开环自动控制原理习题Microsoft Word 文档

文档控制  时间:2021-02-23  阅读:()

课程名称: 自动控制原理 习题

习题一

一、试建立如图3所示电路的动态微分方程并求传递函数。

二、系统结构图如图4所示

1、写出闭环传递函数(s) C(s)表达式

R(s)

2、要使系统满足条件   0 707 ,n  2 ,试确定相应的参数K和 

3、求此时系统的动态性能指标00 , ts 

4、 r(t)  2t时求系统由r(t)产生的稳态误差ess 

5、确定Gn (s) 使干扰n(t)对系统输出c(t)无影响。

三、 已知某单位反馈系统的开环传递函数为G(s):

1、绘制该系统以根轨迹增益Kr为变量的根轨迹求出渐近线、分离点、与虚轴的交点等

2、确定使系统满足0    1的开环增益K的取值范围。

1

四、某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线L0 ()如图5所示

1、写出该系统的开环传递函数G0 (s) 

2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性。

3、求系统的相角裕度 。

4、若系统的稳定裕度不够大可以采用什么措施提高系统的稳定裕度习题一答案

一、建立电路的动态微分方程并求传递函数。

解 1、建立电路的动态微分方程

)

R1 dt R2

即 R)

2、求传递函数

对微分方程进行拉氏变换得

R1R2CsU0 (s)(R1 R2 )U0 (s)R1R2CsUi (s)R2Ui (s)

Ui (s) R1R2Cs R1 R2

二、

2

2、

得 G

三、

1、绘制根轨迹

(1)系统有有3个开环极点起点 0、 -3、 -3无开环零点有限终点

(2)实轴上的轨迹 -∞ -3及-3 0

得KK

系统稳定时根轨迹增益Kr的取值范围 Kr 54 

系统稳定且为欠阻尼状态时根轨迹增益Kr的取值范围 4 Kr  54 

系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K的取值范围 4 K 6

9

四、

解 1、从开环波特图可知原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节。

故其开环传函应有以下形式 G(s)s( s1)( s1)

1 2

由图可知 1处的纵坐标为40dB,则L(1) 20 lg K 40 ,得K100

1 10和2=100

2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性

开环相频特性 0 (s) 90tg10 1tg10 01

3、求系统的相角裕度 

4

 1800 (c )180180 0

对最小相位系统0 临界稳定

4、可以采用以下措施提高系统的稳定裕度增加串联超前校正装置增加串联滞后校正装置增加串联滞后-超前校正装置增加开环零点增加PI或PD或PID控制器在积分环节外加单位负反馈。

习题二

一、写出下图所示系统的传递函数C(s) 结构图化简梅逊公式均可。

R(s)

1、   0 2  T  0 08 s    0 8  T  0 08 s时单位阶跃响应的超调量%、调节时间ts及峰值时间tp 。

2、   0 4  T  0 04s和  0 4  T  0 16s时单位阶跃响应的超调量%、调节时间ts和峰值时间tp 。

3、根据计算结果讨论参数 、 T对阶跃响应的影响。

5

三、 已知某单位反馈系统的开环传递函数为G(S)H(S)Kr (s1) 试s(s3)

1、绘制该系统以根轨迹增益Kr为变量的根轨迹求出分离点、与虚轴的交点等

2、求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K的取值范围。

四、 已知反馈系统的开环传递函数为G(s)H(s) K 试s(s1)

1、用奈奎斯特判据判断系统的稳定性

2、若给定输入r(t)=2t2时要求系统的稳态误差为0.25 问开环增益K应取何值。

3、求系统满足上面要求的相角裕度 。

习题二答案

一、写出下图所示系统的传递函数C(s) 结构图化简梅逊公式均可。

R(s)

解传递函数G(s):根据梅逊公式 G(s) C(s) in1 Pii

R(s) 

4条回路: L1 G2 (s)G3 (s)H(s) , L2 G4 (s)H(s) 

L3 G1 (s)G2 (s)G3 (s), L4 G1 (s)G4 (s) 无互不接触回路。 特征式

4

1Li 1G2 (s)G3 (s)H(s)G4 (s)H(s)G1 (s)G2 (s)G3 (s)G1 (s)G4 (s)i1

2条前向通道: P1 G1 (s)G2 (s)G3 (s), 1 1 

P2 G1 (s)G4 (s), 2 1

)R(s)  1G2 (s)G3 (s)H(s)G4 (s)H(s)G1 (s)G2 (s)G3 (s)G1 (s)G4 (s)

