自动控制原理总复习资料(完美)
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一、单选题(共20题,40分)1、在伯德图中反映系统抗高频干扰能力的是( )(2.0)A、低频段B、中频段C、高频段D、无法反应正确答案: C2、设单位负反馈控制系统的开环传递函数G(s)=,其中K>0,a>0,则闭环控制系统的稳定性与()o(2.0)A、K值的大小有关B、a值的大小有关C、a和K值的大小有关D、a和K值的大小无关正确答案: D3、关于线性系统稳态误差,正确的说法是:( )(2.0)A、一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差B、C、增大系统开环增益K可以减小稳态误差D、增加积分环节可以消除稳态误差,而且不会影响系统稳定性正确答案: C4、传递函数定义线性定常系统在零初始状态下系统输出拉氏变换与输入拉氏变换之()。
(2.0)A、积B、比C、和D、差正确答案: B5、下列系统中属于不稳定的系统是( )。
(2.0)A、闭环极点为的系统B、闭环特征方程为的系统C、阶跃响应为的系统D、脉冲响应为的系统正确答案: D6、系统开环对数幅频特性L(ω)中频段主要参数的大小对系统的()性能无影响。
(2.0)A、动态B、稳态C、相对稳定性D、响应的快速性正确答案: D7、设控制系统的开环传递函数为,该系统为( )(2.0)A、 0型系统B、Ⅰ型系统C、Ⅱ型系统D、Ⅲ型系统正确答案: B8、确定系统根轨迹的充要条件是()。
(2.0)A、根轨迹的模方程B、根轨迹的相方程C、根轨迹增益D、根轨迹方程的阶次正确答案: C9、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴,则系统的 ( )(2.0)A、准确度越高B、准确度越低C、响应速度越快D、响应速度越慢正确答案: D10、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的( )(2.0)A、低频段B、开环增益C、高频段D、中频段正确答案: D11、Z变换中复变量z的物理含义是什么?(2.0)A、滞后一个采样周期。
B、超前一个采样周期。
C、跟复变量s一样。
D、没有什么物理含义,就是为了计算方便。
自动控制原理复-习复习题问题1:电能变换电路的有什么特点?机械式开关为什么不适于做电能变换电路中的开关?解答:电能变换电路在输入与输出之间将电压、电流、频率、相位、相数中的一项加以变换。
电能变换电路中理想开关应满足切换时开关时间为零,使用寿命长,而机械开关不能满足这些要求。
问题2:电力电子变换电路包括哪几大类?解答:交流变直流——整流;直流变交流——逆变;直流变直流——斩波;交流变交流——交流调压、变频。
问题3:电力电子器件是如何定义和分类的?解答:电力电子器件是指可直接用于处理电能的主电路中,实现电能变换或控制的电子器件。
按照控制程度分类:不控型器件,半控型器件,全控型器件。
按驱动电路分类:电流驱动型,电压驱动型。
问题4:同处理信息的电子器件相比,电力电子器件的特点是什么?解答:特点:处理的功率大,器件处于开关状态,需要信息电子电路来控制,需要安装散热片。
问题5:使晶闸管导通的条件是什么?解答:两个条件缺一不可:(1)晶闸管阳极与阴极之间施加正向阳极电压。
(2)晶闸管门极和阴极之间必须加上适当的正向脉冲电压和电流。
问题6:维持晶闸管导通的条件是什么?怎样才能使晶闸管由导通变为关断?解答:维持晶闸管导通的条件是流过晶闸管的电流大于维持电流。
欲使之关断,只需将流过晶间管的电流减小到其维持电流以下,可采用阳极电压反向、减小阳极电压或增大回路阻抗等方式。
问题7:GTO和普通晶闸管同为PNPN结构,为什么GTO能够自关断,而普通晶闸管不能?解答:GTO能够通过门极关断的原因是其与普通晶闸管有如下区别:设计α2较大,使晶体管V2控制灵敏,易于关断GTO。
导通时α1+α2更接近1,导通时接近临界饱和,有利门极控制关断,但导通时管压降增大。
多元集成结构,使得P2基区横向电阻很小,能从门极抽出较大电流。
问题8:试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。
