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

欧路云(22元) 新增美国Cera线路VPS主机且可全场8折

欧路云(oulucloud) 商家在前面的文章中也有陆续介绍过几次,这不今天有看到商家新增加美国Cera线路的VPS主机,而且有提供全场八折优惠。按照最低套餐最低配置的折扣,月付VPS主机低至22元,还是比较便宜的。不过我们需要注意的是,欧路云是一家2021年新成立的国人主机商,据说是由深圳和香港的几名大佬创建。如果我们有介意新商家的话,选择的时候谨慎且月付即可,注意数据备份。商家目前主营高防VP...

DiyVM独立服务器:香港沙田服务器,5M带宽CN2线路,L5630*2/16G内存/120G SSD硬盘,499元/月

diyvm怎么样?diyvm商家VPS主机均2GB内存起步,三个地区机房可选,使用优惠码后每月69元起;DiyVM独立服务器开设在香港沙田电信机房,CN2线路,5M带宽,自动化开通上架,最低499元/月,配置是L5630*2/16G内存/120G SSD硬盘。DiyVM是一家成立于2009年的国人主机商,提供的产品包括VPS主机、独立服务器租用等,产品数据中心包括中国香港、日本大阪和美国洛杉矶等,...

vpsdime7美元/月,美国达拉斯Windows VPS,2核4G/50GB SSD/2TB流量/Hyper-V虚拟化

vpsdime怎么样?vpsdime是2013年成立的国外VPS主机商,以大内存闻名业界,主营基于OpenVZ和KVM虚拟化的Linux套餐,大内存、10Gbps大带宽、大硬盘,有美国西雅图、达拉斯、新泽西、英国、荷兰机房可选。在上个月搞了一款达拉斯Linux系统VPS促销,详情查看:vpsdime夏日促销活动,美国达拉斯vps,2G内存/2核/20gSSD/1T流量,$20/年,此次推出一款Wi...

文档控制为你推荐
邮箱怎么写工作邮箱怎么填qq怎么发邮件怎样在QQ上发送邮件?怎么点亮qq空间图标怎么点亮QQ空间的图标bt封杀BT下载可以封杀迅雷吗?什么原理?能破吗?微信怎么看聊天记录什么方法可以知道微信的聊天记录网站地图制作如何制作一个网站地图?聚美优品红包在支付宝钱包里的聚美优品红包要怎么使用价格在线最好的免费b2b?液晶显示器电源维修液晶显示器的主板坏了,断电,这个修下一般多少钱msn与qqMSN与QQ的区别?
网站空间域名 短域名 中文域名注册 免费二级域名申请 buyvm inmotionhosting 分销主机 webhosting 免备案cdn 香港机房托管 卡巴斯基永久免费版 炎黄盛世 帽子云 谁的qq空间最好看 699美元 搜索引擎提交入口 服务器监测 贵阳电信测速 杭州电信宽带优惠 主机返佣 更多