控制工程试卷(合工大)【精选文档】.doc
控制工程试卷(合工大)
控制工程试卷(合工大)
控制工程试卷(合工大)
填空(8、9、10小题每空2分，其它每空1分，共20分)
1．控制系统的基本要求为 ___稳定性__、快速性和准确性.
2．系统的相对稳定性可以用___幅值裕量____及____相位裕量___来定量表征.
系统稳定与否，只与_系统本身的结构和参数_有关，与__输入__无关。
4．所谓传递函数就是在__零初始__条件下，__系统输出函数与输入函数_拉氏变换之比。
5．系统稳定的充要条件为_系统特征方程的根全部具有负实部（或闭环极点都位于S平面左半平面）;
6．二阶系统性能指标中,超调量只与_阻尼比ξ_有关，因此的大小直接反映了系统的_相对稳定性（或相对平稳性）性。
7、某最小相位系统的相频特性为，开环增益为K，则该系统的开环传递函数为.
8、已知系统的开环NYQUIST图如下图所示，则图中相应闭环系统不稳定的是B。
系统①系统②系统③
系统①B、系统②C、系统③D、都不稳定
9、某单位反馈系统的开环传递函数为，则闭环系统的幅频特性为
,相频特性为。
二、计算与分析（共80分)
1、分析图1所示电路，写出以为输入，为输出的微分方程及传递函数。(10分）
计算与分析
计算与分析题图1
-
+
图1-b-+解:将图1
图1-b
-
+
，
即
化简得传递函数：
进行拉氏反变换即可得以为输入,为输出的微分方程：
2、已知系统结构如图2所示，试求传递函数C(S）/R（S)及E（S)/R(S)。(12分）
（提示:化简到只剩一个反馈回路再求E（S)/R（S）)
R
R(s)
1/R
-
计算与分析题图2
1/CS
1/R
1/CS
-
-
C(s)
E(s)
+
+
+
A
B
R(s)1/R-图2-a1/CS1/R1/CS
R(s)
1/R
-
图2-a
1/CS
1/R
1/CS
-
-
C(s)
E(s)
+
+
+
CS
A
B
`
再化简图2—a,得：
R(s)
R(s)
1/R
-
图2-b
1/CS
1/(RCS+1)
-
C(s)
E(s)
+
+
CS
R(s)1/R
R(s)
1/R
-
图2-c
1/CS
1/(RCS+1)
-
C(s)
E(s)
+
+
CS
RCS+1
R(s)
R(s)
-
图2-d
1/RCS(RCS+2)
C(s)
E(s)
+
RCS+1
继续化简得：
根据图2-d可得：
用其它方法及梅逊公式也可。
3、已知某二阶系统的单位阶跃响应曲线如下图3所示，求此二阶系统的传递函数。（6分）
2
2
2.18
Xc(t)
t(s)
tp
0.8
计算与分析题
计算与分析题图3
解：由图可知
得
因为稳态值为2，所以
已知系统结构图如图4所示，试求:（共18分）
（1）系统的开环传递函数及偏差传递函数；（6分)；
（2）当k=10,系统阻尼比＝0.6时，试确定kf和作用下的系统稳态误差；(6分）
(3）当时，欲保持＝0.6和稳态误差ess=0。2，试确定kf和k.（6分）
R
R(s)
C(s)
k
-
-
kfs
+
+
E(s)
计算与分析题图4
（1）由结构图直接可得：
（2)
对比二阶系统的传递函数标准形式有：
代入后得:
又由终值定理知系统稳态误差：
也可以根据开环传递函数的型次为I型及输入信号类型为单位斜坡t可知
（3)参考前面两解答过程有：
代入计算得:
5、设某控制系统方框图如图5所示.（12）
(1)试确定使系统稳定的K值范围.（8分)
(2）若使系统特征方程的根均位于S=—1垂线左侧，试确定K值范围。(4分）
R(s)
R(s)
+
_
C(s)
计算与分析题
计算与分析题图5
解：（1）系统闭环传递函数为：
闭环系统特征方程：D（S）=
列劳斯表:
1 80
要使系统稳定，则第一列元素全为正值，即
解得使系统稳定的值范围：
（2）在闭环系统特征方程中，令，则有：
列劳斯表:
1 47
15
令第一列值全为正：
最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如图6所示：(22分)
(提示：先用符号代替进行化简,最后代入具体值进行计算）
(1)分析并写出该系统的开环传递函数;（6分）
(2）作开环传递函数的Nyquist图，并在Ny