自动控制原理试题5答案与试题

《自动控制原理试题5答案与试题》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、自动控制原理模拟试题5一、简答题：（合计20分,共4个小题，每题5分）1.如果一个控制系统的阻尼比比较小，请从时域指标和频域指标两方面说明该系统会有什么样的表现？并解释原因。2.大多数情况下，为保证系统的稳定性，通常要求开环对数幅频特性曲线在穿越频率处的斜率为多少？为什么？3.简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。4.用根轨迹分别说明，对于典型的二阶系统增加一个开环零点和增加一个开环极点对系统根轨迹走向的影响。二、已知质量-弹簧-阻尼器系统如图(a)所示，其中质量为m公斤，弹簧系数为k牛顿/米，阻尼器

2、系数为?牛顿秒/米，当物体受F=10牛顿的恒力作用时，其位移y(t)的的变化如图(b)所示。求m、k和?的值。(合计20分)y(t)?Fmky(t)0.080.0603t图(a)图(b)三、已知一控制系统的结构图如下，（合计20分,共2个小题，每题10分）1）确定该系统在输入信号r(t)?1(t)下的时域性能指标：超调量?%，调节时间ts和峰值时间tp；2）当r(t)?2?1(t),n(t)?4sin3t时，求系统的稳态误差。1N(s)R(s)1s?48s?2C(s)四、已知最小相位系统的开环对数幅频特性渐近线如

3、图所示，?c位于两个交接频率的几何中心。1）计算系统对阶跃信号、斜坡信号和加速度信号的稳态精度。2）计算超调量?%和调节时间ts。（合计20分,共2个小题，每题10分）?1??1???1),ts?[?%?0.16?0.4(?1??2.5??1???2?1.5?sin??c??sin???sin?????1??2]L(?)/dB-4020-200-2015?c-40?(rad/s)五、某火炮指挥系统结构如下图所示，G(s)?Ks(0.2s?1)(0.5s?1)系统最大输出速度为2r/min，输出位置的容许误差小于2

4、?，求：1）确定满足上述指标的最小K值，计算该K值下的相位裕量和幅值裕量；2）前向通路中串联超前校正网络Gc(s)?（合计20分,共2个小题，每题10分）R(s)E(s)C(s)0.4s?10.08s?1，试计算相位裕量。G(s)2自动控制原理模拟试题5答案一、简答题1．如果二阶控制系统阻尼比小，会影响时域指标中的超调量和频域指标中的相位裕量。根据超调量和相位裕量的计算公式可以得出结论。2．斜率为?20dB/十倍频程。可以保证相位裕量在30?3．?60?之间。114．3二、系统的微分方程为：my(t)??y(t)

5、?ky(t)?F(t)1???系统的传递函数为：G(s)?Y(s)F(s)?1ms??s?k2?s?2m?ms?km1因此G(Y(s)?1ms??s?k2F(s)?s?2m?ms?km?10s利用拉普拉斯终值定理及图上的稳态值可得：1y(?)?limsY(s)?limss?0s?0ms?2?ms?km?10s?0.06所以10/k=0.06，从而求得k=066.7N/m由系统得响应曲线可知，系统得超调量为??0.02/0.06能指标的计算公式解得??0.33?33.3%，由二阶系统性??e???/1??2?100

6、%?33.3%由响应曲线得，峰值时间为3s，所以由tp???n1??2?3解得?n?1.109rad/s由系统特征方城s?2??ns??n?s?222?ms?km?0可知2??n??mkm??n2所以m?k?n2?166.71.1092?135.5kg??2??nm?2?0.33?1.109?135.5?99.2N/(m/s)4三、1）系统的开环传递函数为：G(s)?系统的闭环传递函数为G(s)?比较8(s?4)(s?2)?8s?6s?828s?6s?162二阶系统的标准形式G(s)??n222s?2??ns??

7、n，可得?n?4而2??ntp??6，所以??0.75??n1??2?1.795s2??e???/1???100%?2.8%ts?3??n?1s(??5%)r2）由题意知，该系统是个线性系统，满足叠加原理，故可以分别求取，(t)?2?1(t)和n(t)?于ess4sin3t分别作用于系统时的稳态误差ess1和ess2，系统的稳态误差就等?ess1?ess2。A）r(t)?2?1(t)单独作用时，由系统的开环传递函数知，系统的开环增益Kk的稳态误差ess1为：ess1?2?11?Kk?1?1，所以系统对r(t)?2

8、?1(t)B）n(t)?4sin3t单独作用时，系统的方块图为N(s)8s?21s?48(s?4)s?6s?162C(s)系统的闭环传递函数为：We(s)?5频率特性为：We(j?)当系统作用为n(t)??8(j??4)6?j?16??24sin3t时，??3，所以We(3j)?8(j3?4)6?3j?16?32?32?24j7?18j?2.07?We(3j)?arcta