您好、欢迎来到现金彩票网!
当前位置:斗牛棋牌 > 稳态信号 >

自动控制原理习题

发布时间:2019-08-25 20:12 来源:未知 编辑:admin

  《自动控制原理》习题 习 题 1 1 有一水位控制装置如图所示。试分析它的控制原理,指出它是开环控制系统 闭环控 制系统?说出它的被控量,输入量及扰动量是什么?绘制出其系统图。 2 某生产机械的恒速控制系统原理如图所示。系统中除速度反馈外,还设置了电流正 反馈以补偿负载变化的影响。试标出各点信号的正负号并画出框图。 3 图示为温度控制系统的原理图。指出系统的输入量和被控量,并画出系统框图。 4.自动驾驶器用控制系统将汽车的速度限制在允许范围内。画出方块图说明此反馈系 统。 5.双输入控制系统的一个常见例子是由冷热两个阀门的家用沐浴器。 目标是同时控制水 温和流量,画出此闭环系统的方块图,你愿意让别人给你开环控制的沐浴器吗? 6.开环控制系统和闭环控制系统各有什么优缺点? 7.反馈控制系统的动态特性有哪几种类型?生产过程希望的动态过程特性是什么? 习 题 2 1 试分别写出图示各无源网络的传递函数 。 习题 1 图 2 求图示各机械运动系统的传递函数。 (1)求图 a 的 =? (2)求图 b 的=? (3) 求图 c 的=? 习题 2 图 3 试分别写出图中各有源网络的传递函数 U2(s)/ U1(s)。 习题 3 图 4 交流伺服电动机的原理线路和转矩-转速特性曲线如图所示。 图中, 为控制电压. u T 为电动机的输出转矩。N 为电动机的转矩。由图可 T 与 n、u 呈非线性。设在某平衡状态附 近用增量化表示的转矩与转速、控制电压关系方程为 kn、kc 为与平衡状态有关的值,可由转矩-转速特性曲线求得。设折合到电动机的总转动惯 量为 J,粘滞摩擦系数为 f,略去其他负载力矩,试写出交流伺服电动机的方程式 并求输入 为 uc,输出为转角θ 和转速为 n 时交流伺服电动机的传递函数 。 习题 4 图 5 图示一个转速控制系统,输入量是电压 V,输出量是负载的转速?,画出系统的结构 图,并写出其输入输出间的数学表达式。 习题 5 图 6 已知一系统由如下方程组组成,试绘制系统框图,求出闭环传递函数。 7 系统的微分方程组如下: 其中 K0,K1,K2,T 均为正常数。试建立系统结构图,并求传递函数 C(s)/R(s),C(s)/N1(s) 及 C(s)/N2(s)。 8 试简化图中各系统结构图,并求传递函数 C(s)/R(s)。 习题 8 图 9 试用梅逊公式求解习题 8 图所示系统的传递函数 C(s)/R(s)。 10 考虑习题 10 图所示的结构图,试求出 C(s)/R(s)。 习题 10 图 11 已知系统结构图如习题 11 图所示,试写出系统在输入 R(s)及扰动 N(s)同时作用 下输出 C(s)的表达式。 习题 11 图 12 已知系统结构如习题 12 图所示,试将其转换成信号流图,并求出 C(s)/R(s)。 习题 12 图 13 系统的信号流图如习题 13 图所示,试求 C(s)/R(s)。 习题 13 图 14 习题 14 图是一个模拟调节器的电路示意图。 (a)写出输入 ur 与输出 uc 之间的微分方程; (b)建立该调节器的结构图; (c)求闭环传递函数 Uc(s)/Ur(s)。 习题 14 图 15 某弹簧的力-位移特性曲线 图所示。在仅存在小扰动的情况下,当工作点 分别为 x0 =-1.2、0、2.5 时,试计算弹簧在工作点附近的弹性系数。 习题 15 图 16 试求习题 16 图所示结构图的传递函数 C(s)/R(s)。 习题 16 图? 17 已知系统结构图如习题 17 图所示, 求传递函数 C1(s)/R1(s), 2(s)/R1(s), 1(s)/R2(s), C C C2(s)/R2(s)。 习题 17 图? 18 放大器可能存在死区,其工作特性曲线 图所示。在近似线 次函数 y = ax3 来近似描述放大器的输入-输出特性。