数）已知单位反馈系统的开环传递函数，试求输入分别为试求输入分别为r(t)=2tr(t)=2t和和 时，系时，系统的稳态误差。统的稳态误差。3-163-16（2 2）已知单位反馈系统的开环传递函数）已知单位反馈系统的开环传递函数，试求位置误差系数，试求位置误差系数 ，速度误差系数，速度误差系数 加速度加速度误差系数误差系数 。第17页/共33页1 1：下列矩阵是否满足状态转移矩阵的条件如果满：下列矩阵是否满足状态转移矩阵的条件如果满足，试求与之对应的足，试求

8、与之对应的A A阵。阵。第18页/共33页2 2：用拉氏反变换法求：用拉氏反变换法求e eAtAt。3 3：求下列状态空间表达式的解：求下列状态空间表达式的解输入输入u(t)u(t)是单位阶跃。是单位阶跃。第19页/共33页第四章作业第四章作业3-123-12（1 1）（）（2 2）3-143-14补充：补充：1 1第20页/共33页3-123-12已知系统特征方程如下，试求系统在已知系统特征方程如下，试求系统在s s右半平右半平面的根数及虚根数。面的根数及虚根数。（1）（2）3-143-14已知系统结构图如图，试用劳斯稳定判据确定能使系已知系统结构图如图，试用劳斯稳定判据确定能使系统稳定的反

9、馈参数统稳定的反馈参数 的取值范围。的取值范围。第21页/共33页1 1：判断下列系统在原点处的稳定性：判断下列系统在原点处的稳定性第22页/共33页第五章作业第五章作业4-14-1、4-44-4（2 2）4-54-5（1 1）、）、4-114-11（2 2）4-154-15第23页/共33页4-1 4-1 设单位反馈控制系统的开环传递函数为：设单位反馈控制系统的开环传递函数为：试用解析法绘出试用解析法绘出 从零变到无穷时的闭环根轨迹从零变到无穷时的闭环根轨迹图，并判断下列点是否在根轨迹上：图，并判断下列点是否在根轨迹上：(-2+j0),(0+j1),(-3+j2)(-2+j0),(0+j1)

10、,(-3+j2)4-44-4设单位反馈控制系统开环传递函数如下，试概略设单位反馈控制系统开环传递函数如下，试概略绘出相应的闭环根轨迹图（要求确定分离点坐标绘出相应的闭环根轨迹图（要求确定分离点坐标d d）（2 2）第24页/共33页4-54-5设单位反馈控制系统开环传递函数如下，试概略设单位反馈控制系统开环传递函数如下，试概略绘出相应的闭环根轨迹图（要求画出起始角绘出相应的闭环根轨迹图（要求画出起始角 ）：）：（1 1）4-114-11设系统开环传递函数如下，试画出设系统开环传递函数如下，试画出b b从零到无穷从零到无穷时的根轨迹图：时的根轨迹图：（2 2）第25页/共33页4-154-15设

11、系统如图，试作闭环系统根轨迹，并分析设系统如图，试作闭环系统根轨迹，并分析K K值值变化对系统在阶跃扰动作用下响应变化对系统在阶跃扰动作用下响应c(t)c(t)的影响。的影响。第26页/共33页第六章作业第六章作业5-9（1）（2）5-10（a）（b）5-17第27页/共33页5-9 5-9 绘制下列传递函数的对数幅频渐近特性曲线：绘制下列传递函数的对数幅频渐近特性曲线：5-10 5-10 已知最小相位系统的对数幅频渐近特性曲线如已知最小相位系统的对数幅频渐近特性曲线如下图所示，试确定系统的开环传递函数。下图所示，试确定系统的开环传递函数。第28页/共33页5-17 5-17 对于典型二阶系统

12、，已知参数对于典型二阶系统，已知参数 ，试确定截止频率试确定截止频率 和相角裕度和相角裕度 。第29页/共33页第七章作业第七章作业3-83-8选做选做3-103-10第30页/共33页3-8 3-8 试分别求出下图中各系统的自然频率和阻尼比，并试分别求出下图中各系统的自然频率和阻尼比，并列表比较其动态性能。列表比较其动态性能。3-10 3-10 下图所示控制系统有（下图所示控制系统有（a a）和（）和（b b）两种不同的结）两种不同的结构方案，其中构方案，其中T0T0不可变。要求：不可变。要求：第31页/共33页（1 1）在这两种方案中，应如何调整）在这两种方案中，应如何调整K1K1，K2K2和和K3K3，才能使系统获得较好的动态性能？，才能使系统获得较好的动态性能？（2 2）比较说明两种结构方案的特点。）比较说明两种结构方案的特点。第32页/共33页感谢您的观看。第33页/共33页