【正文】 以采用什么措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度？（4分） 試題二一、填空題（每空 1 分，共15分） 在水箱水溫控制系統(tǒng)中，受控對象為 ，被控量為 。傳遞函數(shù)是指在　 初始條件下、線性定?？刂葡到y(tǒng)的　　 　　　　　與　　　 　 之比。下列哪種措施對改善系統(tǒng)的精度沒有效果 ( )。 A、含兩個理想微分環(huán)節(jié) B、含兩個積分環(huán)節(jié) C、位置誤差系數(shù)為0 D、速度誤差系數(shù)為0開環(huán)頻域性能指標中的相角裕度對應(yīng)時域性能指標( ) 。A、穩(wěn)態(tài)精度 B、穩(wěn)定裕度 C、抗干擾性能 D、快速性下列系統(tǒng)中屬于不穩(wěn)定的系統(tǒng)是( )。（7分）根據(jù)計算結(jié)果，討論參數(shù)、對階躍響應(yīng)的影響。（5分）試題三一、填空題（每空 1 分，共20分） 對自動控制系統(tǒng)的基本要求可以概括為三個方面，即： 、快速性和 ?？刂葡到y(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，取決于系統(tǒng)　　　　和 , 與外作用及初始條件無關(guān)。是 。二、判斷選擇題(每題2分，共 16分)關(guān)于線性系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，正確的說法是：( ) A、 一型系統(tǒng)在跟蹤斜坡輸入信號時無誤差 ；B、 穩(wěn)態(tài)誤差計算的通用公式是；C、 增大系統(tǒng)開環(huán)增益K可以減小穩(wěn)態(tài)誤差；D、 增加積分環(huán)節(jié)可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，而且不會影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。A、 B、 C、 D、與是否為單位反饋系統(tǒng)有關(guān)非單位負反饋系統(tǒng)，其前向通道傳遞函數(shù)為G(S)，反饋通道傳遞函數(shù)為H(S)，當輸入信號為R(S)，則從輸入端定義的誤差E(S)為 ( )A、 B 、C 、 D、已知下列負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，應(yīng)畫零度根軌跡的是 ( )。分析能否通過調(diào)節(jié)增益 ，使穩(wěn)態(tài)誤差小于 (8分)。試求系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。能表達控制系統(tǒng)各變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達式或表示方法，叫系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，在古典控制理論中系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型有 、 等?！?最小相位系統(tǒng)是指 。A、 100 B、1000 C、20 D、不能確定若兩個系統(tǒng)的根軌跡相同，則有相同的：A、閉環(huán)零點和極點 B、開環(huán)零點 C、閉環(huán)極點 D、階躍響應(yīng)下列串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)中，能在處提供最大相位超前角的是 ( )。關(guān)于系統(tǒng)頻域校正，下列觀點錯誤的是( )A、 一個設(shè)計良好的系統(tǒng)，相角裕度應(yīng)為45度左右；B、 開環(huán)頻率特性，在中頻段對數(shù)幅頻特性斜率應(yīng)為；C、 低頻段，系統(tǒng)的開環(huán)增益主要由系統(tǒng)動態(tài)性能要求決定；D、 利用超前網(wǎng)絡(luò)進行串聯(lián)校正，是利用超前網(wǎng)絡(luò)的相角超前特性。（12分）R(s)C(s)六、已知最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性和串聯(lián)校正裝置的對數(shù)幅頻特性如下圖所示，原系統(tǒng)的幅值穿越頻率為：（共30分） 寫出原系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù),并求其相角裕度，判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（10分） 寫出校正裝置的傳遞函數(shù)；（5分） 寫出校正后的開環(huán)傳遞函數(shù)，畫出校正后系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性，并用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。