一、填空題(每空1分，共15分)1、 反饋控制又稱偏差控制，其控制作用是通過給定值與反饋量的差值進(jìn)行的。2、 復(fù)合控制有兩種基本形式：即按輸入的前饋復(fù)合控制和按擾動(dòng)的前饋復(fù)合控制。3、兩個(gè)傳遞函數(shù)分別為GJs丿與G2(s丿的環(huán)節(jié)，以并聯(lián)方式連接，其等效傳遞函數(shù)為G(s)，則G(s)為G1(s)+G2(s)(用G/s)與G2(s)表示)。4、典型二階系統(tǒng)極點(diǎn)分布如圖所示，則無阻尼自然頻率o=込，阻尼胚二2二0.707,TOC\o"1-5"\h\zn———- 一2 —該系統(tǒng)的特征方程為s2+2s+2二0 ，該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線為衰減振蕩1055、若某系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)為(t)二l0e-0.21+5e-o.5t，則該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)為 -0 + —s+0.2s 0.5—6、 頻域性能指標(biāo)與時(shí)域性能指標(biāo)有著對(duì)應(yīng)關(guān)系，開環(huán)頻域性能指標(biāo)中的幅值穿越頻率寸應(yīng)時(shí)域性能指c標(biāo)調(diào)節(jié)時(shí)間，它們反映了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程的快速性。7、設(shè)某最小相位系統(tǒng)的相頻特性為 甲(①)二tg--(TO)-900-tg-1(To)，則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為K(ts+l)s(Ts+l)—。8、PI控制器的輸入一輸出關(guān)系的時(shí)域表達(dá)式是u(t)1其相應(yīng)的傳遞函數(shù)JKp[+ts丄由于積分環(huán)節(jié)的引入，可以改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性缸性能。二、選擇題(每題2分，共20分)1、 采用負(fù)反饋形式連接后，則(D)A、一定能使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定； B、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能一定會(huì)提高；C、 一定能使干擾引起的誤差逐漸減小，最后完全消除；D、 需要調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，才能改善系統(tǒng)性能。2、 下列哪種措施對(duì)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有效果(A)。A、增加開環(huán)極點(diǎn)；B、在積分環(huán)節(jié)外加單位負(fù)反饋;C、增加開環(huán)零點(diǎn)；D、引入串聯(lián)超前校正裝置。3、 系統(tǒng)特征方程為D(s))s3+2s2+3s+6)0，則系統(tǒng)(C)A、穩(wěn)定；B、單位階躍響應(yīng)曲線為單調(diào)指數(shù)上升；臨界穩(wěn)定；D、右半平面閉環(huán)極點(diǎn)數(shù)Z=2。4、系統(tǒng)在r(t))12作用下的穩(wěn)態(tài)誤差？ ，說明(A)ssA、型別v<2；B、系統(tǒng)不穩(wěn)定；C、輸入幅值過大；D、閉環(huán)傳遞函數(shù)中有一個(gè)積分環(huán)節(jié)。5、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為s漲市，則該系統(tǒng)的開環(huán)增益為（C5、A、50B、25 C、10 D、56、開環(huán)頻域性能指標(biāo)中的相角裕度對(duì)應(yīng)時(shí)域性能指標(biāo)A）。A、B、A、50B、25 C、10 D、56、開環(huán)頻域性能指標(biāo)中的相角裕度對(duì)應(yīng)時(shí)域性能指標(biāo)A）。A、B、穩(wěn)態(tài)誤差eC、調(diào)整時(shí)間ts已知開環(huán)幅頻特性如圖2所示，則圖中不穩(wěn)定的系統(tǒng)是（ssD、峰值時(shí)間tp7、系統(tǒng)②B)。系統(tǒng)③系統(tǒng)①圖2A、系統(tǒng)①B、系統(tǒng)②C、系統(tǒng)③D、都不穩(wěn)定8、若某最小相位系統(tǒng)的相角裕度〉0，則下列說法正確的是（C8、A、不穩(wěn)定；B、只有當(dāng)幅值裕壓＞1時(shí)才穩(wěn)定；C、穩(wěn)定；D、不能判用相角裕度判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。g9、若某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為0凹，則該校正裝置屬于B）。100s+1A、超前校正 B滯后校正 C、滯后超前校正 D不能判斷10、下列串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)中，能在二1處提供最大相位超前角的是：（B）cA、10s+A、10s+1s+110s+10.1s+12s+10.5s+10.1s+110s+1三、（8分）試建立如圖3所示電路的動(dòng)態(tài)微分方程，并求傳遞函數(shù)。解：1、建立電路的動(dòng)態(tài)微分方程u(t)-u(t)解：1、建立電路的動(dòng)態(tài)微分方程u(t)-u(t)根據(jù)KCL有一i 0—R1+C叫°-叮切dtu(t)= R