当工作点为 x =0.6 时,试选择 a 的合适取值,并确定放大器的线 一单位反馈系统的开环传递函数为 G K (s) ? 1 s( s ? 1) 为单位脉冲函数时系统 求①系统的单位阶跃响应及动态性能指标σ %,ts ,tp②输入量 的输出响应。 2 设控制系统闭环传递函数为 试在 S 平面上绘出满足下述要求的系统特征方程式根可能位于的区域。 (a)1>??≥0.707,?n≥2 (b)0.5≥??>0,4≥?n≥2 (c)0.707≥??>0.5,?n≤2 3 一单位反馈系统的开环传递函数为 G k(s)=ω n /s(s+2ξ ω n) 已知系统的 r(t)=1(1),误差时间函数为 -1.7t -3.74t 2 e(t)=1.4e -0.4 求系统的阻尼比ξ ,自然振荡角耗率ω n、系统的闭环传递函数及系统的温态误差。 4 已知二阶系统的闭环传递函数为 确定在下述参数时的闭环极点,并求系统的单位阶跃响应曲线和相应的性能指标。 (a)??=2,?n = 5; (b)???1.2,?n = 5;? (c)当??≥1.5 时,说明是否可忽略距离原点较远的极点及理由。 5 单位反馈系统的开环传递函数为 (a)求系统在单位阶跃输入信号 r(t) =1(t)作用下的误差函数 e(t); (b)是否可以用拉普拉斯变换的终值定理求系统的稳态误差,为什么? 6 单位反馈系统的开环传递函数为 (a) 当 K=1 时,求系统在 r(t)=1(t)作用下的稳态误差; (b) 当 r(t) =1(t)时,为使稳态误差 ess= 0.6,试确定 K 值。 7 已知单位反馈系统闭环传递函数为 (a) 在单位斜坡输入时,确定使稳态误差为零的参数 b0、b1 应满足的条件; (b) 在(a)求得的参数 b0、b1 下,求单位抛物线输入时,系统的稳态误差。 8 系统结构图如习题 8 图所示。 (a) 当 r(t) = t, n(t) = t 时,试求系统总稳态误差; (b) 当 r(t) = 1(t),n(t) = 0 时,试求?p、tp 。 习题 8 图 9 设单位反馈控制系统的开环传递函数为 试求当输入信号 r(t)=1+2 t+t 2 时,系统的稳态误差。 10 有闭环系统的特征方程式如下,试用劳斯判据判定系统的稳定性,并说明特征根在 复平面上的分布。 3 2 S +20s +4s+50=0 4 2 s S +2s3+6s +8 =0 S +3s +9s +18s +22s +12s+12=0 11 Kp 某控制系统如图 3-47 所示。其中控制器采用增益为 Kp 的比例控制器,即 Gc(s)= ,试确定使系统稳定的 Kp 值范围。 ? 6 5 4 3 2 习题 11 图 12 某控制系统的开环传递函数为 试确定能使闭环系统稳定的参数 K、T 的取值范围。 13 已知某系统的结构与参数如习题 13 图所示。 (a)当输入 R(s)=1/s,N(s)=0 时,试求系统的瞬态响应; (b)当输入 R(s)=0,N(s)= A/s 时,试分析干扰变化对系统的影响。 习题 13 图 14 已知某系统的结构图如习题 14 图所示, 其中系统的时间常数为?1=10 秒和?2=50 秒, K=3。试求 R(s)从 1/s 变化到 2/s,且 N(s)=1/s 时系统的瞬态响应,并求系统此时的稳态误差 ess,其中 E(s) = R(s)-C(s)。 习题 14 图 15 已知系统结构图如习题 15 图所示。 (a)求 K=3,r(t)= t 时的稳态误差 ess ; (b)如果欲使 ess≤0.01,试问是否可以通过改变 K 值达到,为什么? 习题 15 图 16 系统的结构图如习题 16 图所示,其中 e = r-c,K、T1、T2 均大于零。 (a)当??=1 时系统是几型的? (b)如果 r(t)为单位阶跃函数,试选择??使系统的稳态误差为零。 习题 16 图 17 系统结构图如习题 17 图所示,其中 e = r-c,K1、T 均大于零。 (a)当 K2=0 时系统是几型的? (b)如果 r(t)为单位斜坡函数,试选择 K2 使系统的稳态误差为零。 