故其開環(huán)傳函應(yīng)有以下形式 　　 (2分)由圖可知：處的縱坐標為40dB, 則, 得 (2分) （2分）故系統(tǒng)的開環(huán)傳函為 （2分）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 （1分）開環(huán)幅頻特性 （1分）開環(huán)相頻特性： （1分）求系統(tǒng)的相角裕度： 求幅值穿越頻率，令 得（3分） （2分） （2分）對最小相位系統(tǒng) 臨界穩(wěn)定（4分）可以采用以下措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度：增加串聯(lián)超前校正裝置；增加串聯(lián)滯后校正裝置；增加串聯(lián)滯后超前校正裝置；增加開環(huán)零點；增加PI或PD或PID控制器；在積分環(huán)節(jié)外加單位負反饋。（6分）(1)系統(tǒng)超調(diào)只與阻尼系數(shù)有關(guān)，而與時間常數(shù)T無關(guān)，增大，超調(diào)減?。唬?分）(2)當時間常數(shù)T一定，阻尼系數(shù)增大，調(diào)整時間減小，即暫態(tài)過程縮短；峰值時間增加，即初始響應(yīng)速度變慢； （2分）(3)當阻尼系數(shù)一定，時間常數(shù)T增大，調(diào)整時間增加，即暫態(tài)過程變長；峰值時間增加，即初始響應(yīng)速度也變慢。 判斷穩(wěn)定性：開環(huán)傳函無右半平面的極點，則，極坐標圖不包圍（－1，j0）點，則根據(jù)奈氏判據(jù)，Z＝P－2N＝0 系統(tǒng)穩(wěn)定。（4分）要使　必須　，即要大于5?！　【C合穩(wěn)態(tài)誤差和穩(wěn)定性要求。系統(tǒng)絕對穩(wěn)定。系統(tǒng)阻尼比隨著由零逐漸增大而增加。系統(tǒng)響應(yīng)為單調(diào)變化過程。（1分）當　時，極坐標圖順時針方向包圍（－1，j0）點一圈?！　　　　　　　　×?、(16分)解：從開環(huán)波特圖可知，系統(tǒng)具有比例環(huán)節(jié)、兩個積分環(huán)節(jié)、一個一階微分環(huán)節(jié)和一個慣性環(huán)節(jié)。?。?分）試題四答案一、填空題(每空1分，共15分)穩(wěn)定性 快速性 準確性 穩(wěn)定性2； 微分方程 傳遞函數(shù) （或結(jié)構(gòu)圖 信號流圖）（任意兩個均可）勞思判據(jù) 根軌跡 奈奎斯特判據(jù) 5； S右半平面不存在系統(tǒng)的開環(huán)極點及開環(huán)零點二、判斷選擇題(每題2分，共 20分)A　 B　 D 　C　　C　　B　　A　C C　　D三、(8分)寫出下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)（結(jié)構(gòu)圖化簡，梅遜公式均可）。單位反饋系統(tǒng)在d1（臨界阻尼點）對應(yīng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為，?。?分）五、求系統(tǒng)的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間。故其開環(huán)傳函應(yīng)有以下形式　　　 (5分)校正后的開環(huán)傳遞函數(shù)為　　　　 (4分)用勞思判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程是　?。?分）構(gòu)造勞斯表如下 首列均大于0，故校正后的系統(tǒng)穩(wěn)定。二、已知質(zhì)量彈簧阻尼器系統(tǒng)如圖(a)所示，其中質(zhì)量為m公斤，彈簧系數(shù)為k牛頓/米，阻尼器系數(shù)為牛頓秒/米，當物體受F = 10牛頓的恒力作用時，其位移y(t)的的變化如圖(b)所示。1） 計算系統(tǒng)對階躍信號、斜坡信號和加速度信號的穩(wěn)態(tài)精度。根據(jù)超調(diào)量和相位裕量的計算公式可以得出結(jié)論。A） 單獨作用時，由系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)知，系統(tǒng)的開環(huán)增益，所以系統(tǒng)對的穩(wěn)態(tài)誤差為：N(s)C(s)B） 單獨作用時，系統(tǒng)的方塊圖為系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：頻率特性為：當系統(tǒng)作用為時，所以系統(tǒng)的輸出為：所以系統(tǒng)的誤差為：四、解：1）開環(huán)傳遞函數(shù)因為是“II”型系統(tǒng)所以對階躍信號、斜坡信號的穩(wěn)態(tài)誤差為0；而加速度誤差系數(shù)為：因而對單位加速度信號穩(wěn)態(tài)誤差為2）所以五、解：1） 系統(tǒng)為I型系統(tǒng)，所以可以求得令,得2）加入串聯(lián)校正后，開環(huán)傳遞函數(shù)為求得41