制动控制原理试卷及答案B.doc

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1、试题三一、填空题（每空1分，共20分）1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：稳定性、快速性和准确性。2、控制系统的输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值称为传递函数。一阶系统传函标准形式是　　，二阶系统传函标准形式是　　。3、经典控制理论中，可采用　劳斯判据　、根轨迹法或奈奎斯特判据等方法判断线性控制系统稳定性。4、控制系统的稳定性，取决于系统　结构　和参数,与外作用及初始条件无关。5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为　　　，横坐标为　　。6、奈奎斯特稳定判据中，Z=P–N，其中P是指开环传函中具有正实部的极点的个数，Z是指闭环传函中具有正实部的极点的个数，N

2、指奈氏曲线逆时针方向包围(-1,j0)整圈数。7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，定义为系统响应到达并保持在终值误差内所需的最短时间。是响应的最大偏移量与终值的差与的比的百分数。8、PI控制规律的时域表达式是。PID控制规律的传递函数表达式是。9、设系统的开环传递函数为，则其开环幅频特性为，相频特性为。二、判断选择题(每题2分，共16分)1、关于线性系统稳态误差，正确的说法是：(C)A、一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差；B、稳态误差计算的通用公式是；C、增大开环增益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。2、适合应用传递函数描述的系统是(A)。A、

3、单输入，单输出的线性定常系统；B、单输入，单输出的线性时变系统；C、单输入，单输出的定常系统；D、非线性系统。3、若某负反馈控制系统的开环传递函数为，则该系统的闭环特征方程为(B)。A、B、C、D、与是否为单位反馈系统有关4、非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为(D)A、B、C、D、5、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标(A)。A、超调B、稳态误差C、调整时间D、峰值时间6、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的：(D)A、低频段B、开环增益C、高频段D、中频段7、已知单位反馈

4、系统的开环传递函数为，当输入信号是时，系统的稳态误差是(D)A、0；B、∞；C、10；D、208、关于系统零极点位置对系统性能的影响，下列观点中正确的是(A)A、如果闭环极点全部位于S左半平面，则系统一定是稳定的。稳定性与闭环零点位置无关；B、如果闭环系统无零点，且闭环极点均为负实数极点，则时间响应一定是衰减振荡的；C、超调量仅取决于闭环复数主导极点的衰减率，与其它零极点位置无关；D、如果系统有开环极点处于S右半平面，则系统不稳定。三、(16分)已知系统的结构如图1所示，其中，输入信号为单位斜坡函数，求系统的稳态误差(8分)。分析能否通过调节增益，使稳态误差小于0.2(8分)。一G(s

5、)R(s)C(s)图1解：Ⅰ型系统在跟踪单位斜坡输入信号时，稳态误差为　而静态速度误差系数　　（2分）稳态误差为　。（4分）要使　必须　，即要大于5。（6分）但其上限要符合系统稳定性要求。可由劳斯判据决定其上限。　　　系统的闭环特征方程是　　　　　（1分）　　　构造劳斯表如下为使首列大于0，　必须　。　　综合稳态误差和稳定性要求，当时能保证稳态误差小于0.2。（1分）四、写出下图所示系统的传递函数（结构图化简，梅逊公式均可）。解：传递函数G(s):根据梅逊公式4条回路:,，无互不接触回路。（2分）特征式：（2分）2条前向通道:；五、已知系统开环传递函数为均大于0，试用奈奎斯特稳定判据判

6、断系统稳定性。解：由题已知：　，系统的开环频率特性为　　　　　（2分）开环频率特性极坐标图：　起点：　　；（1分）　　　　终点：　　；（1分）与实轴的交点：令虚频特性为零，即　　得　　（2分）实部　（2分）开环极坐标图如图2所示。（4分）图2　五题幅相曲线－－1由于开环传函无右半平面的极点，则当　时，极坐标图不包围（－1，j0）点，系统稳定。（1分）当　时，极坐标图穿过临界点（－1，j0）点，系统临界稳定。（1分）当　时，极坐标图顺时针方向包围（－1，j0）点一圈。　按奈氏判据，Z＝P－N＝2。系统不稳定。闭环有两个右平面的极点。L(ω)1ω11020ω2-20-40-40ω-10dB

7、六、已知最小相位系统的对数幅频特性如图3所示。试求系统的开环传递函数。解：从开环波特图可知，系统具有比例环节、两个积分环节、一个一阶微分环节和一个惯性环节。故其开环传函应有以下形式　　　　由图可知：处的纵坐标为40dB,则,　得　(2分)又由　的幅值分贝数分别为20和0，结合斜率定义，有　　　，解得　　rad/s　(2分)同理可得　　或　，　　　得　　rad/s　故所求系统开环传递函数为　　　　　　　　　　　　一R(s)C(s)七、设控制系统如