【正文】 　　　　 ，超前校正網(wǎng)絡(luò)為　　　　　　　　　校正后的總開(kāi)環(huán)傳函為：　　?。?分）（7）校驗(yàn)性能指標(biāo)　相角裕度　　由于校正后的相角始終大于－180o，故幅值裕度為無(wú)窮大?！》显O(shè)計(jì)性能指標(biāo)要求?！。?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(zhǔn)確性 穩(wěn)定性2； 微分方程 傳遞函數(shù) （或結(jié)構(gòu)圖 信號(hào)流圖）（任意兩個(gè)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(kāi)環(huán)極點(diǎn)及開(kāi)環(huán)零點(diǎn)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(xiě)出下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)（結(jié)構(gòu)圖化簡(jiǎn)，梅遜公式均可）。解：傳遞函數(shù)G(s):根據(jù)梅遜公式 （2分）3條回路:,， （1分）1對(duì)互不接觸回路: （1分）（2分）1條前向通道: （2分）（2分）四、(共15分)寫(xiě)出該系統(tǒng)以根軌跡增益K*為變量的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)；（7分）求出分離點(diǎn)坐標(biāo)，并寫(xiě)出該系統(tǒng)臨界阻尼時(shí)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。（8分）解：由圖可以看出，系統(tǒng)有1個(gè)開(kāi)環(huán)零點(diǎn)為：1（1分）；有2個(gè)開(kāi)環(huán)極點(diǎn)為：0、2（1分），而且為零度根軌跡。由此可得以根軌跡增益K*為變量的開(kāi)環(huán)傳函　 （5分）求分離點(diǎn)坐標(biāo)，得　 （2分）分別對(duì)應(yīng)的根軌跡增益為　 （2分）分離點(diǎn)d1為臨界阻尼點(diǎn)，d2為不穩(wěn)定點(diǎn)。單位反饋系統(tǒng)在d1（臨界阻尼點(diǎn)）對(duì)應(yīng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為，　（4分）五、求系統(tǒng)的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間。（12分）解：由圖可得系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳函為： （2分）因?yàn)樵撓到y(tǒng)為單位負(fù)反饋系統(tǒng)，則系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為， （2分）與二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)形式 比較，有 （2分）解得 （2分）所以 （2分） （2分）或，六、已知最小相位系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性和串聯(lián)校正裝置的對(duì)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(xiě)出原系統(tǒng)的開(kāi)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(xiě)出校正裝置的傳遞函數(shù)；（5分） 寫(xiě)出校正后的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，畫(huà)出校正后系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性，并用勞思判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（15分）解：從開(kāi)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(kāi)環(huán)傳函應(yīng)有以下形式　　　　 (2分)由圖可知：處的縱坐標(biāo)為40dB, 則,　得　 (2分)故原系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳函為 （2分）求原系統(tǒng)的相角裕度：由題知原系統(tǒng)的幅值穿越頻率為 （1分） （1分）對(duì)最小相位系統(tǒng)不穩(wěn)定從開(kāi)環(huán)波特圖可知，校正裝置一個(gè)慣性環(huán)節(jié)、一個(gè)微分環(huán)節(jié)，為滯后校正裝置。故其開(kāi)環(huán)傳函應(yīng)有以下形式　　　 (5分)校正后的開(kāi)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?！。?分）畫(huà)出校正后系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性L(w)2040402040w2010160起始斜率:20dB/dec(一個(gè)積分環(huán)節(jié)) （1分）轉(zhuǎn)折頻率:(慣性環(huán)節(jié)), (一階微分環(huán)節(jié)), (慣性環(huán)節(jié)), (慣性環(huán)節(jié)) （4分）自動(dòng)控制原理模擬試題3一、簡(jiǎn)答題：（合計(jì)20分, 共4個(gè)小題，每題5分）1. 