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

legionbox:美国、德国和瑞士独立服务器,E5/16GB/1Gbps月流量10TB起/$69/月起

legionbox怎么样?legionbox是一家来自于澳大利亚的主机销售商,成立时间在2014年,属于比较老牌商家。主要提供VPS和独立服务器产品,数据中心包括美国洛杉矶、瑞士、德国和俄罗斯。其中VPS采用KVM和Xen架构虚拟技术,硬盘分机械硬盘和固态硬盘,系统支持Windows。当前商家有几款大硬盘的独立服务器,可选美国、德国和瑞士机房,有兴趣的可以看一下,付款方式有PAYPAL、BTC等。...

酷番云-618云上秒杀,香港1核2M 29/月,高防服务器20M 147/月 50M 450/月,续费同价!

官方网站:点击访问酷番云官网活动方案:优惠方案一(限时秒杀专场)有需要海外的可以看看,比较划算29月,建议年付划算,月付续费不同价,这个专区。国内节点可以看看,性能高IO为主, 比较少见。平常一般就100IO 左右。优惠方案二(高防专场)高防专区主要以高防为主,节点有宿迁,绍兴,成都,宁波等,节点挺多,都支持防火墙自助控制。续费同价以下专场。 优惠方案三(精选物理机)西南地区节点比较划算,赠送5...

hostkey俄罗斯、荷兰GPU显卡服务器/免费Windows Server

Hostkey.com成立于2007年的荷兰公司,主要运营服务器出租与托管,其次是VPS、域名、域名证书,各种软件授权等。hostkey当前运作荷兰阿姆斯特丹、俄罗斯莫斯科、美国纽约等数据中心。支持Paypal,信用卡,Webmoney,以及支付宝等付款方式。禁止VPN,代理,Tor,网络诈骗,儿童色情,Spam,网络扫描,俄罗斯色情,俄罗斯电影,俄罗斯MP3,俄罗斯Trackers,以及俄罗斯法...

文档控制为你推荐
无线路由器限速设置wifi怎么设置限速spgnux怎么安装思普操作系统flash导航条FLASH导航条 怎么加入链接?依赖注入依赖注入是什么意思?微信如何建群微信怎么建群?arm开发板ARM开发板和树莓派有什么区别直播加速请问哪种播放器的可以播放加速,并且可以保存qq怎么发邮件如何通过QQ发送邮件网站优化方案网站建设及优化的方案网站排名靠前如何优化网站 如何让网站排名靠前
海外服务器租用 购买域名和空间 域名抢注工具 大硬盘 t楼 yardvps 华为4核 ibox官网 个人域名 韩国名字大全 服务器合租 服务器监测 无限流量 web服务器搭建 申请网站 免费asp空间 畅行云 浙江服务器 免费主页空间 石家庄服务器 更多