2022年自动控制理论_习题集.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 自动掌握理论课程习题集 C. 01 D. 0 1自动掌握理论课程习题集 7. 当(B )时,输出 Ct等幅自由振荡,称为无阻尼振荡;A. =1 B. =0 一、单项题C. 00.528 3K236K40K2+6K-4=0 解得系统稳固的2 将 K=0.528 和 s=j 代入特点方程,由实部和虚部得到两个方程:s Hs s369 - j3-3*0.528 2+j2.528 +4=0 ,3*0.528 2-4=0 R s 4s由实部解得 =1.59 2 频率特性为37. 已知系统闭环特点方程式为2s 4+s 3+3s 2+5s+10=0, 试判定

2、系统的稳固js sjj369 性;列劳斯表如下:4 j36. 设系统闭环特点方程式为s 3+3Ks2+K+2s+4=0,试:4 s2 3 10 3 s1 5 1 确定系统稳固时参数K 的取值范畴;2 s-7 10 2 确定临界稳固时系统等幅振荡的频率;1 s45/7 0 1由特点多项式Ds= s3+3Ks2+K+2s+4 列劳斯表如下:0 s10 第 页 共 23 页名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 表中数值部分第一列符号不同,系统不稳固;2 n自动掌握理论课程习题集1 s14.K0s Cs ss2. 64K.03

3、8. 系统如下列图,求其阻尼比、上升时间、调剂时间;R s 6 0 .1 s1 2.64K求系统稳固时K 的取值范畴;特点多项式为Rs 25Cs - s s5Ds s s6s1026.4Ks316s260s26单位负反馈下,设Gs Ns Routh:s3160Ds K36. 36s21626. 4K就闭环传递函数为1 s96026. 4K0s DNs s 16s Ns0K026.4K对于此题0K36 .36s s s25252 s2525s222sn5 5 sn40.已知单位反馈系统的开环传递函数为即有n 2=25 , 2n=5 Gs s0 .1 sK0 .2s1解得n=5, =0.5 1 代

4、入公式,得试确定系统稳固时K 的取值范畴;rt.0484秒st31 .2 秒闭环传递函数的分母为特点多项式:Ds=s0.1s+10.2s+1+Kdn即50Ds=s 3+15s 2+50s+50K其中=cos-1列劳斯表如下:39. 已知系统的闭环传递函数为第 页 共 23 页名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - s31 50 自动掌握理论课程习题集Gs s s1 Ks1 1s215 50K 10001s5015-k/15 0 最左端直线 或延长线 在 等于 1 时的分贝值是201gK ,即 201gK= 80 s050

5、K 0 就K= 10000 由于数值部分第一列符号相同时系统才稳固,2 Gs Gs Gcsss110000 601 1 s1000s1s1得 K 范畴为0K0,就系统不稳固;0001 100 1000 a Z=P-2R =0-0=0 , 系统稳固;b Z=P-2R =0-0=0 , 系统稳固;c Z=P-2R =0-2-1=2 , 系统不稳固;d Z=P-2R =0-0=0 , 系统稳固;-60 1 由图,可写出第 页 共 23 页名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 43. 将系统的传递函数为s .0101 ,试自动

6、掌握理论课程习题集数值上等于KLdB01 s40-20dB/dec1 绘制其渐近对数幅频特性曲线;202 求截止频率c;00.1 -4010 1/ ,即 10=1 绘出开环对数幅频特性渐近线如下图所示;-20LdB 1 由图得-20 Gss s/K11 20 100 0.1 c最左端直线 或延长线 与零分贝线的交点频率,-40 K1/2 由图中 10 倍频程下降了20dB,可直接看出:一个积分环节,v=1 就K= 10 Gss101c=10 10s44. 设最小相位系统的开环对数幅频曲线如下列图,要求:1 写出系统的开环传递函数;2 因 c位于 =0.1 和 =10 的中点,有c0 1.101

7、2 运算相角裕度;45.180 -90 -arctg10 c90 -arctg10 =5.71Gcs对单位反馈系统原有的开环传递函数G0s和串联校正装置数幅频渐近曲线如图,试写出校正后系统的开环传递函数表达式;第 页 共 23 页名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - LdB 0 j20 自动掌握理论课程习题集A由NA 4 M4N1-20 LGAAA 4A从 0,N1变化范畴00.1 10 A 10 -40 -20 LGc j绘幅相曲线和负倒描述函数曲线如下:由图得传递函数为:1 -1/NA G0s s 020. 1

8、sGcs 0. 1 s1Gj s校正后系统的开环传递函数为:Gs G 0s Gcs s2s1 1 s求振荡频率和振幅;由图知存在自振;j2023210第 11 页,共 23 页Gjjj1020 .1 s122j46. 分析下面非线性系统是否存在自振?如存在,在自振点GjN1,得已知非线性环节的描述函数为: A NA 4M42,AA10A102,A2 . 1222.122 的自振荡;4331 2 ,振幅为因此,系统存在频率为- -1 s 1 s2 名师归纳总结 第 页 共 23 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 47.设图示系统采样周期为自动掌握理论课

