自动控制原理课程设计题目1.docx

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1、自动控制原理课程设计题目1 自动控制原理课程设计题目及要求 一、单位负反馈随动系统的开环传递函数为 ) 101.0)(11.0()(+= s s s K s G k 1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定 2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。 3、设计系统的串联校正装置，使系统达到下列指标 （1）静态速度误差系数K v 100s -1； （2）相位裕量30 （3）幅频特性曲线中穿越频率c 45rad/s 。 4、给出校正装置的传递函数。 5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率c 、相位裕量、相角穿越频率g 和幅值裕量K g 。 6

2、、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 二、设单位负反馈随动系统固有部分的传递函数为 ) 2)(1()(+= s s s K s G k 1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定。 2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。 3、设计系统的串联校正装置，使系统达到下列指标： （1）静态速度误差系数K v 5s -1； （2）相位裕量40 （3）幅值裕量K g 10dB 。 4、给出校正装置的传递函数。 5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率c 、相位裕量、相

3、角穿越频率g 和幅值裕量K g 。 6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 三、设单位负反馈系统的开环传递函数为 ) 2(4 )(+= s s s G k 1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。 2、设计系统的串联校正装置，要求校正后的系统满足指标： 闭环系统主导极点满足n 4rad/s 和0.5。 3、给出校正装置的传递函数。 4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率c 、相位裕量、相角穿越频率g 和幅值裕量Kg 。 5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图

4、，并进行分析。 6、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 四、设单位负反馈系统的开环传递函数为 ) 2)(1(06 .1)(+= s s s s G k 1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。 2、设计系统的串联校正装置，要求校正后的系统满足指标： （1）静态速度误差系数K v 5s -1； （2）维持原系统的闭环主导极点基本不变。 3、给出校正装置的传递函数。 4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率c 、相位裕量、相角穿越频率g 和幅值裕量Kg 。 5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 6、应用所学的知

5、识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 五、单位负反馈随动系统的开环传递函数为 ) 125.0)(11.0()(+= s s s K s G k 1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定 2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。 3、设计系统的串联校正装置，使系统达到下列指标 （1）静态速度误差系数K v 4s -1； （2）相位裕量40 （3）幅值裕量K g 12dB 。 4、给出校正装置的传递函数。 5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率c 、相位裕量、相角穿越频率g 和幅值裕量K g 。 6、分别画出系统校正前、后的开环系统的

6、奈奎斯特图，并进行分析。 7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 六、单位负反馈随动系统的开环传递函数为 ) 101.0)(11.0()(+= s s s K s G k 1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定 2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。 3、设计系统的串联滞后超前校正装置，使系统达到下列指标 （1）静态速度误差系数K v 100s -1； （2）相位裕量40 （3）幅频特性曲线中穿越频率c 20rad/s 。 4、给出校正装置的传递函数。 5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率c 、相位裕量、相角穿

7、越频率g 和幅值裕量K g 。 6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 七、已知串联校正单位负反馈系统的对象和校正装置的传递函数分别为 ) 5)(1()(+= s s s K s G p ， c c c c p s z s K s G +=)( 校正装置在零点和极点可取如下数值：（1）75.0-=-c z ，5.7-=-c p ；（2）1-=-c z ， 10-=-c p ；（3）5.1-=-c z ，15-=-c p 。若保证闭环主导极点满足0.45，试分别 对三种情况设计Kc ，并比较它们的闭环极点位置、静

8、态速度误差系数和时间响应快速性。 1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。 2、分别对三种情况设计Kc ，使校正后的系统满足指标： 闭环系统主导极点满足0.45。 3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图和根轨迹示意图。 4、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 5、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 八、设单位负反馈随动系统固有部分的传递函数为 ) 2(4)(+= s s K s G k 1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定。 2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。 3、设计系统的串联校正装置，使系统达到下

9、列指标： （1）静态速度误差系数K v 20s -1； （2）相位裕量50 （3）幅值裕量K g 10dB 。 4、给出校正装置的传递函数。 5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率c 、相位裕量、相角穿越频率g 和幅值裕量K g 。 6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 九、设单位负反馈系统的开环传递函数为 ) 5.0(4 )(+= s s s G k 1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。 2、设计系统的串联校正装置，要求校正后的系统满足指标： （1）静态速度误

10、差系数K v 50s -1； （2）闭环主导极点满足n 5rad/s 和0.5。 3、给出校正装置的传递函数。 4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率c 、相 位裕量、相角穿越频率g 和幅值裕量Kg 。 5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 6、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 自动控制原理课程设计题目（08050541X ） 十、单位负反馈随动系统的开环传递函数为（ksm1） ) 1s 001.0)(1s .1.0(s K )s (G 0+= 1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定 2、画出未校正

11、系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。 3、设计系统的校正装置，使系统达到下列指标 （1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差0.001 （2）超调量Mp45, 幅值定裕度Gm20。 4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。 5、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的剪切频率Wcp 和-穿频率Wcg 。 6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 7、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。 8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 十一、设单位反馈随动系

12、统固有部分的传递函数为（ksm2） ) 20s )(5s )(4s (s ) 10s (160)s (G 0+= 1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定。 2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。 3、设计系统的校正装置，使系统达到下列指标： （1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差系数Kv=500 （2）超调量Mp20, 幅值定裕度Gm30。 4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。 5、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的剪切频率Wcp 和-穿频率Wcg 。 7、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性

