位置随动系统超前校正设计

6-1证明RC无源超前校正环节

最大超前相角为

采用半对数坐标时最大超前相角所对应的频率位于两个转折频率的中间或等于零、极点乘积的平方根，即

6-2某单位反馈控制系统的设计指标为上升时间0.1rt秒，超调量%16%，斜坡输入下的稳态误差0.05ssve。

（a）试问系统开环频率特性的低频段需要满足什么要求？中频段需要满足什么要求？

（b）在s平面内绘制出能满足设计要求的系统主导极点所在的区域。

6-3某系统框图如下图所示，误差cre，01K，02K。

（a）要求系统对单位斜坡输入ttr)(的稳态误差3.0，主导极点的阻尼比707.0，调节时间2.33st秒（按5%误差考虑），请在s平面上绘制出满足上述设计要求的闭环极点的可行区域，给出1K、2K应满足的条件。

（b）设11K、2、10，绘制三种情况下以2K为可变参数的根轨迹。

（c）设101K，确定满足（a）中性能指标的2K的值。

6-4下图所示为钟摆的角度控制系统，其中被控对象为阻尼为零的二阶系统。

（a）试问控制器()cGs必须满足什么条件，才能使系统为非条件稳定系统？

（b）选用常规调节器，使得系统对阶跃扰动输入w稳态误差为零，系统还可以做到非条件稳定吗？

（c）选用PID控制器

应用根轨迹方法分析pk、iT和dk发生变化时对系统快速性、稳定性的影响。

答案：应用关系12diTTkT和12piTTkT容易给出分析结果。

6-5力、转矩的积分为速度、转速，速度、转速的积分为位置、转角，许多重要的运动控制系统的被控对象可以描述为二重积分器传递函数，即

用根轨迹法分析比例控制pk、比例微分控制(1)pdkksks和超前校正(1)(12)kss、(1)(9)kss、(1)(4)kss几种情况下闭环根轨迹的情况和闭环系统的性能。

6-6在运动控制系统中，二重积分的被控对象假设它为刚体且无摩擦，因而是最简单的模型。在要求比较高的场合，例如在卫星的姿态控制系统中，需要考虑太阳能板的柔性，在磁盘的读写机构中，需要考虑支撑臂和读写头的柔性等。在这些情况下，被控对象在二重积分的基础上要增加复数极点，其中的一种情况还要增加一对距离极点很近且自然振荡频率略低于极点的复数零点，这些复数零、极的阻尼比一般都很低。下面是某一卫星控制系统被控对象的传递函数

控制工程基础

交卷时间：2016-05-31 14:01:38

一、单选题

1.

设系统的特征方程为,则此系统

• A. 稳定

• B. 临界稳定

• C. 不稳定

• D. 稳定性不确定;

答案 A

2.

超前校正装置频率特性为,其最大超前相位角为

• A.

• B. • C.

• D.

答案 A

3.

以下说法正确的是

• A. 时间响应只能分析系统的瞬态响应

• B. 频率特性只能分析系统的稳态响应

• C. 时间响应和频率特性都能揭示系统的动态特性

• D. 频率特性没有量纲

答案 C

4.

如题10图所示反馈控制系统的典型结构图,_______ • A.

• B.

• C.

• D.

答案 C

5.

根轨迹渐近线与实轴的交点公式为

• A.

• B.

• C.

• D.

答案 D

6.

已知其原函数的终值

• A. 0

• B. ∞

• C. 0.75

• D. 3

答案 C

7.

离散系统闭环脉冲传递函数的极点pk=-1,则动态响应为______;

• A. 单向脉冲序列

• B. 双向发散脉冲序列

• C. 双向等幅脉冲序列

• D. 双向收敛脉冲序列

答案 C

8.

在系统对输入信号的时域响应中,其调整时间的长短是与指标密切相关;

• A. 允许的峰值时间

• B. 允许的超调量

• C. 允许的上升时间

• D. 允许的稳态误差

答案 D

9.

已知某些系统的开环传递函数如下,属于最小相位系统的是

• A.

• B.

• C. • D.

答案 C

10.

关于线性系统稳态误差,正确的说法是：

• A. 稳态误差计算的通用公式是

• B. 一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差；

• C. 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；

《自动控制原理》试卷五

1. 随动系统对（ ）要求较高。

A.快速性 B.稳定性 C.准确性 D.振荡次数

2.“现代控制理论”的主要内容是以（ ）为基础，研究多输入、多输出等控制系统的分析和设计问题。

A.传递函数模型 B.状态空间模型 C.复变函数模型 D.线性空间模型

3. 主要用于稳定控制系统，提高性能的元件称为（ ）

A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.校正元件

4. 某环节的传递函数是5173sssG，则该环节可看成由（ ）环节串联而组成。

A.比例、积分、滞后 B.比例、惯性、微分

C.比例、微分、滞后 D.比例、积分、微分

5. 已知)45(32)(22ssssssF ，其原函数的终值ttf)(（ ）

A.0 B.∞ C.0.75 D.3

6. 已知系统的单位阶跃响应函数是)1(25.00tetx，则系统的传递函数是（ ）

A.122s B.15.02s C.121s D.15.01s

7. 在信号流图中，在支路上标明的是（ ）

A.输入 B.引出点 C.比较点 D.传递函数

8. 已知系统的单位斜坡响应函数是tettx205.05.0，则系统的稳态误差是（ ）

A.0.5 B.1 C.1.5 D.2

9. 若二阶系统的调整时间长，则说明（ ）

A.系统响应快 B.系统响应慢

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第六章 控制系统的校正及综合

6-1什么是系统的校正？系统的校正有哪些方法？

6-2试说明超前网络和之后网络的频率特性，它们各自有哪些特点？

6-3试说明频率法超前校正和滞后校正的使用条件。

6-4相位滞后网络的相位角滞后的，为什么可以用来改善系统的相位裕度？

6-5反馈校正所依据的基本原理是什么？

6-6试说明系统局部反馈对系统产生哪些主要影响。

6-7在校正网络中，为何很少使用纯微分环节？

6-8试说明复合校正中补偿的基本原理是什么？

6-9选择填空。在用频率法设计校正装置时，采用串联超前网络是利用它的（ ），采用串联滞后校正网络利用它的（ ）。

A 相位超前特性 B 相位滞后特性 C 低频衰减特性 D 高频衰减特性

6-10 选择填空。闭环控制系统因为有了负反馈，能有效抑制（ ）中参数变化对系统性能的影响。

A 正向通道 B反向通道 C 前馈通道

6-11 设一单位反馈系统其开环传递函数为

W

（s）=

若使系统的稳态速度误差系数

,相位裕度不小于

，增益裕量不小于10dB，试确定系统的串联校正装置。

解:

→

所以

其对数频率特性如下:

其相频特性:

相位裕度

不满足要求

设校正后系统为二阶最佳,则校正后相位裕度为

,增益裕量为无穷大。校正后系统对数频率特性如下：

校正后系统传递函数为

因为

所以串联校正装置

为超前校正。

6-12设一单位反馈系统，其开环传递函数为

W

（s）=

试求系统的稳态加速度误差系数

和相位裕度不小于35

的串联校正装置。

解：

所以

其对数频率特性如下:

其相频特性:

相位裕度

不满足要求，并且系统不稳定。

设校正后系统对数频率特性如上（红线所示）：

则校正后系统传递函数为

因为在

时（见红线部分），