9、程习题集T,rt=1t;试求该采样系统的输出Cz表示式;Rs s22s55Cs 48. 将下图所示非线性系统简化成环节串联的典型结构图形式,并写出线性部分的传递函数;依据奈氏判据(Z=P-2R;Z=0 时稳固)可得:e 稳固49. 各非线性系统的Gj 曲线和 -1/NX曲线如图 a、b、c、d所a 稳固;b 不稳固; c 稳固;d 稳固;三、作图题示,试判定各闭环系统是否稳固及是否有自振;j j Gjj j 51.已知单位负反馈系统开环传递函数Gs K 10. 5s ,s 1s -1/NX 0 Gj 0 0 -1/ NX 0 1 绘制闭环根轨迹;2 确定使闭环系统阶跃响应无超调的K 值范畴;G

10、j -1/NX -1/NX Gjd1 由开环传递函数绘根轨迹如下图;abc页 共 23 页未注明者, p=0 0050. 试判定图中各闭环系统的稳固性;第 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - d2-2 -1 d1j自动掌握理论课程习题集Gs s sK*53.某单位负反馈系统的开环传递函数为,试1 s20 1 画出概略根轨迹(分别点d =-0.42);Ks5 3,绘制K 从 02 确定系统稳固时K *的取值范畴;54.已知系统开环传递函数为Gs Hs s s2s到的闭环根轨迹,确定分别点坐标、渐近线方程,判定闭环系统

11、稳定性;分别点的坐标d 可由方程:55.已知单位负反馈系统开环传递函数为Gs s 2 sKs2,试2n1m11111 绘制闭环系统概略根轨迹;i1dp ii1dz idd1d22 确定使系统稳固的K 的取值范畴;解得d1=-0.586, d2=-3.414 2 将 s=d 1、s= d2 分别代入根轨迹方程Gs= 1 求 K 值:由G d1K 110 . 5 d11,得 K=11.656;d1d1由G d2K 10 5.d21,得 K=0.34 d2 1d2答案第 13 页,共 23 页闭环根位于实轴上时阶跃响应无超调, 综合得 K 取值范畴:K11.656, K0.34 52. 已知 GsH

12、s=s Ks5 3,绘制K 从 0 到的闭环根轨迹,二、运算题 1 s2s26.两个回路,无互不接触的回路:确定分别点坐标、渐近线方程,判定闭环系统稳固性;第 页 共 23 页名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - L 1G2H2,L2G 1 G 2H1H11自动掌握理论课程习题集111L 1G 1 G 3H,就:无互不接触的回路,就:1La1G 2H2G 1 G 2H11L 11G 1 G 3H对 Cs/Rs,前向通路有两条:对 Cs/Rs,前向通路有两条:P 1G 1G2;没有与之不接触的回路:1P 1G2 G3;没有与之不接触的回路:P

13、2G 3 G2;没有与之不接触的回路:21P 2G1G3;没有与之不接触的回路:12带入梅逊公式公式得:带入梅逊公式公式得:Cs 121P kk1G 1 G 2G 2G 3H1Cs 121P kkG2G3G 1G 3R s kG2H2G 1 G 2R sk1G 1 G3H22对 Es/Rs,前向通路有两条:对 Es/Rs,前向通路有两条:P 11;有一不接触的回路:11G21P1;没有不接触的回路:11P 2G2 G3H1;没有与之不接触的回路:P 2G2 G3H1;没有与之不接触的回路:2带入梅逊公式公式得:带入梅逊公式公式得:Es 1k21P kk1G 2G2G 2G 3H1Es121P

14、kk1G2 G3HR s 1G 2H2G 1 G2H1R sk1G 1 G 3H第 14 页,共 23 页27. 一个回路:28.三个回路:第 页 共 23 页名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - L1G2H2,L2G 1G2H2,L3G2G 3H12H2自动掌握理论课程习题集s Cs 1G s R s Gs 第 15 页,共 23 页无互不接触的回路,就:251La1G 2H2G 2G 3H1G 1 G 2H2s s6 251s 256 s 26s25前向通路有两条:sP 1G 1 G2 G3;没有与之不接触的回路:1130.p 11G 1

15、,G 2;1p 2,121G 1P 2G4;与全部回路不接触:2G 1 G 21带入梅逊公式公式得:Cs1G 1G 1 G2Gs 121P kk1G 2H2G 1G2 G3G 1 GG4R s1G 1G2kG 2G 3H1Es 1G 212G2Gs Cs R s1G 1G21G 1G 2Es 31.由图中给出的阶跃响应性能指标,先确定二阶系统参数,再求传10递函数;29.2 .51s s105.s%30 %0 . 3e/12100 %101 s s12lneln0 .31 .2,2525s s1 5 ss s6 0 . 36第 页 共 23 页名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - ptdn12.01 秒1130自动掌握理论课程习题集1 2sUs 12 U由题知输入为单位阶跃信号,就:R s 1sn31 .4231 . 433 . 6 秒1系统的传递函数为:s Cs2 s2s21.0934Rs 3s s 222s2 ns 211302 求系统阻尼比n24 . 2 sn与二阶系统标准形式比较:32.由题目知输入为单位脉冲信号,其拉斯变换为Rs=1 ;2s s 22ns2输出的拉斯变换为:nCs=L gt n就系统的传递函数为

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