02291自動控制原理與系統(tǒng)

1、自動控制原理與系統(tǒng),第三版第填空章自動控制系統(tǒng)概述1 .所謂自動控制，就是在沒有人直接參與的情況下,利用控制裝置，對生產(chǎn)過程等進行自動調(diào)節(jié)與控制，使之按照預(yù)定的方案達(dá)到要求的指標(biāo)。(1.1)2 .18世紀(jì)瓦特(Watt)利用小球離心調(diào)速器使蒸氣機轉(zhuǎn)速保持恒定。(1.1)3 .若系統(tǒng)的輸出量不被引回來對系統(tǒng)的控制部分產(chǎn)生影響，這樣的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。(1.2)4 .若系統(tǒng)的輸出量通過反饋環(huán)節(jié)返回來作用于控制部分，這樣的系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。(1.(2)5 .反饋信號與輸入信號的極性相同則稱為正反饋。(1.3)6 .恒值控制系統(tǒng)的特點是輸入量是恒量，并且要求系統(tǒng)的輸出量相應(yīng)地保持恒定。(1.4

2、)7 .隨動系統(tǒng)的特點是輸入量是變化著的，并且要求系統(tǒng)的輸出量能跟隨輸入量的變化而作出相應(yīng)的變化。(1.4)8 .自動控制系統(tǒng)的性能通常是指系統(tǒng)的穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能。(1.5)9 .控制系統(tǒng)的動態(tài)指標(biāo)通常用最大超調(diào)量、調(diào)整時間和振蕩次數(shù)來衡量。(1.5)10 .經(jīng)典控制理論是建立在傳遞函數(shù)概念基礎(chǔ)之上的。(1.6)11 .現(xiàn)代控制理論是建立在狀態(tài)變量概念基礎(chǔ)之上的。(1.6)單選1.在自動控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)中，最重要的性能是()(1.5)動態(tài)性能穩(wěn)定性穩(wěn)態(tài)性能快速性雙選1 .若系統(tǒng)的輸出量通過反饋環(huán)節(jié)返回來作用于控制部分，這樣的系統(tǒng)稱為()(1.2)開環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)

3、反饋控制系統(tǒng)復(fù)合控制系統(tǒng)2 .開環(huán)控制系統(tǒng)的適用場合是()(1.2)系統(tǒng)的擾動量影響不大系統(tǒng)的擾動量大且無法估計控制精度達(dá)不到預(yù)期要求系統(tǒng)未設(shè)反饋環(huán)節(jié)系統(tǒng)的擾動量可以預(yù)計并能進行補償3 .閉環(huán)控制系統(tǒng)的適用場合是()(1.2)系統(tǒng)的擾動量影響不大控制精度達(dá)不到預(yù)期要求系統(tǒng)未設(shè)反饋環(huán)節(jié)系統(tǒng)的擾動量大系統(tǒng)的擾動量可以預(yù)計并能進行補償4 .自動控制系統(tǒng)按輸入量變化的規(guī)律可分為恒值控制系統(tǒng)和()(1.4)連續(xù)控制系統(tǒng)伺服系統(tǒng)過程控制系統(tǒng)離散控制系統(tǒng)時變系統(tǒng)5 .自動控制系統(tǒng)按系統(tǒng)的輸出量和輸入量間的關(guān)系可分為()(1.4)連續(xù)控制系統(tǒng)離散控制系統(tǒng)線性系統(tǒng)非線性系統(tǒng)定常系統(tǒng)6 .恒值控制系統(tǒng)是最常見的一