13、环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。 8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 十二、一个位置随动系统如图所示（ksm3） 其中，自整角机、相敏放大1 007.0525.1)(1+?= s s G ，可控硅功率放大100167.040 )(2+=s s G ， 执行电机1 9.00063.098.23)(2 3+=s s s G ，减速器s s G 1 .0)(4=。 1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定。 2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。 3、对系统进行超前-滞后串联校正。要求校正后的系统满足指标： （1）幅值稳定裕度Gm18，相角稳

14、定裕度Pm35o （2）系统对阶跃响应的超调量Mp20，相角稳定裕度Pm45o 4、计算校正后系统的剪切频率Wcp 和-穿频率Wcg 。 5、给出校正装置的传递函数。 7、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。 8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 十四、（9题）教材P320：6-24；6-25；6-26；P309：例6-7；6-8；6-9；P278：例6-1；6-2；6-3； 十五、单位负反馈随动系统的开环传递函数为（ksm5） ) 16s )(8s (s 256 )s (G 0

15、+= 位置随动系统 1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定。 2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。 3、对系统进行串联校正。要求校正后的系统满足指标： （1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差20，相角稳定裕度Pm45o 4、计算校正后系统的剪切频率Wcp 和-穿频率Wcg 。 5、给出校正装置的传递函数。 7、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。 8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 十六、一个位置随动系统如图所示（ksm6） 其中，自整角机、相敏

16、放大1 007.0525.1)(1+?= s s G ，可控硅功率放大100167.040 )(2+=s s G ， 执行电机1s 007.098.23)s (G 3+=，拖动系统19.01)(4+=s s G ，减速器s s G 1 .0)(5=。 1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定。 2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标： （1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数Kv=600s -1 （2）相角稳定裕度Pm40o , 幅值稳定裕度Gm15。 （3）系统对阶跃响应的超调量Mp 45o , 幅值稳定裕度Gm12。 （3）系统对阶跃响应的超调量Mp 35o ,

17、幅值稳定裕度Gm12。 （3）超调量Mp15。 （3）在阶跃信号作用下，系统超调量Mp40o , 幅值稳定裕度Gm13。 （2）在阶跃信号作用下，系统超调量Mp50o ，幅值稳定裕度Gm15。 （3）超调量Mp60o ，幅值稳定裕度Gm20。 （2）超调量Mp25。 （3）在阶跃信号作用下，系统超调量Mp15%，调节时间Ts0.5 4、给出校正装置的传递函数。 5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 6、分别画出系统校正前、后的的根轨迹图。 7、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影

18、响。 8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 24、. 已知广义被控对象:) 1(1 1)(+-=-s s s e s G Ts , 给定T=1s 针对单位斜坡输入设计最小拍有纹波控制系统。 解：由已知条件，被控对象含有一个积分环节，有能力产生单位斜坡响应。求广义对象脉冲传递函数为 ) 368.01)(1()718.01(368.0 1111)1()1()1(1)1( )1(11)()(1111111211121 -+= ?-+-=?+-=? ? ? ?+-=z z z z z e z z z z s s Z z s s s e Z s G Z z G Ts 可以看出，G(

19、z)的零点为-0.718(单位圆内)、极点为1(单位圆上)、0.368(单位圆内)，故u=0,v=0(单位圆上除外),m=1。根据稳定性要求，G(z)中z=1的极点应包含在e (z)的零点中，由于系统针对等速输入进行设计，故p=2。为满足准确性条件另有e (z)=(1-z -1)2F 1(z),显然准确性条件中已满足了稳定性要求，于是可设 )()(1101-+=z c c z z 2)1(1 )1(110=+=+=c c c c 解得 1,210 -=c c 。 闭环脉冲传递函数为 2 12111) 1()(1)(2)2()(-=-=-=-=z z z z z z z z e 则 ) 718.

20、01)(1() 368.01)(5.01(435.5)()()()(1 111-+-=z z z z z G z z z D e 1 1223412 ()()()(2)234(1) z Y z R z z z z z z z z -=-=+ - 25、.计算机控制系统如图所示，对象的传递函数2 () (0.51) G s s s = +,采样周期T =0.5s,系统输入为单位速度函数， 试设计有限拍调节器D(z). G (z) 解： 2124()(1)(0.51)(1)Ts Ts e HG Z Z Z e s s s s s -?-=-?+? 124(1)(1)z Z s s - ? ?=-?

21、 +? 1 2211(1)2z Z s s s -?=-+?+? 11 12121211 (1)(1)(1)(1)T Tz z z z e z -?=-+? -? 1110.368(10.718)(1)(10.368) Z Z Z -+= - 由于r(t)=t,查表得 12()(1)c G z z -=- 求得的控制器的脉冲传递函数 1111() 5.435(10.5)(10.368)()()()(1)(10.718) c e G Z Z Z D Z HG Z G Z Z Z -= -+ 3. 已知某连续控制器的传递函数为 ()2 2 2 2n n n D s s s =+ 试用双线性变换法求出相应的数字控制器的脉冲传递函数 D （z ） ， 并给出控制器的差分形式。其中 T = 1 s 。 解：令 控制器的差分形式为 26、单位速度反馈线性离散系统如图所示，设被控对象的传递函数为010 () (0.11) G s s s = +，采样周期T 0.1s ，试 设计单位速度输入时最少拍系统的数字控制器D （z ）。 答：求G （z ）。 ()()01*2 101() ()(1)0.11Ts e G s G z z Z z s s s -?-?=-=+? ()()1 2110 10.11z z s s -?-?+?