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广东工业大学-机械工程控制基础试卷和答案

对 进行拉氏反变换可求得
(2分)
(3)根据叠加原理,可求得系统的输出
(2分)
评分标准:(1)按答案后的分值给分;
(2)能求出输出的拉斯变换的可得4分;
(3)输出项的系数错的,根据错的系数个数进行扣分;
五、(10分)已知系统的传递函数方框图如下图所示,当输入 时,系统的稳态误差 。求 值。
解:系统为单位反馈系统,其开环传递函数为:
答: 相频 ,幅频: (1分)实部为 ,虚部为 (1分)
关键点: 时, ,实部为 (1分)
时, (1分)
(2分),
图形不包围(-1,j0)点(2分)系统开环函数也没有不稳定的极点 。(2分),系统是稳定的。(1分)
七、(10分)试绘制传递函数 的系统的对数幅频特性曲线。
八、(10分)系统的传递函数方框图如下图所示,已知 ,试求闭环系统的传递函数,并用Routh判据判断系统稳定时的K的取值范围。
九、已知两个系统的开环传递函数的Nyquist图如下图所示,试用Nyquist判据判断系统是否稳定?并说明判断的理由(其中,p、v分别为系统开环传递函数的不稳定极点的个数和积分环节的个数)。
4.由于解法并不唯一,采用其它变化方法或梅逊公式的,结果正确也可给满分,结果错误的参照评分标准1给分。
四一阶系统响应
四、(10分)已知某控制系统的传递函数为 ,试求 时该系统的输出 。
解:Байду номын сангаас1)求输入 时系统的输出
(1分)
(1分)
对 进行拉氏反变换可求得
(2分)
(2)求输入 时系统的输出
(1分)
(1分)
八、(10分)已知系统的传递函数 ,试用Routh判据求系统稳定时 的取值范围。
答:系统的传递函数为: (1分)
其特征方程 (1分)
建立Routh表格:
(第一列每个1分)
根据Routh判据要求: (2分)
则可得到: (2分)
九、(10分)已知系统的开环传递函数 ,试作出Nyquist图,并判断系统是否稳定?
扣分细则:
1.若没有写出频率特性 ,扣1分。
2.在化为标准形式时,若思路正确,结果错误,扣1分。
3.在画对数幅频特性图时,若转角频率的标注位置有明显错误,扣1分。直线的斜率明显不对,扣1分。在转角频率处,曲线不转折,扣1分。若曲线的形状基本正确,但画图时,将应该在横轴之上的曲线画在横轴之下,扣1分。若曲线的形状基本正确,但坐标轴的信息标识不清楚,扣1分。
评分标准:幅度和相位各1.5分,如果不计算开根号和反三角函数,则必须和第二个等号后的式子完全一致;如果计算出小数,则要求小数点后1位符合即可,同时需要检查是否有中间过程,不能体现频率特性求解稳态响应的过程,结果正确也扣2分。
七、(10分)试绘制传递函数 的系统的对数幅频特性曲线。
解:(1)化为标准形式
(2分)
(2)频率特性为: (1分)
(3)各环节的转角频率为:
导前环节 的转角频率为: (1分)
惯性环节 的转角频率为: (1分)
惯性环节 的转角频率为: (1分)
(4)对数幅频特性图如下:(4分)
评分标准:按步骤给分。在化为标准形式时,若直接从频率特性 得出,第(1)、(2)步得满分。在画图时,若有思路,但结果错误,根据画图的情况考虑给1分或2分。
(a) (b)
附录:拉氏变换表
序号
时间函数
拉式变换
1
1
2
1
3
4
5
三、(10分)解:
(2分)
(2分)
(2分)
(4分)
评分标准要点:
1.阅卷人员对照标准答案,按步骤评分。
2.若认为与某一步骤相似,即可给该分数;若认为某一步骤不完全正确,可按步骤减去一至二分,以后步骤均不给分。
3.步骤不完整,但是结果正确的,也可给满分;结果错误的,只给出正确的步骤分。
(2分)
系统的开环增益 ,积分环节个数 ,为“I”型系统。(1分)
“I”型系统对单位斜坡输入信号的稳态偏差
。(2分)
则对斜坡输入信号 的稳态偏差则为
(2分)
由于该系统为单位反馈系统,则有
(2分)
解得
(1分)
评分标准:(1)按答案后的分值给分;
(2)不说明稳态误差与稳态偏差关系的扣1分;
(3)输入系数错导致结果为200,扣2分;
六、(10分)系统的传递函数为 ,(1).求系统的幅频特性和相频特性;(2).当作用输入信号 时的稳态输出。
解:(1)求频率特性(共6分)
(2分,如果未写此式,后续特性正确则将2分分解加入两个特性中),
幅频特性 为: (2分)
相频特性 为: (2分)
(2)求稳态输出
由输入知: ,所以,(1分)
(3分)
三、(10分)通过方框图的等效变换求取如下图所示系统的传递函数C(s)/R(s),并绘制主要步骤的方框图。
四、(10分)已知某控制系统的传递函数为 ,试求 时该系统的输出 。
五、(10分)已知单位反馈系统的开环传递函数 。当系统的输入信号为 时,求系统的稳态误差?
六、(10分)设单位负反馈控制系统的开环传递函数为 ,当作用输入信号 时,试求系统的频率特性及稳态输出。
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