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1自動(dòng)掌握原理試題一、填空題〔115〕1、對(duì)于自動(dòng)掌握系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個(gè)方面,即: 、和 ,其中最根本的要求是 。2、假設(shè)某單位負(fù)反響掌握系統(tǒng)的前向傳遞函數(shù)為 G(s),則該系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 。3、能表達(dá)掌握系統(tǒng)各變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式或表示方法,叫系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,在古典掌握理論中系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型有 、 等。4、推斷一個(gè)閉環(huán)線性掌握系統(tǒng)是否穩(wěn)定,可承受 、 、等方法。K5s(Ts1)(T
s1),則其開(kāi)環(huán)幅頻特性為 ,1 2相頻特性為 。6、PID掌握器的輸入-輸出關(guān)系的時(shí)域表達(dá)式是 ,其相應(yīng)的傳遞函數(shù)為 。7、最小相位系統(tǒng)是指 。二、選擇題〔每題2分,共20〕1、關(guān)于奈氏判據(jù)及其關(guān)心函數(shù)F(s)=1+G(s)H(s),錯(cuò)誤的說(shuō)法是( )A、F(s)的零點(diǎn)就是開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)B、F(s)的極點(diǎn)就是開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)C、F(s)的零點(diǎn)數(shù)與極點(diǎn)數(shù)一樣D、F(s)的零點(diǎn)就是閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)2、負(fù)反響系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)( )。
2s1 s2 6s 100A、s26s1000 B、(s26s100)(2s1)0C、s26s10010 D、與是否為單位反響系統(tǒng)有關(guān)3、一階系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)越靠近S平面原點(diǎn),則( )。A、準(zhǔn)確度越高 B、準(zhǔn)確度越低 C、響應(yīng)速度越快 D、響應(yīng)速度越慢1004、系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為(0.1s1)(s5),則該系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益為( )。A、100 B、1000 C、20 D、不能確定5、假設(shè)兩個(gè)系統(tǒng)的根軌跡一樣,則有一樣的:A、閉環(huán)零點(diǎn)和極點(diǎn) B、開(kāi)環(huán)零點(diǎn) C、閉環(huán)極點(diǎn) D、階躍響應(yīng)6、以下串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)中,能在c1處供給最大相位超前角的是( )。10s1 10s1 2s1 0.1s1A、 s1
B0.1s1
C0.5s1
D10s17、關(guān)于PI掌握器作用,以下觀點(diǎn)正確的有( )A、可使系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳函的型別提高,消退或減小穩(wěn)態(tài)誤差;B、積分局部主要是用來(lái)改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的;C、比例系數(shù)無(wú)論正負(fù)、大小如何變化,都不會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性;D、只要應(yīng)用PI8、關(guān)于線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的判定,以下觀點(diǎn)正確的選項(xiàng)是( )。A、線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是:系統(tǒng)閉環(huán)特征方程的各項(xiàng)系數(shù)都為正數(shù);B、無(wú)論是開(kāi)環(huán)極點(diǎn)或是閉環(huán)極點(diǎn)處于右半SC、假設(shè)系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)特征方程某項(xiàng)系數(shù)為負(fù)數(shù),系統(tǒng)不穩(wěn)定;D、當(dāng)系統(tǒng)的相角裕度大于零,幅值裕度大于19、關(guān)于系統(tǒng)頻域校正,以下觀點(diǎn)錯(cuò)誤的選項(xiàng)是( )A、一個(gè)設(shè)計(jì)良好的系統(tǒng),相角裕度應(yīng)為45B、開(kāi)環(huán)頻率特性,在中頻段對(duì)數(shù)幅頻特性斜率應(yīng)為20dB/dec;C、低頻段,系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益主要由系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能要求打算;D、利用超前網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展串聯(lián)校正,是利用超前網(wǎng)絡(luò)的相角超前特性。10、單位反響系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s) 10(2s1) ,當(dāng)輸入信號(hào)是s2(s26s100)r(t)22tt2時(shí),系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是( )A、0 B、∞ C、10 D、20三、寫(xiě)出以下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)C(s)〔構(gòu)造圖化簡(jiǎn),梅遜公式均可。R(s)HH2〔S〕R—〔S〕G1〔S〕GC〔S〕2〔S〕G3〔S〕——H1〔S〕H3〔S〕151K*〔7分〕2〔8分〕21×-2-1×12-1-2%和調(diào)整時(shí)間ts
〔12〕R(s)R(s)25s(s5)C(s)L0
(和串聯(lián)校正裝置的對(duì)數(shù)幅頻特性Lc
()如以下圖所示,原系統(tǒng)的幅值穿越頻率為 24.3rad/s〔共30分〕c1G0
(s),并求其相角裕度
,推斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性;0〔10分〕2、寫(xiě)出校正裝置的傳遞函數(shù)Gc
(s)〔5分〕3、寫(xiě)出校正后的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G0
(s)Gc
