控制工程试卷(合工大)【精选文档】.docVIP

控制工程试卷(合工大)

控制工程试卷(合工大)

控制工程试卷(合工大)

填空(8、9、10小题每空2分，其它每空1分，共20分)

1．控制系统的基本要求为___稳定性__、快速性和准确性.

2．系统的相对稳定性可以用___幅值裕量____及____相位裕量___来定量表征.

系统稳定与否，只与_系统本身的结构和参数_有关，与__输入__无关。

4．所谓传递函数就是在__零初始__条件下，__系统输出函数与输入函数_拉氏变换之比。

5．系统稳定的充要条件为_系统特征方程的根全部具有负实部（或闭环极点都位于S平面左半平面）;

6．二阶系统性能指标中,超调量只与_阻尼比ξ_有关，因此的大小直接反映了系统的_相对稳定性（或相对平稳性）性。

7、某最小相位系统的相频特性为，开环增益为K，则该系统的开环传递函数为.

8、已知系统的开环NYQUIST图如下图所示，则图中相应闭环系统不稳定的是B。

系统①系统②系统③

系统①B、系统②C、系统③D、都不稳定

9、某单位反馈系统的开环传递函数为，则闭环系统的幅频特性为

,相频特性为。

二、计算与分析（共80分)

1、分析图1所示电路，写出以为输入，为输出的微分方程及传递函数。(10分）

计算与分析

计算与分析题图1

-

+

图1-b-+解:将图1

图1-b

-

+

，

即

化简得传递函数：

进行拉氏反变换即可得以为输入,为输出的微分方程：

2、已知系统结构如图2所示，试求传递函数C(S）/R（S)及E（S)/R(S)。(12分）

（提示:化简到只剩一个反馈回路再求E（S)/R（S）)

R

R(s)

1/R

-

计算与分析题图2

1/CS

1/R

1/CS

-

-

C(s)

E(s)

+

+

+

A

B

R(s)1/R-图2-a1/CS1/R1/CS

R(s)

1/R

-

图2-a

1/CS

1/R

1/CS

-

-

C(s)

E(s)

+

+

+

CS

A

B

`

再化简图2—a,得：

R(s)

R(s)

1/R

-

图2-b

1/CS

1/(RCS+1)

-

C(s)

E(s)

+

+

CS

R(s)1/R

R(s)

1/R

-

图2-c

1/CS

1/(RCS+1)

-

C(s)

E(s)

+

+

CS

RCS+1

R(s)

R(s)

-

图2-d

1/RCS(RCS+2)

C(s)

E(s)

+

RCS+1

继续化简得：

根据图2-d可得：

用其它方法及梅逊公式也可。

3、已知某二阶系统的单位阶跃响应曲线如下图3所示，求此二阶系统的传递函数。（6分）

2

2

2.18

Xc(t)

t(s)

tp

0.8

计算与分析题

计算与分析题图3

解：由图可知

得

因为稳态值为2，所以

已知系统结构图如图4所示，试求:（共18分）

（1）系统的开环传递函数及偏差传递函数；（6分)；

（2）当k=10,系统阻尼比＝0.6时，试确定kf和作用下的系统稳态误差；(6分）

(3）当时，欲保持＝0.6和稳态误差ess=0。2，试确定kf和k.（6分）

R

R(s)

C(s)

k

-

-

kfs

+

+

E(s)

计算与分析题图4

（1）由结构图直接可得：

（2)

对比二阶系统的传递函数标准形式有：

代入后得:

又由终值定理知系统稳态误差：

也可以根据开环传递函数的型次为I型及输入信号类型为单位斜坡t可知

（3)参考前面两解答过程有：

代入计算得:

5、设某控制系统方框图如图5所示.（12）

(1)试确定使系统稳定的K值范围.（8分)

(2）若使系统特征方程的根均位于S=—1垂线左侧，试确定K值范围。(4分）

R(s)

R(s)

+

_

C(s)

计算与分析题

计算与分析题图5

解：（1）系统闭环传递函数为：

闭环系统特征方程：D（S）=

列劳斯表:

1 80

要使系统稳定，则第一列元素全为正值，即

解得使系统稳定的值范围：

（2）在闭环系统特征方程中，令，则有：

列劳斯表:

1 47

15

令第一列值全为正：

最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如图6所示：(22分)

(提示：先用符号代替进行化简,最后代入具体值进行计算）

(1)分析并写出该系统的开环传递函数;（6分）

(2）作开环传递函数的Nyquist图，并在Ny