解答:GTR的容量中等,工作频率一般在10kHz以下,所需驱动功率较大,耐压高,电流大,开关特性好,。
自动控制原理知识点总结第一章1、自动控制:是指在无人直接参与的情况下,利用控制装置操纵受控对象,是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。
2、被控制量:在控制系统中.按规定的任务需要加以控制的物理量。
3、控制量:作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星.也称控制输入。
4、扰动量:干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量,也称扰动输入或干扰掐入。
5、反馈:通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端,与输入信号相比较。
反送到输入端的信号称为反馈信号。
6、负反馈:反馈信号与输人信号相减,其差为偏差信号。
7、负反馈控制原理:检测偏差用以消除偏差。
将系统的输出信号引回插入端,与输入信号相减,形成偏差信号。
然后根据偏差信号产生相应的控制作用,力图消除或减少偏差的过程。
8、自动控制系统的两种常用控制方式是开环控制和闭环控制。
9、开环控制:控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系特点:开环控制实施起来简单,但抗扰动能力较差,控制精度也不高。
10、闭环控制:控制装置与受控对象之间,不但有顺向作用,而且还有反向联系,既有被控量对被控过程的影响。
主要特点:抗扰动能力强,控制精度高,但存在能否正常工作,即稳定与否的问题。
11、控制系统的性能指标主要表现在:(1)、稳定性:系统的工作基础。
(2)、快速性:动态过程时间要短,振荡要轻。
(3)、准确性:稳态精度要高,误差要小。
12、实现自动控制的主要原则有:主反馈原则、补偿原则、复合控制原则。
第二章1、控制系统的数学模型有:微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性。
2、传递函数:在零初始条件下,线性定常系统输出量的拉普拉斯变换域系统输入量的拉普拉斯变换之比3、求传递函数通常有两种方法:对系统的微分方程取拉氏变换,或化简系统的动态方框图。
对于由电阻、电感、电容元件组成的电气网络,一般采用运算阻抗的方法求传递函数。
4、结构图的变换与化简化简方框图是求传递函数的常用方法。
《自动控制原理》综合复习资料一、简答题1、常见的建立数学模型的方法有哪几种?各有什么特点?2、自动控制原理中,对线性控制系统进行分析的方法有哪些?3、给出梅逊公式,及其中各参数意义。
4、举例说明什么是闭环系统?它具有什么特点?5、系统的性能指标有哪些?6、幅值裕度,相位裕度各是如何定义的?7、画出自动控制系统基本组成方框结构图?8、减小稳态误差的措施主要有?9、闭环控制系统由哪几个基本单元组成? 10、增加开环零、极点对根轨迹有什么影响?二、计算题1、已知系统输入为i u ,输出为o u ,求出传递函数)(/)()(s U s U s G i o =。
2、试简化下图所示系统方框图求其传递函数:3、已知某二阶系统的单位阶跃响应为()t te et c 10602.12.01---+=,试求:(1)系统传递函数()()s R s C (5分)(2)确定系统阻尼比ξ、无阻尼振荡频率n ω。
4、设某系统的特征方程式为0161620128223456=++++++s s s s s s判断闭环系统的稳定性,若不稳定求其不稳定特征根个数。
(利用劳斯判据)5、RC 无源网络电路图如下图所示,试列写该系统的微分方程,并求传递函数Uc(s)/Ui(s)。
6、试简化下图所示系统方框图求其传递函数:7、已知系统的结构图如所示:当0=f K 、10=a K 时,试确定系统的阻尼比ξ、固有频率n ω和单位斜坡输 入时系统的稳态误差;8、已知系统如下图所示,求系统的单位阶跃响应,并判断系统的稳定性。
9、RC 无源网络电路图如下图所示,试列写该系统的微分方程,并求传递函数Uc(s)/Uc(s)。
i uc u 1C1R2R2CX rX c10S(S+1)0.5S+1G 1G 2 G 3 H 1H 210、系统方框图如图示,试用方框图变换求取传递函数)(/)(s X s Y ;11、已知单位反馈系统的开环传递函数)3s(s 2G (s)+=且初始条件为c(0)=-1,•)0(c =0。