4、類自動控制系統(tǒng)，例如()(1.4)火炮控制系統(tǒng)自動調(diào)速系統(tǒng)雷達(dá)導(dǎo)引系統(tǒng)刀架跟隨系統(tǒng)水位控制系統(tǒng)簡答(1.2)1 .簡述開環(huán)控制和閉環(huán)控制的優(yōu)缺點及適用場合。表I開壞控制與閉環(huán)控制的比較方特征優(yōu)點跳點適用場合開環(huán)控制無反饋環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)簡單成本低，穩(wěn)定性好對擾動產(chǎn)生的影響無法進行自動補償擾動量影響不大或擾動量產(chǎn)生的影響可前計并懂先進行補償？精度要求小局閉環(huán)控制有反憒環(huán)節(jié)對擾動產(chǎn)生的影響可自動進行補償，精度高需噌加檢測、反饋等部件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本噌加.穩(wěn)定性可能變差系統(tǒng)精度要求較高的場合，擾動量較大，且無法預(yù)計的場合2 .簡述圖示水位控制系統(tǒng)的工作原理。（1.3）放大器控制器當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時，電動機停轉(zhuǎn)

5、，Ua=Ub,Qi=Q2,H=Ho（穩(wěn)態(tài)值）。若設(shè)用水量Q2增加，則水位H將下降，通過浮球及杠桿的反饋作用，將使電位計RPB的滑點上移，UB將增大，這樣AU=Ua-Ub<0,此電壓經(jīng)放大后，使伺服電動機反轉(zhuǎn)，再經(jīng)減速后，驅(qū)動控制閥V1,使閥門開大，從而使給水量Q1增加，使水位不再下降，且逐漸上升并恢復(fù)到原位。這個自動調(diào)節(jié)的過程一直要繼續(xù)到Q1=Q2,H=H0,Ub=Ua,U=0,電動機停轉(zhuǎn)為止。3 .簡述圖示位置跟隨系統(tǒng)的工作原理。（1.3）/?Ri手輪雷達(dá)天線當(dāng)手輪逆時針轉(zhuǎn)動時，設(shè)ei為增加，并設(shè)5此時減小，則偏差電壓au=Ui-ufe將小于零。由于2A為反相端輸入，因此其輸出uk將為

6、正值，使ud為正值，設(shè)此時電動機轉(zhuǎn)動將帶動雷達(dá)天線作逆時針轉(zhuǎn)動。這個過程要一直繼續(xù)到ec=ei,au=0,uk=0,ud=0,電動機停轉(zhuǎn)才為止。第2章拉普拉斯變換及其應(yīng)用填空1 .經(jīng)典控制理論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是拉氏變換。(2.1)st2 .拉氏變換的定義式為F(S)=0f(t)etdt(2.1)3 .等加速度信號r(t)=t2的拉氏變換式R(s)為與。(2.1)s4 .若f(t)的拉氏變換為F(s),則f(tY)的拉氏變換為eTsF(s)。(2.2)單選1.正弦信號r(t)=sin6t的拉氏變換式R(s)為()(2.1)22ss2222-22s'ss-2.余弦信號r(t)=coscot的拉氏

7、變換式R(s)為()(2.1)2022s2s22s-第3章自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型填空1 .在經(jīng)典控制理論中，常用的數(shù)學(xué)模型為傳遞函數(shù)、系統(tǒng)框圖和微分方程。(3.1)2 .直流電動機有兩個獨立的電路：一個是電樞回路，另一個是勵磁回路。(3.1)3 .微分方程為自動控制系統(tǒng)在時間域數(shù)學(xué)模型。(3.1)4 .在傳遞函數(shù)的定義中所謂零初始條件是指系統(tǒng)的輸入量和輸出量及其各階導(dǎo)數(shù)在t<0時的值也均為零。(3.2)5 .對同一個系統(tǒng)，若選取不同的輸出量或不同的輸入量，則其對應(yīng)的微分方程表達(dá)式和傳遞函數(shù)也不相同。(3.2)6 .傳遞函數(shù)為自動控制系統(tǒng)在復(fù)數(shù)域數(shù)學(xué)模型。(3.2)7 .系統(tǒng)框圖是傳遞函數(shù)

8、的一種圖形描述方式。(3.3)8 .系統(tǒng)框圖由信號線、引出點、比較點和功能框組成。(3.3)9 .積分環(huán)節(jié)的特點是它的輸出量為輸入量對坦皿的積累。(3.4)10 .對于慣性環(huán)節(jié)來說，當(dāng)輸入量發(fā)生突變時，輸出量不能突變，只能按指數(shù)規(guī)律逐漸變化。(3.4)11.二次振蕩環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)=2=n.s22ns，；T2s22Ts1(3.4)12 .延遲環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)=e¥。(3.4)13 .當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加時，直流電動機內(nèi)部的自動調(diào)節(jié)過程是通過電動機內(nèi)部電動勢的變化來進行自動調(diào)節(jié)的。(3.5)14 .框圖等效變換的原則是變換后與變換前的輸入量和輸出量都保持不變。(3.6)15

