1. 试将下列系统的结构图化简,求传递函数(本题10分)
(说明:本题考查对 第二章第三节 系统结构图化简及等效变换的掌握程度,该类题目有两种求解方法。
第一种求解方法可参见课本44~47页的例题2-11、2-12、2-13等。
第二种方法可利用46页公式2-82,两种方法结果一样。
)
答案:方框图化简过程如下:
2. 已知单位反馈系统的开环传递函数如下,试确定使系统稳定的开环放大系数K 的取值范围。
(本题10分)
()(1)(5)
=
++K K
G s s s s
解:系统的特征方程为:(1)(5)+0++=s s s K ,即:05623=+++K s s s 。
分)
1)试计算该系统的性能指标:稳态值、超调量; 2)试确定系统参数K 1,K 2和a 。
5.已知某系统的开环传递函数为:
()
()()
0.010.1251
()
1010.051
+
=
++
s
G s
s s
(本题20分)
1)试求解系统的转折频率;低频渐近线斜率等参数;
2)绘制系统的对数幅频特性图;要求标明转折频率及斜率,幅值等必要数据。
解答:
因为系统是0型系统,因此低频渐近线斜率为0;
系统有3个转折频率,分别是:1231/10=0.1,1/0.125=8,1/0.05=20ωωω===; 系统的两个惯性环节对应的转折频率后,斜率变化为-20dB,即下降20dB 。
微分环节对应的转折频率后,斜率变化为+20dB,即上升20dB 。
第四章第二节系统根轨迹的绘制要点的理解,可参见课本
8.简答题(本题10分)
1)自动控制系统主要包括开环系统和闭环系统两种,请简述二者的区别和各自的优缺点。
解答:开环控制系统只包括前向通路,没有反馈通路。
因此控制精度较差,控制效果一般,但是结构简单,成本低,一些简单的控制系统仍然采用该种方式进行控制。
闭环控制系统包括反馈通路,通过反馈图通路进行消除误差的调解。
因此该系统控制性能更好,精度更高,系统更加稳定,但是由于增加了反馈通路,因此系统较开环系统负责,设备成本高。
2)对控制系统采用频率法校正时,一般采用串联超前校正或串联滞后校正,请简述各自的概念及特点,两种校正分别对系统有何作用。
解答:超前校正又称为微分校正,网络的输出信号在相位上总是超前于输入信号。
其特点是使校正后的系统的截止频率增大,通频带变宽,提高了响应的快速性;同时增大了相角的稳定裕度,提高了相对稳定性;但是高频抗干扰能力下降。
滞后校正又称为积分校正,网络的输出信号在相位上总是滞后于输入信号。
其特点是使校正后的系统的截止频率下降,通频带变窄,降低了响应的快速性;同时增大了相角的稳定裕度,提高了相对稳定性。