自动控制原理课后习题.ppt

课后练习一（稳定性） 1、简答题 什么叫结构不稳定系统？ 线性系统的稳定性是由哪些因素决定的？ 线性控制系统的设计中，增加前馈作用（包括给定前馈和扰动前馈），是否影响系统的稳定性？为什么？ 特征方程的求取方法有几种？ 2、已知系统方框图如上所示，求使系统稳定的k值区间。 3、已知系统特征方程，求系统的稳定性及根的分布。 4、已知单位负反馈系统开环传递函数如下所示，判系统的稳定性及根的分布。 课后练习二（稳态误差） 简答题 1、控制系统的稳态误差包括哪几种？ 2、系统的稳态误差与哪些因素有关？ 3、对于典型结构控制系统，简述系统型别和开环增益与essr的关系。 4、简述给定前馈和扰动前馈在消除和减小系统稳态误差的作用。 5、加入前馈作用对系统的稳定性有无影响？为什么？ 计算题 1、系统如图所示。试求: 1）当给定输入和扰动输入均为单位阶跃时系统的稳态误差； 2）若要减小稳态误差，则应如何调整K1,K2？ 3）如分别在扰动点之前或之后加入积分环节，对稳态误差有何影响？ 2、系统方框图如图所示，试求当 系统总误差 时K的取值范围。 课后练习三（动态指标） 简答题 1、已知二阶系统的两个特征根为s平面左半部的共轭复根，试述特征根的实 部、虚部、实部与虚部的比值分别决定了系统什么动态指标？ 2、在s平面绘出等调节时间线、等超调线和等峰值时间线。 3、高阶系统在什么条件下可以采用主导极点估算动态指标？ 4、简述特征根在s平面的位置与对应瞬态响应分量形式的关系。 计算题 1、控制系统结构如下图所示。 1）试确定系统无阻尼自然振荡频率， 阻尼比和最大超调量；(参考答案：12； 0.42； 23.38%。） 2）若串联比例微分校正装置 ，使系统成为临界阻尼系统，试确定 的值。 (参考答案：0.097) 2、系统方框图如下图所示， 若系统单位阶跃响应的超调量为 在单位斜坡输入时，有essr=0.25。 试求： 1）ξ，ωn，K，T的值；（参考答案：0.5；2；4；0.25） 2）单位阶跃响应下的调节时间和峰值时间。 （参考答案：3或4秒；1.81秒。） 一、系统方框图如下所示 1)判断系统的稳定性； 2)当两个前馈信号断开时,求给定和扰动均为单位阶跃时系统的稳态总误差； 3)恢复前馈信号，再求系统的稳态总误差； 4)简述两个前馈信号各自的作用； 5)问前馈信号的取舍对 系统的稳定性有无影响？ （参考答案：1）稳定；2）essr=1/3,essn=-1/3,ess=0; 3) essr=0,essn=0,ess=0; 4)略；5）略。 二、单位负反馈系统开环传递函数如下，用Routh判据判系统稳定的K值；确 定K为何值系统发生持续的等幅振荡，求振荡角频率。 （参考答案：k14/3; k=14/3,w=11.83) 三、已知单位负反馈系统闭环传递函数为如下（a，b为正数），K取何值时系 统对单位斜坡输入时无差。 课后练习一 课后练习二 单元练习 1、单位负反馈系统的开环传递函数为： 当a=2时，做kr：0—∞变化的根轨迹，确定系统无超调时的kr取值及系统临界稳定时的kr取值； 当kr=2时，做a：0—∞变化的根轨迹，并确定系统阻尼系数为0.707时的a值。 2、系统方框图如图所示。 已知闭环极点为 ，求参数kV 、k的取值； 若kV为上式确定的常数，以k为参数绘制一般根轨迹。 3、系统方框图如图所示，已知两个开环极点为： 绘制一般根轨迹。 根据根轨迹确定使系统稳定的K值。 4、单位负反馈系统的开环传递函数为： ，绘制根轨迹；为使 为根轨迹上的点，加入（s+a）环节，求此时对应的a，k值。 单元练习 1、已知单位负反馈系统的开环传递函数为： 1）概略绘制根轨迹； 2）当k为何值时系统稳定；（参考答案：0k30） 3）k=10概略绘制系统Bode图； 4）在图中标出r、Kg。 2、系统开环传递函数为 其中： 或 1）绘制开环Bode曲线和Nyquist曲线； 2）分析两种情况下系统的稳定性. 3、某最小相位系统的如图所示。 1）求传递函数 2）求剪切频率和相角裕量 4、已知单位反馈系统的 闭环传递函数为 1）求开环传递函数； 2）绘制极坐标