《自动控制原理》复习提纲(电气工程和自动化11级)第1章基本概念1.什么是自动控制?控制器?被控对象?自动控制系统?答:自动控制:在没有人的直接参与的情况下,利用控制装置使某种设备、工作机械或生产过程的某些物理量或工作状态能自动地按照预定的规律或数值运行或变化。
控制器:通常把控制的装置称为控制器。
被控对象:被控制的设备或工作机械。
自动控制系统:控制器和被控对象的总体。
2.什么是开环、闭环、复合控制?答:开环控制:指系统输出端与输入端之间不存在反馈回路,或者说系统的输出量不对系统的控制产生任何作用的控制过程。
闭环控制:指系统输出端与输入端之间存在反馈回路,或者说系统输出量直接或间接地参与了系统的控制。
复合控制:指开环和闭环控制相结合的一种控制方式,它是在闭环控制基础上再引入一条给定输入信号或扰动作用所构成的顺馈通路。
3.闭环控制是按什么原理,按什么进行控制的?答:闭环控制实际上是根据负反馈原理,按偏差量进行控制的。
4.对控制系统的基本要求是什么?答:(1)稳定性;(2)动态特性(快速);(3)稳态特性(准确)5.控制系统的分类。
答:一,按使用的数学模型分:(1)线性系统和非线性系统;(2)连续系统和离散系统;二,按给定输入信号特征分:(1)恒值系统;(2)随动系统;(3)程序控制系统第2章数学模型1.列写简单电路的微分方程。
例2-1,例2-4。
2.什么是系统的传递函数?有什么特点?答:在初始条件为零时,系统(或环节)输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换(象函数)之比,称为系统(或环节)的传递函数。
特点:(1)传递函数是一种数学模型,与系统的微分方程相对应。
(2)是系统本身的一种属性,与输入量的大小和性质无关。
(3)只适用于线性定常系统。
(4)传递函数是单变量系统描述,外部描述。
(5)传递函数是在零初始条件下定义的,不能反映在非零初始条件下系统的运动情况。
(6)一般为复变量S 的有理分式,即n ≧m。
第二章 控制系统的数学模型1、传递函数(线性系统在零初始状态,脉冲输入下的响应)2、计算系统的传递函数1)列写常微分方程,得到输入r(t)与c(t)的常微分方程,再使用拉普拉斯变换为频域形式(记得系统初始状态为零),求取)()(s R s C 。
2)一些最基本的拉普拉斯变换公式as A Ae s A At s A At sA A s R s dtt r d s Y s dtt y d atnnnn+⇔⇔⇔⇔⇔⇔-,21,,),()(),()(322 3)进行反拉普拉斯变换时,即将系统的频域表达式转换成为时域表达式,一般采用部分分式分解的方法,求其中的系数时用到了留数法,见p63例2-35。
4)系统的开环传递函数与闭环传递函数的异同,注意开环传递函数和单位负反馈系统闭环传递函数之间的数学关系。
对单位负反馈系统,即H(s)=1,开环和闭环传递函数关系)()(1)(,)(11)(s s s G s G s ΦΦ-=+=Φ。
3、结构图化简和梅逊增益公式 1)理解一些基本概念比较点,引出点,前向通路,回路2)结构图化简的基本原则:保持前向通路传递函数不变,保持回路传递函数不变3)化简规则包括:引出点的前(后)移动,比较点的前(后)移动,并联相加,串联相减,回路等效(见下图)。
4)根据信号流图使用梅逊增益公式计算传递函数步骤:(a )找出所有回路,并列写回路传递函数i L ;(b)找出所有前向通路,并列写前向通路的传递函数k P ;(c )判断是否存在互不接触的独立回路,并根据公式 (11)-⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-=∆∑∑=≠ni n j i j i i L L L 计算分母∆,其中第i 个和第j 个回路互不接触;(d )利用相同的原理计算(a )中与第k 条前向通路不接触的回路的k ∆;(e )根据梅逊增益公式∆∆∑=mk kkP 1计算系统输入到输出的传递函数)()(s R s C 。
第二章 典型习题答案课本的以下典型例题,要认真看一下,最好能试做一下。