9、.當(dāng)系統(tǒng)中有兩個(或兩個以上)環(huán)節(jié)串聯(lián)時，其等效傳遞函數(shù)為各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的乘積。(3.6)16 .當(dāng)系統(tǒng)中有兩個(或兩個以上)環(huán)節(jié)并聯(lián)時，其等效傳遞函數(shù)為各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的代數(shù)犯。(3.6)17 .作調(diào)速用的直流電動機為一個一階系統(tǒng)。(3.6)18 .作位置伺服用的直流電動機為一個三階系統(tǒng)。(3.6)單選1 .描述系統(tǒng)的輸入量和輸出量之間關(guān)系的最基本的數(shù)學(xué)模型是系統(tǒng)的傳遞函數(shù)微分方程系統(tǒng)框圖頻率特性2 .自動控制中最常用的數(shù)學(xué)模型是()(3.2)傳遞函數(shù)微分方程系統(tǒng)框圖頻率特性()(3.1)雙選1.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)取決于系統(tǒng)的()內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)作用量大小(3.2)作用量變化規(guī)律外部擾動2.積分環(huán)節(jié)是

10、自動控制系統(tǒng)中遇到的最多的環(huán)節(jié)之一，例如()(3.4)電容的電量與電流電子放大器直流電動機溫度與電功率齒輪減速器簡答1.試求圖示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)Uo(s),并說明該環(huán)節(jié)為何種典型環(huán)節(jié)?Ui(s)(3.4)解：G(s)=U)-R1(1R0C0s)Ui(s)Ro此環(huán)節(jié)為比例微分環(huán)節(jié)2.試求圖示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)U。,并說明該環(huán)節(jié)為何種典型環(huán)節(jié)?Ui(s)(3.4)解:3.解:簡述當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加時，電動機內(nèi)部的自動調(diào)節(jié)過程。(3.5)G(s)二吆二-(凡0)Ui(s)RoR0Cs此環(huán)節(jié)為比例積分環(huán)節(jié)及仃、.擰1E=K艙門直到心=見,此過程才結(jié)束4.寫出圖示系統(tǒng)中當(dāng)R(s)和D(s)同時作用時系統(tǒng)的輸出C(

11、s)。(3.6)解：=G(s)Gz(s)R(s)C>r(s)1G1(s)G2(s)H(s)Cd(s)G2(s)D(s)1Gi(s)G2(s)H(s)C(s)=G(s)Cd(s)4（2（要求寫出變換R（s）5.試應(yīng)用方框圖化簡的方法求取圖示系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)過程）（3.6）I+G】GJIlG，G市之(d)第四章分析自動控制系統(tǒng)性能常用的方法填空1 .在經(jīng)典控制理論中，常用的分析方法有時域分析法、頻率特性法和根軌跡法。(4.(1)2 .頻率特性是系統(tǒng)(或元件)對不同頻率正弦輸入信號的響應(yīng)特性。(4.2)3 .頻率特性是自動控制系統(tǒng)在頻率域的數(shù)學(xué)模型。(4.2)4 .對線性系統(tǒng)，若其輸入信號為

12、正弦量，則其穩(wěn)態(tài)輸出信號也將是同頻率的正弦量.(4.2)5 .系統(tǒng)的頻率特性包括幅頻特性和相頻特性。(4.2)6 .系統(tǒng)頻率特性的模描述了系統(tǒng)對不同頻率的正弦輸入量的衰減或放大特性。(4.(2)7 .系統(tǒng)頻率特性的幅角描述了系統(tǒng)對不同頻率的正弦輸入信號在相位上的滯后或超前。(4.2)8 .系統(tǒng)頻率特性的數(shù)學(xué)式表示方式有指數(shù)形式、直角坐標(biāo)和極坐標(biāo)形式。(4.2)9 .系統(tǒng)頻率特性的圖形表示方式主要有奈氏圖和Bode圖。(4.2)10 .對數(shù)頻率特性有兩張圖組成，一張為對數(shù)幅頻特性，另一張為對數(shù)相頻特性。(4.2)11 .積分環(huán)節(jié)的L(®)過零分貝線的點的數(shù)值即為增益K。(4.2)12