习题 17 图 18 设单位反馈系统的开环传递函数为 若要求闭环特征方程根的实部均小于-1,试问 K 应在什么范围取值?如果要求实部均 小于?2,情况又如何? 19 某系统的闭环传递函数为 试分析零点-3 和极点-8 对系统瞬态性能(如超调量、调整时间等)的影响。 20 某闭环系统的结构图如习题 20 图所示,其中??分别 0,0.05,0.1 和 0.5。 (a)分别计算系统的单位阶跃响应,并画出相应的响应曲线。在此基础上,求出系统 的超调量、上升时间和调整时间; (b)讨论??对系统响应的影响,并比较开环零点-1/? 与闭环极点的位置关系。 习题 20 图 21 某闭环系统的结构图如习题 21 图所示,其中??分别 0,0.5,2 和 5。 (a)分别计算系统的单位阶跃响应,并画出相应的响应曲线。在此基础上,求出系统 的超调量、上升时间和调整时间; (b)讨论??对系统响应的影响,并比较开环极点-1/? 与闭环极点的位置关系。 习题 21 图 22 某闭环系统的结构图如习题 22 图所示,其控制器的零点可变。 (a)分别计算 a =0 和 a ≠ 0 时系统对阶跃输入的稳态误差; (b)画出 a =0,10 和 100 这 3 中情况下系统对阶跃干扰的响应曲线,并在比较的 基础上,从 a 的 3 个取值中选择最佳值。 习题 22 图 23 电枢控制直流电动机的结构图如习题 23 图所示。 (a)试计算系统对斜坡输入 r(t)= t 的稳态误差,其中 Km=10, Kb=0.05, K 为待定参数。 如果要求稳态误差等于1,试确定 K 的取值; (b)画出系统在 0t20 秒时间段的单位阶跃响应曲线和单位斜坡响应曲线,试问这两 种响应曲线都可以接受吗? 习题 23 图 24 试选择 K 1 和 K 2 的值,使图 3-64 所示系统阶跃响应的峰值时间为 0.5 秒,超调量 可以忽略不计(即 0.5%超调量2.0%)。 习题 24 图 25 控制系统的结构图如习题 25 图所示。 (a)确定该闭环系统的 2 阶近似模型; (b) 应用 2 阶近似模型, 选择增益 K 的取值, 使系统对阶跃输入的超调量小于 15%, 稳态误差小于 0.12。 习题 25 图 26 设单位反馈系统的开环传递函数分别为 ①Gk(s)=K(s+1)/s(s-1)(s+5) ②Gk(s)=K/s(s-1)(s+5) 试确定分别使闭环系统稳定的开环增益的取值范围。 习 题 4 1 设开环系统的零、极点在 s 平面上的分布图如下图所示,试绘制相应的根轨迹草图。 题1图 2 已知系统的特征方程为 ⑴ ⑵ ⑶ 试绘制以 为参数的根轨迹图。 3 设单位反馈系统的开环传递函数 (1) (2) 4 试绘制系统根轨迹大致图形,并分析系统的稳定性。 若增加一个零点 z=-1,试问根轨迹图有何变化,对系统稳定性有何影响。 已知单位负反馈系统的开环传递函数 试用根轨迹法来确定使闭环主导极点的阻尼比 ζ =0.5 和自然角频率ω n =2 时的 取值。 5 设负反馈系统的开环传递函数为 ⑴ 作出系统准确的根轨迹; ⑵ 确定使系统临界稳定的开环增益 ; ⑶ 确定与系统临界阻尼比相应的开环增益 单位负反馈系统的开环传递函数为 。 6 试绘制系统的根轨迹图,并确定产生纯虚根 时的 z 值和 值。 7 设控制系统的开环传递函数如下,试画出参数 b 从零变到无穷时的根轨迹图。 ⑴ ⑵ 8 设控制系统的开环传递函数为 试画出系统分别为正反馈和负反馈时的根轨迹图,并分析它们的稳定性。 9 已知正反馈系统的开环传递函数为 试绘制系统的根轨迹图。 10 非最小相位系统的特征方程为 试绘制该系统的根轨迹图。 11 已知非最小相位负反馈系统的开环传递函数为 试绘制该系统的根轨迹图。 12 反馈系统的开环传递函数为 试用根轨迹法确定系统无超调响应时的开环增益 13 设负反馈控制系统的开环传递函数为 。 证明系统的根轨迹含有圆弧的分支。 14 如习题 14 图所示控制系统 ⑴ 画出系统的根轨迹图; ⑵ 求系统输出 c(t)无振荡分量时的闭环传递函数。 