自动控制原理总结第一章 绪 论技术术语1. 被控对象:是指要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。
2. 被控量:表征被控对象工作状态的物理参量(或状态参量),如转速、压力、温度、电压、位移等。
3. 控制器:又称调节器、控制装置,由控制元件组成,它接受指令信号,输出控制作用信号于被控对象。
4. 给定值或指令信号r(t):要求控制系统按一定规律变化的信号,是系统的输入信号。
5. 干扰信号n(t):又称扰动值,是一种对系统的被控量起破坏作用的信号。
6. 反馈信号b(t):是指被控量经测量元件检测后回馈送到系统输入端的信号。
7. 偏差信号e(t):是指给定值与被控量的差值,或指令信号与反馈信号的差值。
闭环控制的主要优点:控制精度高,抗干扰能力强。
缺点:使用的元件多,线路复杂,系统的分析和设计都比较麻烦。
对控制系统的性能要求 :稳定性 快速性 准确性稳定性和快速性反映了系统的过渡过程的性能。
准确性是衡量系统稳态精度的指标,反映了动态过程后期的性能。
第二章 控制系统的数学模型拉氏变换的定义:-0()()e d st F s f t t+∞=⎰几种典型函数的拉氏变换1.单位阶跃函数1(t)2.单位斜坡函数3.等加速函数4.指数函数e -at5.正弦函数sin ωt6.余弦函数cos ωt7.单位脉冲函数(δ函数)拉氏变换的基本法则1.线性法则2.微分法则3.积分法则1()d ()f t t F s s⎡⎤=⎣⎦⎰L4.终值定理()lim ()lim ()t s e e t sE s →∞→∞==5.位移定理00()e()sf t F s ττ--=⎡⎤⎣⎦L e ()()atf t F s a ⎡⎤=-⎣⎦L 传递函数:线性定常系统在零初始条件下,输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比称为系统(或元部件)的传递函数。
动态结构图及其等效变换 1.串联变换法则2.并联变换法则3.反馈变换法则4.比较点前移“加倒数”;比较点后移“加本身”。
总复习第一章的概念1、典型的反馈控制系统基本组成框图:2、自动控制系统基本控制方式:(1)、反馈控制方式;(2)、开环控制方式;(3)、复合控制方式。
3、基本要求的提法:可以归结为稳定性(长期稳定性)、准确性(精度)和快速性(相对稳定性)。
第二章要求:1、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法;2、牢固掌握传递函数的概念、定义和性质;3、明确传递函数与微分方程之间的关系;4、能熟练地进行结构图等效变换;5、明确结构图与信号流图之间的关系;6、熟练运用梅逊公式求系统的传递函数;例1 某一个控制系统动态结构图如下,试分别求系统的传递函数:)()(,)()(1211s R s C s R s C ,)()(,)()(2122S R S C s R s C 。
43213211243211111)()(,1)()()(G G G G G G G s R s C G G G G s G s R s C --=-=例2 某一个控制系统动态结构图如下,试分别求系统的传递函数:)()(,)()(,)()(,)()(s N S E s R s E s N s C s R s C 。
例例4、一个控制系统动态结构图如下,试求系统的传递函数。
X r5214323211)()(W W W W W W S X S X r c ++=例5 如图RLC 电路,试列写网络传递函数 U c (s)/U r (s).解: 零初始条件下取拉氏变换:例6某一个控制系统的单位阶跃响应为:t te et C --+-=221)(,试求系统的传递函数、微分方程和脉冲响应。
解:传递函数: )1)(2(23)(+++=s s s s G ,微分方程:)(2)(3)(2)(3)(22t r dt t dr t c dt t dc dtt c d +=++ 脉冲响应:t te et c 24)(--+-=例7一个控制系统的单位脉冲响应为t te et C ---=24)(,试求系统的传递函数、微分方程、单位阶跃响应。
(完整word版)自动控制原理复习提纲(整理版)《自动控制原理》课程概念性知识复习提纲详细版第一章:1.自动控制的任务(背):是在没有人直接参与下,利用控制装置操纵被控对象,使被控量等于给定值。