如果一個(gè)控制系統(tǒng)的阻尼比比較小，請(qǐng)從時(shí)域指標(biāo)和頻域指標(biāo)兩方面說(shuō)明該系統(tǒng)會(huì)有什么樣的表現(xiàn)？并解釋原因。2. 大多數(shù)情況下，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通常要求開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線在穿越頻率處的斜率為多少？為什么？3. 簡(jiǎn)要畫(huà)出二階系統(tǒng)特征根的位置與響應(yīng)曲線之間的關(guān)系。4. 用根軌跡分別說(shuō)明，對(duì)于典型的二階系統(tǒng)增加一個(gè)開(kāi)環(huán)零點(diǎn)和增加一個(gè)開(kāi)環(huán)極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)根軌跡走向的影響。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(dāng)物體受F = 10牛頓的恒力作用時(shí)，其位移y(t)的的變化如圖(b)所示。求、和的值。(合計(jì)20分)圖(a) 圖(b)三、已知一控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如下，（合計(jì)20分, 共2個(gè)小題，每題10分）1） 確定該系統(tǒng)在輸入信號(hào)下的時(shí)域性能指標(biāo)：超調(diào)量，調(diào)節(jié)時(shí)間和峰值時(shí)間；2） 當(dāng)時(shí)，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。R(s)N(s)C(s)四、已知最小相位系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性漸近線如圖所示，位于兩個(gè)交接頻率的幾何中心。1） 計(jì)算系統(tǒng)對(duì)階躍信號(hào)、斜坡信號(hào)和加速度信號(hào)的穩(wěn)態(tài)精度。2） 計(jì)算超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間。（合計(jì)20分, 共2個(gè)小題，每題10分）L(w)/dBw (rad/s)4020401502020wc[,]五、某火炮指揮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示，系統(tǒng)最大輸出速度為2 r/min，輸出位置的容許誤差小于，求：1） 確定滿足上述指標(biāo)的最小K值，計(jì)算該K值下的相位裕量和幅值裕量；2） 前向通路中串聯(lián)超前校正網(wǎng)絡(luò)，試計(jì)算相位裕量。（合計(jì)20分, 共2個(gè)小題，每題10分）自動(dòng)控制原理模擬試題3答案答案一、 簡(jiǎn)答題1． 如果二階控制系統(tǒng)阻尼比小，會(huì)影響時(shí)域指標(biāo)中的超調(diào)量和頻域指標(biāo)中的相位裕量。根據(jù)超調(diào)量和相位裕量的計(jì)算公式可以得出結(jié)論。2． 斜率為十倍頻程?？梢员ＷC相位裕量在之間。3．4． 二、系統(tǒng)的微分方程為 ：系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 ：因此 利用拉普拉斯終值定理及圖上的穩(wěn)態(tài)值可得：所以 10/ k= ，從而求得k = N/m由系統(tǒng)得響應(yīng)曲線可知，系統(tǒng)得超調(diào)量為，由二階系統(tǒng)性能指標(biāo)的計(jì)算公式 解得 由響應(yīng)曲線得，峰值時(shí)間為3s，所以由解得 由系統(tǒng)特征方城可知 所以 三、1）系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為： 系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為比較 二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)形式，可得而，所以2）由題意知，該系統(tǒng)是個(gè)線性系統(tǒng)，滿足疊加原理，故可以分別求取，和分別作用于系統(tǒng)時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差和，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差就等于。A） 單獨(dú)作用時(shí)，由系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)知，系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益，所以系統(tǒng)對(duì)的穩(wěn)態(tài)誤差為：N(s)C(s)B） 單獨(dú)作用時(shí)，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(dāng)系統(tǒng)作用為時(shí)，所以系統(tǒng)的輸出為：所以系統(tǒng)的誤差為：四、解：1）開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)因?yàn)槭恰癐I”型系統(tǒng)所以對(duì)階躍信號(hào)、斜坡信號(hào)的穩(wěn)態(tài)誤差為0；而加速度誤差系數(shù)為：因而對(duì)單位加速度信號(hào)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(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為求得41