自动控制原理试卷提纲.doc

自动控制原理试卷 1 简答题什么是自动控制？自动控制原理的特点？ 动力学与静力学系统的区别 自动控制的分类 自动控制的要求 烘烤炉温度控制系统的原理 其他例子的分析 数学模型的定义 根轨迹 频率特性 2 计算题 1 已知方框图，画信号流图并求传递函数的 2 方框图的化简，并求传递函数的 3 劳斯判据判断稳定性的 4 稳态误差的 5 根轨迹的 6 已知根轨迹判断系统的性能指标的 7 画BODE图的8 NQUSIT判据的 1 已知一RLC电路如图2-2所示， 试列写其微分方程。（10） 解 (1) 明确输入、 输出量。 uo(t)为输出量， ui(t)为输入量。 (2) 建立输入、 输出量的动态联系。 (3) 消去中间变量， 得到系统的数学模型。 由式(2)得 代入式(1), 得 特征方程为： 利用劳斯判据看该系统是否稳定，并判断该系统的稳定裕量 已知单位反馈控制系统的开环传递函数如下，试求系统的静态位置、速度、加速度误差系数及稳态误差。 试绘制图2-22所示RC电路的动态结构图对应的信号流图并求传递函数。 5-6 这是一个多回路的动态结构图， 图中有多处交叉， 所以必须移动相加点和分支点， 消除交叉连接， 使各个回路互相分离。 移动过程如图2-20(a)、 (b)、 (c)所示， 从而求得系统的传递函数： 解 在动态结构图中的信号线上流动的信号对应于信号流图中的节点。 图2-22中有8个不同的信号： Ui、 E1、 I1、 E2、 U1、 E3、 I2、 Uo。 　　 (1) 按从左到右的顺序， 画出上面的8个信号对应的节点。 　 　(2) 按结构图中信号的传递关系用支路将这些节点连接起来， 并标出支路的信号传递方向。 　 　(3) 将结构图中的传递函数标在对应的信号流图中的支路旁。 如果动态结构图的输出信号为负， 则信号流图中对应的增益也应该加一个负号， 如图2-23所示。 例5.7 4个单位负反馈系统的开环幅相特性曲线如图5-2４所示。 已知各系统开环右极点数p， 试判断各闭环系统的稳定性。 4个单位负反馈系统的G(jω)曲线 解 作出各系统当ω:-∞→+∞时的开环幅相特性曲线， 如图5-25所示。 (1) （a）、 （b）、 （d） 3个系统的开环幅相曲线包围(-1, j0)点的次数为0次， 而且p=0， 所以系统闭环稳定。 (2) (c)系统的开环幅相曲线绕(-1, j0)点顺时针方向包围2次， 而p=0， 故系统闭环不稳定。 例5.9 某系统如图5-28所示。 试分析该系统的稳定性并指出相位裕度和幅值裕度。 解 该系统的开环放大倍数为10， 转折频率分别为ω1=1， ω2=100。 绘制出开环系统的对数幅相特性曲线如图5-29所示。 因为系统开环传递函数中有两个积分环节， 所以在φ(ω)曲线最左端视为ω=0+处， 补作两个-90°的角度（如虚线段所示）。 开环系统的对数幅相特性曲线 7．.已知某系统结构图如图5所示，试作出它的对数频率特性曲线，并判断该系统闭环的稳定性。 图5：某系统的结构图解：由传递函数绘制出系统的开环对数频率特性曲线如图4-31 所示。由于系统开环传递函数中含有一个积分环节， 所以，需要在相频曲线ω=0+处向上补画π/2角。 　　由开环传递函数可知，该系统开环正极点个数P=0。因此，由图4-31可看出，在L(ω)0 dB 的频率范围内，对应开环对数相频曲线φ(ω)对-π线没有穿越。即N+=0, N-=0。则根据对数稳定判据 　　 所以系统闭环稳定。 系统开环传递函数为 解：作出系统的开环极坐标图如(a)，Bode图如(b)。极坐标图中 的辅助圆，半径为无穷大，相角对应(b)中虚线。 由图知，N+-N-=0-1=-1，开环系统稳定P=0，故闭环系统不 稳定，闭环系统右极点个数Z=P-2N=2。 有时系统增加开环零点以改善动态性能（图4-7），参数T到底选多大？可以借助根轨迹来确定。系统闭环特征方程为： 上式两边同除s(1+5s)+5得： 上式等价为： 所以，等价为典型根轨迹方程后，相当于： n=2 , m=1, z1=0, p1,2 = -0.1±j0.995 例2-7化简图(a)所示系统方框图，并求系统传递函数