13、.在繪制慣性環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻特性時，若以漸近線取代實際曲線，引起的最大誤差約為-3.0dB。(4.2)13 .振蕩環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻特性曲線的漸近線與實際曲線之間的誤差不僅與頻率切有關(guān)，而且還與阻尼比有關(guān)。(4.2)14 .串聯(lián)環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性為各串聯(lián)環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性的迭見。(4.2)15 .若系統(tǒng)傳遞函數(shù)的極點和零點均在s復(fù)平面的左側(cè)，則稱該系統(tǒng)為最小相位系統(tǒng)。(4.2)16 .若系統(tǒng)傳遞函數(shù)有在s復(fù)平面右側(cè)的極點和(或)零點，則稱該系統(tǒng)為非最小相位系統(tǒng)。(4.2)單選1 .在二次振蕩環(huán)節(jié)中，當(dāng)阻尼比七=1時，其階躍響應(yīng)C(t)為()(4.1)等幅振蕩衰減振蕩阻尼振蕩單調(diào)上升2 .在二次振蕩環(huán)

14、節(jié)中，當(dāng)阻尼比巴=0時，其階躍響應(yīng)C(t)為()(4.1)等幅振蕩衰減振蕩增幅振蕩單調(diào)上升3 .在二次振蕩環(huán)節(jié)中，當(dāng)阻尼比0自1時，其階躍響應(yīng)C(t)為()(4.1)等幅振蕩阻尼振蕩增幅振蕩單調(diào)上升雙選1.當(dāng)系統(tǒng)增設(shè)比例環(huán)節(jié)后，下列說法正確的是()(4.2)系統(tǒng)的L(6)平移系統(tǒng)的L8)改變形狀系統(tǒng)的邛俾)平移系統(tǒng)的叭0)不變系統(tǒng)的平(切)改變形狀簡答11 .求典型一階系統(tǒng)G(s)=T的單位斜坡響應(yīng)。(4.1)解:C(s)=11Ts1s21T.T22.,ssTs1c(t)=t-TTe"2 .分析圖示直流電動機構(gòu)成振蕩環(huán)節(jié)的條件。(為便于表達(dá)，忽略Tl(s),并記JgQ2)(4.1)K

15、eKT解：G(s)=NUa(s)1(L)2_TaTmsTms1當(dāng)Tm<4Ta時，巴<1,電動機為一振蕩環(huán)節(jié)。3.試述引入對數(shù)幅頻特性的原因，以及采用半對數(shù)坐標(biāo)紙的好處。(4.2)解：引入對數(shù)幅頻特性可以使串聯(lián)環(huán)節(jié)的幅值相乘轉(zhuǎn)化為對數(shù)幅頻特性的相力口，這對圖形處理、分析計算都會帶來很大方便。畫在半對數(shù)坐標(biāo)紙上的Bode圖不僅其L(O)漸近線均為直線，疊加方便，而且橫軸所表示的頻率范圍將擴大很多，可以顯示從低頻到高頻較寬頻率范圍的圖形。計算(4.2)1,由實驗測得某最小相位系統(tǒng)的幅頻特性對數(shù)坐標(biāo)圖如圖所示，求:(1) 系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)；(2) 計算系統(tǒng)的相位裕量；(3) 判斷系統(tǒng)的穩(wěn)