6

中

1、当

2、当

3、根据计算结果讨论参数 、 T对阶跃响应的影响。

(1)系统超调%只与阻尼系数有关而与时间常数T无关 增大超调%减小

(2)当时间常数T一定阻尼系数增大调整时间ts减小 即暂态过程缩短峰值时间tp增加 即初始响应速度变慢

(3)当阻尼系数一定时间常数T增大调整时间ts增加 即暂态过程变长峰值时间tp增加 即初始响应速度也变慢。

7

三、 (1)系统有有2个开环极点起点 0、 3 1个开环零点终点为 -1

(2)实轴上的轨迹 -∞ -1及0 3

(3)求分离点坐标

分别对应的根轨迹增益为 Kr 1, Kr 9

(4)求与虚轴的交点

系统的闭环特征方程为s(s3)Kr (s1)0 ,即s2(Kr3)sKr 0

令 s

根轨迹如图1所示。

2、求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K的取值范围

系统稳定时根轨迹增益Kr的取值范围 Kr  3 

系统稳定且为欠阻尼状态时根轨迹增益Kr的取值范围 Kr 3~9 

开环增益K与根轨迹增益Kr的关系 KKr

3

系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K的取值范围 K1~3

四、

解 1、系统的开环频率特性为 G(j)H(j) j(1K j)

8

起点  0 A, ( 0)  , (0 0 )

终点 ,A ( ) 0, ( )  

极坐标图不包围1 j0点则N 0 图2

根据奈氏判据 ZP2N0 系统稳定。

2、若给定输入r(t)=2t2时要求系统的稳态误差为0.25求开环增益K

系统为1型位置误差系数K P=∞速度误差系数KV=K

依题意 e

得 K8

故满足稳态误差要求的开环传递函数为 G(s)H(s) 8s(s1)

3、满足稳态误差要求系统的相角裕度 

(

相角裕度   180(c )180160 20

习题三

一、填空题

1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面即 、快速性和 。

2、控制系统的 称为传递函数。一阶系统传函标准形式是 二阶系统传函标准形式是 。

3、在经典控制理论中可采用 、根轨迹法或 等方法判断线性控制系统稳定性。

4、控制系统的数学模型取决于系统 和 ,与外作用及初始条件无关。

5、线性系统的对数幅频特性纵坐标取值为 横坐标为 。

9

PhotonVPS:美国Linux VPS半价促销2.5美元/月起,可选美国洛杉矶/达拉斯/芝加哥/阿什本等四机房

photonvps怎么样?photonvps现在针对旗下美国vps推出半价促销优惠活动,2.5美元/月起,免费10Gbps DDoS防御,Linux系统,机房可选美国洛杉矶、达拉斯、芝加哥、阿什本。以前觉得老牌商家PhotonVPS贵的朋友可以先入手一个月PhotonVPS美国Linux VPS试试了。PhotonVPS允许合法大人内容,支持支付宝、paypal和信用卡,30天退款保证。Photo...

野草云提供适合入门建站香港云服务器 年付138元起 3M带宽 2GB内存

野草云服务商在前面的文章中也有多次提到,算是一个国内的小众服务商。促销活动也不是很多,比较专注个人云服务用户业务,之前和站长聊到不少网友选择他们家是用来做网站的。这不看到商家有提供香港云服务器的优惠促销,可选CN2、BGP线路、支持Linux与windows系统,支持故障自动迁移,使用NVMe优化的Ceph集群存储,比较适合建站用户选择使用,最低年付138元 。野草云(原野草主机),公司成立于20...

HostKvm5.95美元起,香港、韩国可选

HostKvm发布了夏季特别促销活动,针对香港国际/韩国机房VPS主机提供7折优惠码,其他机房全场8折,优惠后2GB内存套餐月付仅5.95美元起。这是一家成立于2013年的国外主机服务商,主要提供基于KVM架构的VPS主机,可选数据中心包括日本、新加坡、韩国、美国、中国香港等多个地区机房,均为国内直连或优化线路,延迟较低,适合建站或者远程办公等。下面分享几款香港VPS和韩国VPS的配置和价格信息。...

文档控制为你推荐
深圳公交车路线深圳公交线路微信如何建群微信可以建立两个人的群吗?有一个是自己http与https的区别http和https到底有什么区别啊???数码资源网有什么网站弄相片效果比较好的?ps抠图技巧ps的抠图技巧是什么直播加速有没有软件使已经下载好了的视频播放加速,例如30分钟的视频15分钟或者20分钟播放完硬盘人什么叫“软盘人”和“硬盘人”?神雕侠侣礼包大全神雕侠侣手游版四重大礼包怎么得到啊?保护气球抖音里面看的,这是什么游戏gbk编码表GBK码表怎么查
100m虚拟主机 广州服务器租用 美国加州vps 荷兰vps 中国域名交易中心 高防dns 免费博客空间 彩虹ip ca4249 什么是刀片服务器 怎样建立邮箱 泉州电信 中国电信测网速 umax120 最好的qq空间 33456 免费个人网页 免备案cdn加速 黑科云 阿里云个人邮箱 更多