2即RRC+(R+R)u(t)=RRC巴0+Ru(t)12dt 1 2 0 12dt2i2、求傳遞函數(shù)對(duì)微分方程進(jìn)行拉氏變換得RRCsU(s)+(R+R)U(s)二RRCsU(s)+RU(s)12 0 1 2 0 12i 2iU(s)得傳遞函數(shù)G(s)=KU(s)i四、（共20分）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示：1、寫出閉環(huán)傳遞函數(shù)叫）=Cl表達(dá)式；（4分）RRCs+R12 2RRCs+R+R12122、 要使系統(tǒng)滿足條件：二0.707,w二2，試確定相應(yīng)的參數(shù)K和0；（4分）n3、 求此時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)o丿，t；（4分）0s4、 r（t）=2t時(shí)，求系統(tǒng)由r（t）產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差e；（4分）ss5、確定G（s），使干擾n（t）對(duì)系統(tǒng)輸出c（t）無影響。（4分）n~、C(s) s2 K w2解：1、(4分)0(s)= = sr = = n R(s)］丄K0丄Ks2+K0s+Ks2+2gws+w21+ + n nss22、4分)K=w2=22=4K0二左w=2邁〔0nK=4=0.7073、4分)b0』=e_樂T-E2=4.32(/；0'044t= = =2.83sEw<2n4、4分)G(s)=^Ke=ss(s+K0) 0s(s+1)Ae=——=20=1.414sKK15、（4分）令：①5、（4分）令：①（s）=Cn N（s）sn—0；得：G(s)=s+K0n五、（共22分）已知反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）H（s）=—^，試：s（s+1）1、 用奈奎斯特判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性（；10分）2、 若給定輸入r（t）=2H2時(shí)，要求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為.25，問開環(huán)增益K應(yīng)取何值。3、 求系統(tǒng)滿足上面要求的相角裕度。（5分）解：1、系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性為G(jw)H(jw)=Kjw(1+jw)2分)幅頻特性：A3）二相頻特性：申@）=一9°?！猘rctan①（分）幅頻特性：A3）二起點(diǎn)：①二°A（°=切申,=（-°°）；（1分）+++終點(diǎn)： A匕=q°op*—） ；11分）O?=°?p:申@）=—90。?—18°。，曲線位于第3象限與實(shí)軸無交點(diǎn)。開環(huán)頻率幅相特性圖如圖2所示。判斷穩(wěn)定性：開環(huán)傳函無右半平面的極點(diǎn)，則=°，極坐標(biāo)圖不包圍（-1,j°）點(diǎn)，貝un=°根據(jù)奈氏判據(jù),Z=P-2N=° 系統(tǒng)穩(wěn)定。TOC\o"1-5"\h\z2、若給定輸入r（t）=2汁2時(shí)，要求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為.25，求開環(huán)增益K：系統(tǒng)為1型，位置誤差系系數(shù)K產(chǎn)，速度誤差系數(shù)KV=K， （2分）A A 2\o"CurrentDocument"依題意：e= = = =°.25； 得 K=8\o"CurrentDocument"ssK K Kv故滿足穩(wěn)態(tài)誤差要求的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=8s(s+1)3、滿足穩(wěn)態(tài)誤差要求系統(tǒng)的相角裕度:令幅頻特性：A（令幅頻特性：A（?）==12，得?=2.7,c2分)TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"申@)=—9°—arctan3=—9°—arctan2.7 —16°， (1分)\o"CurrentDocument"c 。 c 。 °? ‘\o"CurrentDocument"相角裕度T：Y=18°。+9(3c)=18°。—16°。=2°。 (2分)六、（共22分）某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線3）如圖5所示:

3、求系統(tǒng)的相角裕度。（7分）4、若系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度不夠大，可以采用什么措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度（？4分）解：1、從開環(huán)波特圖可知，原系統(tǒng)具有比例環(huán)節(jié)、一個(gè)積分環(huán)節(jié)、兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)。故其開環(huán)傳函應(yīng)有以下形式G（s）= i Ky （2分）s（—s+1）（—s+1）12由圖可知：3=1處的縱坐標(biāo)為40dB,則L（1）=20lgK=40,得K=100；3=1°和3=10012故系統(tǒng)的開環(huán)傳函為G0（故系統(tǒng)的開環(huán)傳函為G0（s）=-s100(s(s }+1+1<10丿1100丿2分）2、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性、開環(huán)幅頻特性及開環(huán)相頻特性：開環(huán)頻率特性100fj史+1}『10丿j3+1}V100丿G0（妙）一j31分）開環(huán)幅頻特性A(3)=01001分）開環(huán)相頻特性：1分）110開環(huán)相頻特性：1分）屮(s)=—90—tg-10.13—tg-10.01303、求系統(tǒng)的相角裕度：求幅值穿越頻率，令A(yù)（3）=0100得3u31.6rad/s(3分)c屮（3）=—90—tg-10.13—tg-10.013=—90—tg-13.16—tg-10.316u—180 （2分）0c c cY=1