2019-2020第1學(xué)期自動控制原理平時作業(yè)

1、1試將下列系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖化簡（本題10分）（說明：本題考查對第二章第三節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖化簡及等效變換的掌握程度，該類題目有兩種求解方法。第一種求解方法可參見課本4447頁的例題2-11、2-12、2-13等。第二種方法可利用46頁公式2-82，兩種方法結(jié)果一樣。）2.已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下，試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的開環(huán)放大系數(shù)K的取值范圍。（本題10分）GKKs(s+l)(s+4)（說明：本題考查對第三章第一節(jié)勞斯穩(wěn)定判據(jù)的理解和應(yīng)用，可參見課本67頁例題3-6。一樣的求解思路）3已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)g（s）二10。（本題20分）s2（S+2）1）試判斷該系統(tǒng)屬于幾型系統(tǒng)。2）系統(tǒng)

2、的開環(huán)放大系數(shù)K是多少？3）試判斷該系統(tǒng)是否穩(wěn)定。4）試求在輸入信號r（t）=5t2作用下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是多少。（說明：本題考查對第三章第六節(jié)穩(wěn)態(tài)誤差相關(guān)知識的理解和計(jì)算。可參見課本105頁表3-6的總結(jié)及例題3-16。）解答：1）該系統(tǒng)有兩個積分環(huán)節(jié)是II型系統(tǒng)口2）將傳遞函數(shù)等效變形為：G（y）=,可知系數(shù)k=55（2S+1）3）閉環(huán)特征方程為：鏑+10=，利用勞斯判據(jù)可知系統(tǒng)不穩(wěn)定糾4）由3）可知系統(tǒng)不穗定，不存在穩(wěn)態(tài)誤差，或穩(wěn)態(tài)供差為無窮舄4.某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下，試求解以下性能指標(biāo)：峰值時間t,調(diào)p解時間t，超調(diào)量b%。（本題15分）s10s(s+3.16)恥和夕珈A

3、7/幺臥*3嘲牛治希fw切5-已知某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)即）=話冷，試?yán)L制系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性圖,要求畫圖標(biāo)明轉(zhuǎn)折頻率及斜率變化，必過點(diǎn)等必要數(shù)據(jù)，給出必要的計(jì)算過程與說明。（本題15分）（說明：本題考查對第五章第四節(jié)系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的繪制要點(diǎn)，可參見課本213217頁，對繪制步驟有詳細(xì)的說明，繪制要點(diǎn)是確定低頻漸近線斜率、轉(zhuǎn)折頻率及轉(zhuǎn)折后斜率的變化量。可參看課本作業(yè)題5-8。一樣的求解思路）fi石購n閔也心七趣沁嫌內(nèi)W偽臾鄲妙枸#夠緞瞅歸扮甌婦卜閔啊”厶莎2守”對4必恥儀播殆趴處緡梓列眄貶期個夠H孝蛾娉悶慫鈴:乎紐甲他泌蝕樣哋，海6.已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G（s）=g，繪制該系統(tǒng)的根軌跡。（本題

4、10ks（s+l）（s+5）分）（說明：本題考查對第四章第二節(jié)系統(tǒng)根軌跡的繪制要點(diǎn)的理解，可參見課本141155頁的內(nèi)容和例題4-4,4-14等。）f/占7簡答題（本題20分），1、為保證系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期控制效果，往往會在系統(tǒng)中增加校正裝置，常用的校正裝置主要有超前校正裝置，滯后校正裝置以及滯后-超前校正裝置3種。請簡述這3種校正裝置的區(qū)別及各自對系統(tǒng)的校正作用。答：超前校正又稱為微分校正，網(wǎng)絡(luò)的輸出信號在相位上總是超前于輸入信號。其特點(diǎn)是使校正后的系統(tǒng)的截止頻率增大，通頻帶變寬，提高了響應(yīng)的快速性;同時增大了相角的穩(wěn)定裕度，提高了相對穩(wěn)定性；但是高頻抗干擾能力下降。滯后校正又稱為積分校正，網(wǎng)絡(luò)的

5、輸出信號在相位上總是滯后于輸入信號。其特點(diǎn)是使校正后的系統(tǒng)的截止頻率下降，通頻帶變窄，降低了響應(yīng)的快速性;同時增大了相角的穩(wěn)定裕度，提高了相對穩(wěn)定性。滯后-超前校正適用于對校正后系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能有更多更高要求的場合。施加滯后-超前校正環(huán)節(jié)，主要是利用其超前部分增大系統(tǒng)的相位裕度，以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能；利用其滯后部分改善系統(tǒng)的靜態(tài)性能。特點(diǎn)：可同時改善系統(tǒng)的瞬態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能，即兼有快速響應(yīng)特性和良好穩(wěn)態(tài)精度。2、為了毫不失真地從采樣信號中恢復(fù)原連續(xù)信號，采樣的過程必須遵循香農(nóng)采樣定理，同時還必須用到零階保持器。請簡述二者的概念并簡要介紹零階保持器的作用答：香農(nóng)采樣定理：為了不失真地恢復(fù)模擬

6、信號，采樣頻率應(yīng)該不小于模擬信號頻譜中最高頻率的2倍。采樣是將一個信號(即時間或空間上的連續(xù)函數(shù))轉(zhuǎn)換成一個數(shù)值序列(即時間或空間上的離散函數(shù))。采樣得到的離散信號經(jīng)保持器后，得到的是階梯信號，即具有零階保持器的特性。如果信號是帶限的，并且采樣頻率高于信號最高頻率的一倍，那么，原來的連續(xù)信號可以從采樣樣本中完全重建出來。零階保持器是指實(shí)現(xiàn)采樣點(diǎn)之間插值的元件。零階保持器基于時域外推原理，能夠把采樣信號轉(zhuǎn)換成連續(xù)信號。保持器的作用是將離散信號轉(zhuǎn)換為連續(xù)信號，這個連續(xù)信號近似的重現(xiàn)了作用在采樣器上的信號。最簡單的保持器是將采樣信號轉(zhuǎn)變?yōu)樵趦蓚€連續(xù)采樣瞬時之間保持常量的信號，這種保持器，叫做零階保持器。零階保持器的作用是在信號傳遞過程中,把第nT時刻的采樣信號值一直保持到第(n+1)T時刻的前一瞬時，把