16、定性。札但)dB60-20dB/dec10rad/s解:1=0.5rad/sK=100-60dB/decGH(s)=100s(2s1)(0.2s1)c=6.3rad/sc-47；由于相位裕量小于零，系統(tǒng)不穩(wěn)定。2,由實驗測得某最小相位系統(tǒng)的幅頻特性對數(shù)坐標(biāo)圖如圖所示，求:(1) 系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)；(2) 計算系統(tǒng)的相位裕量；(3) 判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(4.2)604020解:札（dB-20dB/dec00.1-60dB/decK=100GH(s)=100s(2s1)(0.2s1)c=6.3rad/s二-47;由于相位裕量小于零，系統(tǒng)不穩(wěn)定。第5章自動控制系統(tǒng)的性能分析填空1 .自動控制系統(tǒng)在

17、受到擾動作用使平衡狀態(tài)破壞后，經(jīng)過調(diào)節(jié)，能重新達(dá)到平衡狀態(tài)的性能稱為系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(5.1)2 .奈氏穩(wěn)定判據(jù)根據(jù)系統(tǒng)開生幅相頻率特性曲線判斷閉環(huán)穩(wěn)定性。(5.1)3 .如果系統(tǒng)在開環(huán)狀態(tài)下是穩(wěn)定的，閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是：它的開環(huán)幅相頻率特性曲線不包圍(-1,j0)點。(5.1)4 .極坐標(biāo)圖上以原點為圓心的單位圓對應(yīng)于對數(shù)坐標(biāo)圖上的0dB_線。(5.1)5 .極坐標(biāo)圖上的負(fù)實軸對應(yīng)于對數(shù)坐標(biāo)圖上的邛®)=-180線。(5.1)6 .若系統(tǒng)開環(huán)是穩(wěn)定的，則閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是：當(dāng)L)線過0dB線時，儂c)在-兀線上方。(5.1)7 .對數(shù)頻率判據(jù)實質(zhì)上是奈氏穩(wěn)定判據(jù)在對數(shù)坐標(biāo)

18、圖上的表示形式。(5.1)8 .系統(tǒng)的穩(wěn)定裕量表示系統(tǒng)相對穩(wěn)定的程度。(5.1)9 .系統(tǒng)的穩(wěn)定裕量通常用相位穩(wěn)定裕量和增益穩(wěn)定裕量來表示。(5.1)10 .在設(shè)計自動控制系統(tǒng)時，要使0c附近L(®)的斜率為-20dB/dec。(5.1)11 .延遲環(huán)節(jié)將使系統(tǒng)的穩(wěn)定性明顯變差。(5.1)12 .自動控制系統(tǒng)的輸出量一般包含兩個分量，一個是穩(wěn)態(tài)分量，另一個是暫態(tài)分量。(5.2)13 .自動控制系統(tǒng)的輸出量一般包含兩個分量，其中暫態(tài)分量反映了控制系統(tǒng)的動態(tài)性能。(5.2)14.自動控制系統(tǒng)的輸出量一般包含兩個分量，其中穩(wěn)態(tài)分量反映了控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。(5.2)15 .系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差由

19、跟隨誤差和擾動誤差兩部分組成。它們不僅和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)有關(guān)，而且還和作用量的大小、變化規(guī)律和作用點有關(guān)。(5.2)16 .系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差主要取決于系統(tǒng)中的比例和積分環(huán)節(jié)。(5.2)17 .以開環(huán)頻率特性分析閉環(huán)系統(tǒng)動、穩(wěn)態(tài)性能的條件是系統(tǒng)必須為單位負(fù)反饋系統(tǒng)。(5.2)18 .慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)?愈大，對系統(tǒng)的快諫性和穩(wěn)定性都是不禾1J的。(5.3)19 .系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性的中頻段，表征著系統(tǒng)的動態(tài)性能。(5.3)20 .系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性的低頻段，表征著系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。(5.3)21.系統(tǒng)微分方程的特征方程的根(在復(fù)平面左側(cè))離虛軸愈遠(yuǎn)，則系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性愈妊。(5.1)單選1