2.自动控制基本方式一.按给定值操纵的开环控制二.按干扰补偿的开环控制三.按偏差调节的闭环控制3.性能要求:稳快准第二章:4.微分方程的建立:课后2.55.传递函数定义(背)线性定常系统(或元件)的传递函数为在零初始条件下,系统(或元件)的输出变量拉氏变换与输入变量拉氏变换之比。
这里的零初始条件包含两方面的意思,一是指输入作用是在t=0以后才加于系统,因此输入量及其各阶导数,在t=0-时的值为零。
二是指输入信号作用于系统之间系统是静止的,即t=0-时,系统的输出量及其各阶导数为零。
这是反映控制系统的实际工作情况的,因为式(2-38)表示的是平衡工作点附近的增量方程,许多情况下传递函数是能完全反映系统的动态性能的。
6.结构图化简:课后2.14(结构图化简一道大题,梅森公式化简一道大题)复习要点7.几种传递函数(要求:懂得原理)一.输入信号r(t)作用下的系统闭环传递函数二.干扰信号n(t)作用下的系统闭环传递函数三.闭环系统的误差传递函数8.阶跃响应,脉冲响应,传递函数之间的关系阶跃响应:H(s)=1s 单位斜坡响应:t C (s )=21s 单位脉冲响应:K(s)=Φ(s) 11()()()H s s K s s s =Φ?=? 211()()()t C s s H s s s=Φ?=? 综合可得 K(s)=sH(s) H(s)=s t C第三章:9.阶跃响应的性能指标有哪些,各个性能指标的意义是什么。
10.从平稳性,快速性和稳态精度三个方面,简述典型二阶欠阻尼系统结构参数,n对阶跃相应的影响。
由于欠阻尼二阶系统具有一对实部为负的共轭复特征根,时间响应呈衰减振荡特性,故又称为振荡环节。
系统闭环传递函数的一般形式为222()()2n n nC s R s s s ωζωω=++ 由于0<ζ<1,所以一对共轭复根为1,2n s j ζωω=-±d j σω-±式中,n σζω=,为特征根实部之模值,具有角频率量纲。
总复习第一章的概念1、典型的反馈控制系统基本组成框图:2、自动控制系统基本控制方式:(1)、反馈控制方式;(2)、开环控制方式;(3)、复合控制方式。
3、基本要求的提法:可以归结为稳定性(长期稳定性)、准确性(精度)和快速性(相对稳定性)。
第二章要求:1、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法;2、牢固掌握传递函数的概念、定义和性质;3、明确传递函数与微分方程之间的关系;4、能熟练地进行结构图等效变换;5、明确结构图与信号流图之间的关系;6、熟练运用梅逊公式求系统的传递函数;例1 某一个控制系统动态结构图如下,试分别求系统的传递函数:)()(,)()(1211s R s C s R s C ,)()(,)()(2122S R S C s R s C 。
串连补偿元件放大元件执行元件被控对象反馈补偿元件测量元件输出量主反馈局部反馈输入量--43213211243211111)()(,1)()()(G G G G G G G s R s C G G G G s G s R s C --=-=例2 某一个控制系统动态结构图如下,试分别求系统的传递函数:)()(,)()(,)()(,)()(s N S E s R s E s N s C s R s C 。
例将上图汇总得到:1()i t 2()i t 1()u t ()c t ()r t 1R 2R 1C 2C +_+_+_Ka11C s21C s 21R 1R()R s ()C s 1()U s 1()U s 1()U s 1()I s 1()I s 2()I s 2()I s 2()I s ()C s (b)(t)i R(t)u r(t)111=-⎰-=(t)]dt i (t)[i C1(t)u 2111(t)i R c(t)(t)u 221=-⎰=(t)dt i C1c(t)22+_+_+-11C s21R 21C s11R ()R s ()C s (s)H(s)(s)G G 1(s)(s)G G R(s)C(s)2121+=(s)H(s)(s)G G 1(s)G -N(s)C(s)212+=例4、一个控制系统动态结构图如下,试求系统的传递函数。