(s),畫(huà)出校正后系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性L (),并用勞斯判據(jù)推斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性〔15分〕GCL()-20dB/dec400.01 0.1-20dB/dec
L00.321L
-40dB/dec24.3 10 20 100-60dB/decc答案1151、穩(wěn)定性 快速性準(zhǔn)確性 穩(wěn)定性2、G(s;3、微分方程 傳遞函數(shù)〔或構(gòu)造圖 信號(hào)流圖〔任意兩個(gè)均可〕4、勞思判據(jù) 根軌跡 奈奎斯特判據(jù)K5、A() ;()900tg1(T)tg1(T) (T)21 (T)21 1 26、m(tK
1e(t)Kpp T
2te(t)dtK0 p
de(t)dt
G(s)KC
(1
1s)Tsi i7、S右半平面不存在系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)極點(diǎn)及開(kāi)環(huán)零點(diǎn)2201、A 2、B 3、D 4、C 5、C 6、B 7、A 8、C 9、C 10、D三、(8
C(s)R(s)
〔構(gòu)造圖化簡(jiǎn),梅遜公式均可。G(s):依據(jù)梅遜公式G(s
C(s)R(s)
n Pi ii1
〔2分〕L1
G1
(s)H1
(s),L2
G2
(s)H2
(s),L3
G3
(s)H3
(s) 〔1分〕
G(s)H
(s)G
(s)H
(s) 〔1分〕13 1 1 3 313LLLi 13i1
1G(s)H(s)G(s)H1 1 2
(s)G(s)H(s)G(s)H(s)G(s)H3 3 1 1 3
(s)1條前向通道: P1
G(s)G1
(s)G3
(s), 1
1 〔2分〕C(s) P
G(s)G
(s)G
(s)G(s)
1 1R(s) 1G(s)H
(s)G
(s)H
1(s)G
2 (s)H
(s)G(s)H
(s)G
(s)H
(s)15
1 1 2 2
3 3 1
1 3 3〔2分〕1、寫(xiě)出該系統(tǒng)以根軌跡增益K為變量的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)7分〕2、求出分別點(diǎn)坐標(biāo),并寫(xiě)出該系統(tǒng)臨界阻尼時(shí)的閉環(huán)傳遞函數(shù)〔8分〕、由圖可以看出,系統(tǒng)有11分;有20分,而且為零度根軌跡。由此可得以根軌跡增益 K*為變量的開(kāi)環(huán)傳函 G(s)
K*(s1)K*(1s)s(s2) s(s2)〔5分〕2、求分別點(diǎn)坐標(biāo)1 1
1 ,得d
0.732,
2.732 〔2分〕d1 d d2 1 2分別對(duì)應(yīng)的根軌跡增益為K*1
1.15, K*2
7.46 〔2分〕1 d為臨界阻尼點(diǎn),d1 單位反響系統(tǒng)在d1〔臨界阻尼點(diǎn)〕對(duì)應(yīng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為,K*(1s)(s)
G(s)
s(s2)
K*(1s)
1.15(s1)
〔4分〕1G(s) 1K*(1s) s(s2)K*(1s) s20.85s1.15s(s2)五、求系統(tǒng)的超調(diào)量%和調(diào)整時(shí)間t〔12〕s解:由圖可得系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳函為:G(s) 25 〔2分〕s(s5)由于該系統(tǒng)為單位負(fù)反響系統(tǒng),則系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為,25(s)
G(s) s(s5) 25 52
〔2分〕1G(s) 1 25 s(s5)25 s25s52s(s5)2 5n與二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)形式(s)n0.5解得5110.52
s22n
s2n
比較,有
n 25n
〔2分〕〔2分〕12所以%e12
e0.5/
16.3% 〔2分〕t 3s n
3 1.2s 〔2分〕0.55或t 4s n
40.55
1.6s,ts
3.5n
3.55
1.4s,ts
4.5n
4.55
1.8s六、最小相位系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性L0
()和串聯(lián)校正裝置的對(duì)數(shù)幅頻特性Lc
()如以下圖所示,原系統(tǒng)的幅值穿越頻率為c24.3rad/s〔共30分〕1、寫(xiě)出原系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G0
(s),并求其相角裕度0
,推斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性〔10分〕2、寫(xiě)出校正裝置的傳遞函數(shù)Gc
(s)〔5分〕3G0
(s)Gc
(s)LGC
),并用勞思判據(jù)推斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性〔15分〕解:1、從開(kāi)環(huán)波特圖可知,原系統(tǒng)具有比例環(huán)節(jié)、一個(gè)積分環(huán)節(jié)、兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)。故其開(kāi)環(huán)傳函應(yīng)有以下形式
(s) K
(2分)0 s(11
s1)(12
s1)由圖可知:1處的縱坐標(biāo)為40dB, 則L(1)20lgK40, 得K100 (2分)10和1
=20
100
100故原系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳函為G
(s)
〔2分〕0 s(1
s1)(1
s1)
s(0.1s1)(0.05s1)10 20求原系統(tǒng)的相角裕度:(s)90tg10.1tg10.050 0由題知原系統(tǒng)的幅值穿越頻率為c
24.3rad/s(0 c
)90tg10.1c
tg10.05c
208 〔1分〕(()180208280 0 c
〔1分〕對(duì)最小相位系統(tǒng) 280不穩(wěn)定02、從開(kāi)環(huán)波特圖可知,校正裝置一個(gè)慣性環(huán)節(jié)、一個(gè)微分環(huán)節(jié),為滯后校正裝置。故其開(kāi)環(huán)傳函應(yīng)有以下形式 G
(s)
1 s1”2
1 s10.32
3.125s1
(5分)c 1s1
1 s1
100s13、校正后的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G0
(s)Gc
(s)為
” 0.011G(s)G0 c
(s)
100 3.125s1 100(3.125s1) (4分)s(0.1s1)(0.05s1)100s1 s(0.1s1)(0.05s1)(100s1)用勞思判據(jù)推斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程是D(s)s(0.1s1)(0.05s1)(100s1)100(3.125s1)0.5s415.005s3100.15s2313.5s1000
〔2分〕構(gòu)造勞斯表如下s40.5100.15100s315.005313.50s289
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