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2-4 试求图2-29所示各信号 的象函数

自动控制练习题(期末复习)

1、根据水位控制系统的示意图画出系统的框图。

2-4 试求图2-29所示各信号 的象函数

图1 水位控制系统示意图

2、图1-17为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理,指出被控对象、被控量和给定量,画出系统方框图。

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图1-17 炉温自动控制系统原理图

3、试求图2-29所示各信号)(t x 的象函数)(s X 。

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4、求1

324

)(2

+++=

s s s s F 的拉氏反变换。

5、如图2-4所示电枢控制式直流电动机,试以)(t e i 为输入量,)(t o θ为输出量的建立微分方程。

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图2-4 电枢控制式直流电动机

其中:)(t e i 是电动机电枢输入电压,)(t o θ是电动机输出转角,a R 是电枢绕组的电阻,a L 是电枢绕组的电感,)(t i a 是流过电枢绕组的电流,)(t e m 是电动机感应电势,)(t T 是电动机转矩,J 是电动机及负载折合到电动机轴上的转动惯量,f 是电动机及负载折合到电动机轴上的粘性摩擦系数。

6、 画出下列RC 网络的方框图,并求传递函数。

r

u c

u 1

C 2

C

图2-10 两级RC 滤波器电路

7、已知)(1s G 、)(2s G 和)(3s G 均为最小相角传递函数,其近似对数幅频特性曲线如图5-79所示。试概略绘制传递函数

2-4 试求图2-29所示各信号 的象函数

G s G s G s G

s G s 412231()()()

()()

=

+

的对数幅频、对数相频和幅相特性曲线。

8、电子心脏起博器心律控制系统结构图如题3-49图所示,其中模仿心脏的传递函数相当于一纯积分环节。

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(1) 若5.0=ξ对应最佳响应,问起博器增益K 应取多大? (2) 若期望心速为60次/min ,并突然接通起博器,问1s 钟后

实际心速为多少?瞬时最大心速多大?

9、典型二阶系统单位阶跃响应曲线如图3-9所示。试确定系统的闭环传递函数。

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图3-9 系统单位阶跃响应

10、某控制系统如图3-12所示。

(1)当0=τ时,求系统的脉冲响应函数;

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(2)为使系统具有阻尼比0.5ξ=,试确定τ的值,并计算单位阶跃输入时的超调量σ、上升时间r t 、调整时间s t 和稳态误差ss e [定义误差

()()()e t r t c t =-]。

图3-12 控制系统结构图

11、下图是核反应堆石墨棒位置控制闭环系统,其目的在于获得希望的辐射水平,增益4.4就是石墨棒位置和辐射水平的变换系数,辐射传感器的时间常数为0.1秒,直流增益为1,设控制器传递函数1)(=s G c 。 (1) 求使系统稳定的功率放大器增益K 的取值范围; (2) 设20=K ,传感器的传递函数1

1

)(+=

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s s H τ(τ不一定是0.1),求使系统稳定的τ的取值范围。

12、有一位置随动系统,结构图如图3-21所示。40K =,1.0=τ。(1)求系统的开环和闭环极点;(2)当输入量)(t r 为单位阶跃函数时,求系统的自然振荡角频率n ω,阻尼比ζ和系统的动态性能指标r t ,s t ,%p σ。

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图3-21 系统结构图

13、已知一反馈控制系统的开环传递函数为)

5.01()

1.01(10)()(s s s s H s G ++=试绘制开环系统的伯德图。

14、一单位反馈系统的开环传递函数为

()(10.2)(10.05)

K

G s s s s =

++

求:(1)1=K 时系统的相位裕度和幅值增益裕度。

(2)要求通过增益K 的调整,使系统的增益裕度为20dB ,相位裕度满足?≥40γ。

15、试用结构图等效化简求图2-32所示各系统的传递函数

)

()

(s R s C 。

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2-4 试求图2-29所示各信号 的象函数

ω位于二个转折频率的几何中心。试估算16、已知最小相位系统的开环对数幅频渐近线如图5-5所示,

c

系统的稳态精度、超调量和调节时间。

2-4 试求图2-29所示各信号 的象函数

-

图5-5 对数幅频特性

17、 控制系统如图6-21所示。若要求校正后的静态速度误差系数等于1

30-s ,相位裕度不低于?40,幅值裕度不小于10dB ,截止频率不小于2.3rad/s ,设计串联校正装置。

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图6-21 控制系统方框图

18、已知某一单位反馈控制系统如图6-26所示。设计一串联校正装置)(s G c ,使校正后的系统同时满足下列性能指标要求: 跟踪输入2

1)(t t r =

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时的稳态误差为0.1; 相位裕度为?=45γ。

图6-26 单位反馈控制系统

19、某系统的开环对数幅频特性曲线如图6-32所示,其中虚线表示校正前的,实线表示校正后的。确定所用串联校正装置的性质,并写出校正装置的传递函数)(s G c 。

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图6-32 开环对数幅频特性

20、图1-24 (a),(b)所示均为调速系统。

(1) 分别画出图1-24 (a)、图(b)所示系统的方框图。给出图1-24 (a)所示系统正确的反馈连线方式。 (2)指出在恒值输入条件下,图1-24 (a)、(b) 所示系统中哪个是有差系统,哪个是无差系统,说明其道理。

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21、简述随动系统的自动调节过程?

答案:在稳态时,=,=0,,VTF与VTR均关断,=0,电动机停转。

当位置给定信号改变,设,则=,偏差电压=(-)>0,此信号电压经PID调节器A1和放大器A2后产生的c1>0,使正组触发电路发出触发脉冲,双向晶闸管VTF导通,使电动机正转↑。这个调节过程一直要继续到=,到达新的稳态,此时=,=0,c1=0,

VTF关断,电动机停转为止,如图10中a所示。

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中b所示。综上所述,当输入量在不断变化时,位置跟随系统输出的角位移将跟随给定的角位移的

变化而变化。

图10位置随动系统的自动调节过程

2-4 试求图2-29所示各信号 的象函数

a) θo<θi时的自动调节过程 b) θo>θi时的自动调节过程