习题 14 图 15 设负反馈系统的开环传递函数为 试绘制系统根轨迹的大致图形。若系统 ⑴ 增加一个 z=-5 的零点; ⑵ 增加一个 z=-2.5 的零点; ⑶ 增加一个 z=-0.5 的零点。 试绘制增加零点后系统的根轨迹, 并分析增加开环零点后根轨迹的变化规律和对系统性 能的影响。 16 已知负反馈系统的传递函数为 ⑴ 利用 Matlab 有关函数作出 0≤a<1 时系统的根轨迹和单位阶跃响应曲线; ⑵ 讨论 a 值变化对系统动态性能及稳定性的影响(0≤a<1=; 17 设单位反馈系统的开环传递函数 若要求系统的增益为 求? =90,试求 a 为何值才能满足闭环系统最大超调量 % 18%的要 习 题 5 1 若系统单位阶跃响应 y(t)=1-1.8e-4t +0.8e-9t 试求系统频率特性。 t=0 2 已知单位反馈系统的开环传递函数如下,试绘制其开环频率特性的极坐标图。 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 3 已知某系统的开环传递函数为 应用奈氏判据判断闭环系统的稳定性。 4 设系统的开环传递函数为 试画出下面两种情况下系统的极坐标图 5 设一反馈控制系统的特征方程为 应用奈氏判据确定使闭环系统稳定的 K 的数值,再用劳斯判据检验得到的结果。 6 绘出下列传递函数的幅相特性 7 设系统的开环对数幅频特性的分段直线近似表示如图所示(设为最小线性相位系 统)。试写出系统的开环传递函数。 8 设系统的开环幅相频率特性如图所示。试判断闭环系统的稳定性。图中,p 表示系统 开环极点在右半 s 平面上的数目。若闭环不稳定,试计算在右半 s 平面的闭环极点数。 9 画出下列开环传递函数的幅相特性,并判断其闭环系统的稳定性。 10 已知系统开环传递函数分别为 试绘制伯德图,求相位裕量,并判断闭环系统的稳定性。 11 设单位反馈系统的开环传递函数为 当输入信号 r(t)=5sin2w 时,求系统的稳态误差。 12 单位反馈系统的开环传递函数为 试用频域和时域关系求系统的超调量δ %及调节时间 ts. 13 设一单位反馈控制系统的开环传递函数 (1) (2) (3) 确定使系统的谐振峰值 Mp=1.4 的 K 值。 确定使系统的幅值裕度 G1M1=20db 的 K 值。 确定使系统的相角裕量 r(wc)=60 时的值。 习 题 6 1 单位反馈系统的的开环频率特性为 为使系统具有 的相角裕度,试确定:(1)串联相位超前校正装置;(2)串联相位 滞后校正装置;(3)串联相位滞后-超前校正装置。 2 设单位反馈系统的开环传递函数为 为使系统具有如下性能指标:加速度误差系数 率 谐振峰值 谐振频 。试用期望对数频率法确定校正装置的形式和特性。 3 设单位反馈系统的开环传递函数为 设计一校正装置,使静态速度误差系数 4 设单位反馈系统的开环传递函数为 ,并使闭环主导极点位于 s=-2±j23。 (1) 如果要求系统在单位阶跃输入作用下的超调量 ,试确定 K 值。 (2) 根据所确定的 K 值,求出系统在单位阶跃输入下的调节时间 ,以及静 态速度误差系数。 (3) 5 设计一串联校正装置,使系统 减少两倍以上。 已知单位反馈系统开环传递函数为 设计校正网络,使 6 。 由实验测得单位反馈二阶系统的单位阶跃响应如习题 6 图所示 要求: (1)绘制系统的方框图,并标出参数值; (2)系统单位阶跃响应的超调量 校正环节并画出校正后系统的方框图。 ,峰值时间 设计适当的 7 设原系统的开环传递函数为 要求校正后系统的相角裕度 (1) (2) (3) , 幅值裕度 Kg=6 分贝。 试求串联超前校正装置; 试求串联滞后校正装置 比较以上两种校正方式的特点,得出何结论。 8 设控制系统的开环频率特性为 要使系统的相角裕度 前校正装置。 , 系统的加速度误差系数 Ka=10, 试用频率法设计串联超 9 反馈控制系统的开环传递函数为 采用串联超前校正,使系统的相角裕度 ess=0.1,系统的剪切频率小于 7.5 弧度/秒。 ,在单位斜坡输入下的稳态误差为 10 设单位反馈控制系统的开环传递函数为 若使系统的相角裕度 ,速度误差系数 Kv=8,试设计串联滞后校正装置。 11 系统如习题 11 图所示,其中 R1,R2 和 C 组成校正网络。要求校正后系统的稳态误差为 ess=0.01,相角裕度 r≥60 度,试确定 K, R1,R2 和 C 的参数。 12 反馈系统的结构图如习题 12 图所示,为保证系统有 45 度的相角裕度,求电容 c 为多少? 13 已知单位反馈控制系统的开环传递函数为 试设计串联校正环节,使系统的相角裕度 14 某单位反馈系统开环传递函数为 ,剪切频率 。 现要求 ,试确定串联校正装置。 15 设控制系统的开环传递函数为 要求校正后系统的相对谐振峰值 Mr=1.4,谐振频率 节。 16 设控制系统的开环传递函数为 , 试设计串联校正环 若使闭环系统的谐振峰值 Mr=1.25,谐振频率 ,系统的速度误差系数 秒 1,试设计滞后-超前校正装置。 17 控制系统的开环传递函数为 - 要使系统的相角裕度 ,单位斜坡输入时系统的稳态误差 ,试用频 率法设计串联滞后-超前校正网络。 18 设 I 型系统的开环传递函数为 试用希望特性法确定使系统达到下列性能指标的校正装置: (1) 稳态速度误差系统 秒 1; - (2) 超调量 ; (3) 调节时间 秒。 19 控制系统如习题 19 图所示。 引入反馈校正 ,试确定校正后系统的相角裕度。 20 最小相位系统校正前、后的开环对数幅频特性如习题 20 图所示曲线) 画出串联校正装置的对数幅频特性; (2) 写出串联校正装置的传递函数。 习 1 试求 a K 题 7 的 Z 变换。 2 已知 。试求 X(z)。 3 已知 。试求 X(kT)。 4 已知 。试求 X(kT)。 5 根据下列 G(s)求取相应的脉冲传递函数 G(z)。 6 试分析图示离散系统的输出表达式 Y(z)。 7 离散系统如图所示(T=1s)。求 1) 当 K=8 时分析系统的稳定性。 2) 当系统临界稳定时 K 的取值。 8 系统结构图如图所示,其中 K=10, Ts=0.2s,输入函数 r(t)=1(t)+t+0.5t ,求 系统的稳态误差。 2 9 系统结构图如图所示。求当 Ts=1s 时和 Ts=0.5s 时,系统的临界 K 值。 10 离散系统下,图中 样周期 Ts 对系统稳定性的影响(Ts0)。 ,试确定使系统稳定时,K 的取值范围,并确定采 11 系统结构图如图所示,图中 , 。试绘制 G1G2(w)的 对数频率特性(伯德图),并求出相角稳定裕度等于 45 度时 K 的取值。 习 题 8 1 判断下图所对应的系统是否稳定;-1/N(A)与 G(jw)的相交点是否为稳定的自持震荡点。 2 非线性系统如图所示。试用描述函数法,确定线性部分的传递函数如下列情况时,系统是 否产生自持震荡,若产生自持震荡,求自持震荡的频率及振幅。图中,G(s)有两种情况: 3 非线性系统如图所示。试用描述函数法,分析 K=10 时,系统的稳定性,并求 K 的临界值。 图中 4 非线性系统如图所示。试确定自震的振幅和频率。图中, 5 非线性系统如图所示。设 a=1,b=3 用描述函数法分析系统的稳定性,为了使系统稳定,继 电器的参数 a、b 应如何调整。图中, 6 非线性系统如图所示。用描述函数法确定自震荡的频率和振幅。图中, 7 非线性控制系统如图所示。试用描述函数法分析系统的稳定性。图中 8 非线性系统如图所示,试用描述函数法讨论系统发生自持震荡时,参数 K1、K2、M、T1、 T2 应满足的条件。图中,

http://paris-hotels-fr.com/wentaixinhao/395.html
锟斤拷锟斤拷锟斤拷QQ微锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷微锟斤拷
关于我们|联系我们|版权声明|网站地图|
Copyright © 2002-2019 现金彩票 版权所有