20、.系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性是指()(5.1)系統(tǒng)是否穩(wěn)定系統(tǒng)穩(wěn)定或不(5.1)系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件系統(tǒng)穩(wěn)定的程度穩(wěn)定的條件2 .對自動控制系統(tǒng)，一般要求相位裕量尸之()fri，r10、20、30"50"雙選1.系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是系統(tǒng)微分方程的特征方程的所有的根()(5.1)都必須具有負(fù)實部不能在虛軸上2. 對于I型系統(tǒng)，下列說法正確的是能無靜差地跟隨斜坡信號能無靜差地跟隨階躍信號不能跟蹤加速度信號3. 對于n型系統(tǒng)，下列說法正確的是能無靜差地跟隨階躍信號能無靜差地跟隨加速度信號不能跟蹤加速度信號4. 系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻特性穿越0dB線的頻率穿越0dB線的斜率()(5.2)能跟蹤加速度

21、信號能有靜差地跟隨階躍信號()(5.2)能無靜差地跟隨斜坡信號能有靜差地跟隨斜坡信號L(co)中能夠反映系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的是L(。)()(5.2)低頻段的斜率中頻段的寬度在切=1rad/s處的高度5 .某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為(5.(3)調(diào)整時間增大阻尼比增大相對穩(wěn)定性變差超調(diào)量減小6 .某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為(5.(3)快速性改善上升時間增大穩(wěn)定性變差超調(diào)量減小7 .反映系統(tǒng)快速性的量有()(5.3)最大超調(diào)量穿越頻率0c振蕩次數(shù)N調(diào)整時間ts8 .反映系統(tǒng)穩(wěn)定性的量有()(5.3)最大超調(diào)量穿越頻率6cc調(diào)整時間ts峰值時間簡答1.下圖為一典型二階系統(tǒng)框圖，試?yán)糜绊憽?5.

22、1)G(s)=一K一，若T增大，則系統(tǒng)的()s(Ts1)快速性改善KG(s)=一K一，若K增大，則系統(tǒng)的()s(Ts1)阻尼比增大相位裕量振蕩次數(shù)NBode圖分析改變增益K對系統(tǒng)穩(wěn)定性的都必須是負(fù)根都在復(fù)平面的左側(cè)都必須小于零解:當(dāng)增益增大時，其穿越頻率0c增加，但相位裕量¥減少，系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。2,下圖為一典型n型系統(tǒng)框圖，試問系統(tǒng)穩(wěn)定的條件是什么？分析改變工對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。利用Bode圖分析改變增益K對系統(tǒng)穩(wěn)定性白影響。(5.1)解:系統(tǒng)穩(wěn)定條件：T1T，加大Ti將使¥增加，系統(tǒng)穩(wěn)定性改善。當(dāng)增益K過大或過小時，L（co）穿越零分貝線的斜率都會由20db/dec變

23、為-40dB/dec系統(tǒng)的相位裕量變小，系統(tǒng)穩(wěn)定性變差。3 .系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差由跟隨穩(wěn)態(tài)誤差和擾動穩(wěn)態(tài)誤差兩部分組成，它們分別與哪些因素有關(guān)？解：a）跟隨穩(wěn)態(tài)誤差®sr與前向通路積分個數(shù)v和開環(huán)增益K有關(guān)。若v愈多，K愈大，則跟隨穩(wěn)態(tài)精度愈高（對跟隨信號，系統(tǒng)為v型系統(tǒng)）。b）擾動穩(wěn)態(tài)誤差essd與擾動量作用點前的前向通路的積分個數(shù)和增益Ki有關(guān)，若必愈多，Ki愈大，則對該擾動信號的穩(wěn)態(tài)精度愈高（對該擾動信號，系統(tǒng)為v1型系統(tǒng)）。4 .簡述在自動調(diào)速系統(tǒng)中如何減小穩(wěn)態(tài)誤差？如何實現(xiàn)無靜差？（5.2）解：要使自動調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)無靜差，則在擾動量作用點前的前向通路中應(yīng)含有積分環(huán)節(jié)；要減小穩(wěn)態(tài)