X r5214323211)()(W W W W W W S X S X r c ++=例5 如图RLC 电路,试列写网络传递函数 U c (s)/U r (s).解: 零初始条件下取拉氏变换:例6某一个控制系统的单位阶跃响应为:t te et C --+-=221)(,试求系统的传递函数、微分方程和脉冲响应。
解:传递函数: )1)(2(23)(+++=s s s s G ,微分方程:)(2)(3)(2)(3)(22t r dt t dr t c dt t dc dtt c d +=++ 脉冲响应:t te et c 24)(--+-=例7一个控制系统的单位脉冲响应为t te et C ---=24)(,试求系统的传递函数、微分方程、单位阶跃响应。
(t))()()()(22t u t u dtt du RC dt t u d LC r c c c =++11)()()(2++==RCs LCs s U s U s G r c )()()()(2s U s U s RCsU s U LCs r cc c =++=∆k K K P 1解:传递函数: )1)(2(23)(+++=s s s s G ,微分方程:)(2)(3)(2)(3)(22t r dt t dr t c dt t dc dt t c d +=++ 单位阶跃响应为:t te et C --+-=221)(第三章 本章要求:1、稳定性判断1)正确理解系统稳定性概念及稳定的充要条件。
闭环系统特征方程的所有根均具有负实部;或者说,闭环传递函数的极点均分布在平面的左半部。
2)熟练运用代数稳定判据判定系统稳定性,并进行分析计算。
2、稳态误差计算1)正确理解系统稳态误差的概念及终值定理应用的限制条件。
2)牢固掌握计算稳态误差的一般方法。
3)牢固掌握静态误差系数法及其应用的限制条件。
3、动态性能指标计算1)掌握一阶、二阶系统的数学模型和典型响应的特点。
2)牢固掌握一阶、二阶系统特征参数及欠阻尼系统动态性能计算。
3)掌握典型欠阻尼二阶系统特征参数、极点位置与动态性能的关系。
:., )/(40.5, ,1.n 解性能指标试求系统的动态信号时当输入信号为单位阶跃秒弧度其中二阶系统如图所示例==ωξ %3.16%100%100 )(91.0 t)(60.0 t 46.35.0141 )(05.16025.015.0212222p 46.31p 46.305.11r 22d 5.05.011=⨯=⨯========-=-=====----------πξξπσξωωβπξωππξωβπξξe e arctgarctgn n n 秒秒弧度 0.02 )(14.245.05.45.4 t 0.05 )(57.145.05.35.3 t s s =∆=⨯===∆=⨯==秒秒nnξωξω.K , 1 %3.16 c(t) , 2p 之值及内反馈系数益试确定前置放大器的增秒峰值时间和调量有超具阶跃响应要求该系统的单位如图所示已知某控制系统方框图例τσ==p trad/s 3.63n21p t 0.5%3.16%10021/p p )1(:=-===⨯--=ωξωπξξξπσωξσ得又得由及参数计算出二阶系统和由已知解n e np t0.263 32.1 102101n 2 222s2R(s)C(s)(3) 10)101(2s 10KR(s)C(s), (2) ===+=++=+++=τωτξωωξωωτK K n ns n nK s 解得与标准形式比较并化成标准形式求闭环传递函数例3 已知图中T m =0.2,K =5,求系统单位阶跃响应指标。
解3:系统闭环传递函数为 化为标准形式即有 2ζωn =1/T m =5, ωn2=K /T m =25 解得 ωn =5, ζ=0.5例4某控制系统动态结构图如下,要求系统阻尼比ξ=0.6,确定K 值;并计算单位阶跃函数输入时闭环系统响应的σ%、t s (5%)。
闭环传递函数:10)51(10)(2+++=Φs K s s ,由K n n 512,,,10+==ζωω 得K=0.56;例5:设控制系统的开环传递函数系统为 )32(54)(22+++=s s s s s G ,试用劳斯判据判别系统的稳定性,并确定在复平面的右半平面上特征根的数目。