24、誤差，則應(yīng)使作用點前的前向通路中增益父1適當(dāng)大一些。第6章自動控制系統(tǒng)的校正填空1,根據(jù)校正裝置在系統(tǒng)中所處地位的不同，一般分為串聯(lián)校正、反饋校正和順饋補償。(6.1)2 .無源校正裝置輸入阻抗誣，輸出阻抗又較自。(6.1)3 .有源校正裝置輸入阻抗直，輸出阻抗低。(6.1)4 .比例微分校正將使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性改善。(6.2)5 .比例積分校正將使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能得到明顯的改善。(6.2)6 .比例積分微分校正兼顧了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能的改善。(6.2)7 .在反饋校正中，根據(jù)是否經(jīng)過微分環(huán)節(jié)可分為軟反饋與硬反饋。(6.3)8 .在順饋補償中，根據(jù)補償采樣源的不同可分為給定順饋補償和擾動

25、順饋補償。(6.4)9,順饋補償和反饋控制結(jié)合起來的控制方式稱為復(fù)合控制。(6.4)10.含有擾動順饋補償?shù)膹?fù)合控制具有顯著減小擾動誤差的優(yōu)點。(6.4)簡答1 .簡述PD、PI、PID串聯(lián)校正的優(yōu)缺點。比例-微分(PD)串聯(lián)校正，使中、高頻段相位的滯后減少，減小了系統(tǒng)慣性帶來的消極作用，提高了系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性和快速性。但削弱了系統(tǒng)的抗高頻干擾的能力。PD校正對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能影響不大。比例-積分(PI)串聯(lián)校正，可提高系統(tǒng)的無靜差度，從而改善了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能；但系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性變差。比例-積分-微分(PID)串聯(lián)校正，既可改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能，又能改善系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性和快速性，兼顧了穩(wěn)態(tài)精度和穩(wěn)定性

26、的改善，因此在要求較高的系統(tǒng)中獲得廣泛的應(yīng)用。計算1,下圖為一隨動系統(tǒng)框圖，圖中G1(s)為隨動系統(tǒng)的固有部分，Gc(s)為PD校正裝置。利用Bode圖分析校正前后系統(tǒng)的性能變化情況(包括穩(wěn)態(tài)性能、動態(tài)性能、以及高頻抗干擾能力)(6.2)解:校正前：穿越頻率c=5.7rad/s=13.2rad/s相位裕量=12.3校正后：G(s)=G/s)Gi(s)=35s(0.01s1)穿越頻率-c=35rad/sc相位裕量=70.7結(jié)論：相位裕量了提高（由12.3度提高到70.7度），系統(tǒng)的穩(wěn)定性顯著改善。使穿越頻率6c提高（由13.2rad/s提高到35rad/s）,從而改善了系統(tǒng)的快速性。比例微分調(diào)節(jié)

27、器使系統(tǒng)的高頻增益增大，而很多干擾信號都是高頻信號，因此比例微分校正容易引入高頻干擾，這是它的缺點。比例微分校正對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差不產(chǎn)生直接的影響。綜上所述，比例微分校正將使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性改善，但抗高頻干擾能力明顯下降。2.下圖為一調(diào)速系統(tǒng)框圖，圖中G(s)為調(diào)速系統(tǒng)的固有部分,Gc(s)為pi校正裝置。利。(曬i校正前R(s)C(s)PI校正Gc(s)D(s)系統(tǒng)固有部分G(s)穿越頻率c=9.7rad/sc動態(tài)性能、以及高頻抗干3t2.3dB-40校正后(m)27.8陽(mds)(包括穩(wěn)態(tài)性能、校正后(11)=1+11(rad/s)(I)的有用Bode圖分析校正前后系統(tǒng)的性能變化情況擾

28、能力)(6.2)PK1D3.2(0.33s1)(0.036s1)1.3(0.33s1)0.33s相位裕量=88校正后：G(s)=Gc(s)Gi(s)=12.6s(0.036s1)穿越頻率c=12.6rad/sc相位裕量二65；結(jié)論： 在低頻段，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差將顯著減小，從而改善了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。 在中頻段，相位穩(wěn)定裕量減小，系統(tǒng)的超調(diào)量將增加，降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在高頻段，校正前后的影響不大。綜上所述，比例積分校正將使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能得到明顯的改善，但使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。3,下圖為具有位置負(fù)反饋和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的隨動系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖，試分析增設(shè)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋對系統(tǒng)性能（最大超調(diào)量、峰值時間、調(diào)整時間）的影