解:特征方程:0542234=++++s s s s劳斯表)1(+s T s K m R (s )(-)C (s )Ks T s Ks G s G s m ++=+=Φ)1()(1)()(22222///)(n n n m m m s s T K T s s T K s ωζωω++=++=Φ%3.16%100%21=⨯=--ζπζσe 秒4.15.3==n s t ςω秒73.012=-==ςωπωπn d pt 秒486.0=-=drt ωβπ%5.9%100%21=⨯=--ζπζσe 秒4.25.3==ns t ςω控制系统不稳定,右半平面有两个特征根。
例6:一个单位负反馈控制系统的开环传递函数为:G (S )=)125.0)(11.0(++S S S K,要求系统闭环稳定。
试确定K 的范围(用劳斯判据)。
解:特征方程:0035025.023=+++K s s s劳斯表系统稳定的K 值范围(0,14)例6:系统的特征方程:解:列出劳斯表:因为劳斯表中第一列元素无符号变化,说明该系统特征方程没有正实部根,所以:系统稳定。
0617177234=++++s s s s 型 别 静态误差系数阶跃输入 )(1)(t R t r ⋅=斜坡输入Rt t r =)( 加速度输入2)(2Rt t r =ν p K v K a K )1(P ss K R e +=V ss K R e =a ss K R e =K0 0 )1(K R +∞∞ Ⅰ ∞ K 0 0 K R∞Ⅱ ∞ ∞ K 0 0 K RⅢ ∞∞∞第四章 根轨迹 1、根轨迹方程2、根轨迹绘制的基本法则3、广义根轨迹(1)参数根轨迹 (2)零度根轨迹例1: 某单位反馈系统,)2)(1()(*++=s s s Ks G ),2,1,0(1)()()12(11* ± ± = =-=--+==∏∏k e p s z s K k j n i i m j j π,1||||11* =--∏∏==ni i mj j p s z s K π)12()()(11+=-∠--∠∑∑==k p s z s n i i m j j(1)3条根轨迹的起点为;2,1,0321-=-==p p p(2) 实轴根轨迹 (0,-1);(-2,-∞) (3)渐近线:3条。
渐近线的夹角:渐近线与实轴的交点:(4)分离点:得: , (5)与虚轴的交点 系统的特征方程:实部方程: 虚部方程: 解得: (舍去) 临界稳定时的K =6例2已知负反馈系统闭环特征方程025.025.0)(23=+++=K s s s s D ,试绘制以K 为可变参数的根轨迹图; 由根轨迹图确定系统临界稳定时的K 值;解 特征方程025.025.0)(23=+++=K s s s s D 得根轨迹方程为1)5.0(25.02-=+s s K; (1)根轨迹的起点为∞-===终点为;5.0,0321p p p (无开环有限零点);10321011-=--+-+=--=∑∑==)()(m n z p σm i in i i aπ ,3π,3πm n 1)π(2k a- =-+=ϕ021111=++++d d d )(58.1,42.021舍去 -= -=d d 03*2=+-K ω023=+-ωω⎩⎨⎧==00*K ω⎩⎨⎧=±=62*K ω0230)23(0)()(1*23*23=++--→=+++=+=K j j K s s s s H s G j s ωωωω即(2) 根轨迹共有3支,连续且对称于实轴; (3) 根轨迹的渐近线有条3=-m n ,33.031;180,60)12(11-≈-=--=±=-+=∑∑==mn zp mn k n i mj ji a a σπϕ ;(4) 实轴上的根轨迹为]5.0,(]5.0,0[-∞⋃-;(5)分离点,其中分离角为2/π±,分离点满足下列方程∑==++=-ni id d p d 105.0211; 解方程得 17.061-≈-=d ; (7) 根轨迹与虚轴的交点:将ωj s =代入特征方程,可得实部方程为025.02=K +-ω;虚部方程为 025.03=+-ωω;1,5.02,1=±=∴K ω 由根轨迹图可得系统临界稳定时1=K ;由上述分析可得系统概略根轨迹如右图所示:例3已知负反馈系统闭环特征方程02410)(23=+++=K s s s s D , 试绘制以K 为可变参数的根轨迹图; 由根轨迹图确定系统临界稳定时的K 值.解 特征方程02410)(23=+++=K s s s s D 得根轨迹方程为1)6)(4(-=++s s s K;(1)3条根轨迹的起点为;6,4,0321-=-==p p p(2) 渐近线:3条。