29、響。（6.3）解：若系統(tǒng)未設(shè)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為:G(s)=20s(0.2s1)冗tp=0.32sp"dts=1.6s(、.=2%),ts='n=1.2s(、.=5%)增設(shè)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋環(huán)節(jié)后，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為:G(s)=203Q2s(丁1)立二0.75n=10rad/s二二3%,tp=0.47sts=0.53s(、=2%),ts=0.4s(、=5%)結(jié)論：增設(shè)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋環(huán)節(jié)后，將使系統(tǒng)的位置超調(diào)量b顯著下降，調(diào)整時間ts也明顯減小，系統(tǒng)的動態(tài)性能得到了顯著的改善。4.設(shè)系統(tǒng)如圖所示，試求：(6.3)(1) 當(dāng)a=0,K=8時，求最大超調(diào)量燈，峰值時間tp和調(diào)

30、整時間ts(6=2%)(2) 當(dāng)K=8二=0.7時，確定參數(shù)a值，并求最大超調(diào)量仃，峰值時間tp和調(diào)整時間pts('=2%)解：當(dāng)a=0,K=8時，開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=s(0.5s1)=-=0.3542.0.54一一2c-=e1-=30.5%tp=1.19s'dts=4sK=8,:=0.7時，開環(huán)傳遞函數(shù)為c小8(8a2)G(s)=1s(s1)8a2n=8rad/s=2.828rad/s=1=0.7=2、8aI8a82a=0.245c-=4.6%tp=1.55spts=2.02s第7章直流調(diào)速系統(tǒng)填空1 .PWM型直流調(diào)壓供電線路主要由鋸齒波（或三角波）發(fā)生器、比較器和BJ

31、T供電電路三個部分組成。（7.4）2 .在調(diào)速系統(tǒng)中，可逆供電電路主要應(yīng)用于需要正、反兩個方向運轉(zhuǎn)的調(diào)速系統(tǒng)或雖單向運行，但要求實現(xiàn)回饋制動的調(diào)速系統(tǒng)。（7.4）單選1.在直流調(diào)速系統(tǒng)中，采用電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的目的是（）（7.1）保持電流恒定限制電流上升率過大限制最大電流使機械特性變硬雙選1 .當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加而下降時，具有比例調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)將同時存在著兩個調(diào)節(jié)過程，即（）（7.1）電動機內(nèi)部的自動調(diào)節(jié)過程轉(zhuǎn)速負(fù)反饋環(huán)節(jié)的自動調(diào)節(jié)過程消除轉(zhuǎn)速偏差限制起（制）動最大電流實現(xiàn)無靜差調(diào)速2 .在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，電流調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用是（）（7.3）自動限制最高轉(zhuǎn)速自

32、動限制最大電流保持轉(zhuǎn)速恒定有效抑制電網(wǎng)電壓波動消除靜差3 .在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，速度調(diào)節(jié)器的主要作用是（）（7.3）保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定限制最高轉(zhuǎn)速抑制最大電流消除轉(zhuǎn)速靜差抑制電網(wǎng)電壓波動的影響簡答1 .簡述具有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的直流調(diào)速系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)過程。（7.1）解：電動機內(nèi)部門朝調(diào)H過程轉(zhuǎn)速魚反饋環(huán)節(jié)的自動調(diào)節(jié)作用2 .為什么要采用速度和電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。（7.3）解：3 .在BJT可逆供電電路中通常采用T形和H形兩種電路，簡述這兩種電路的優(yōu)缺點。（7.4）解：1）T形電路的優(yōu)點是開關(guān)元件少、線路簡單，電動機一端可接地，便于引出反饋信號。缺點是需要正、負(fù)兩個極性電源，BJT元件要承受兩倍電源電壓。2）H形電路雖然元件多些，電樞兩端浮地；但元件耐壓要求低，且只需單極性電源，所以實際中應(yīng)用較多。4 .簡述BJT-PWM直流調(diào)壓電路的組成及控制思路。（7