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1、东北农业大学网络教育学院自动控制原理作业题 作业题（一）一、控制系统如图所示。简述该系统的工作原理，说明该系统的给定值、被控制量和干扰量，并画出该系统的方块图。二、求有源网络的传递函数。三、单位反馈控制系统的开环传递函数为，求：1）位置误差系数，速度误差系数和加速度误差系数；2）当参考输入为时，系统的稳态误差。四、已知某一控制系统如图所示，其中为PID控制器，它的传递函数为，要求校正后系统的闭环极点为和-100，确定PID控制器的参数。五、已知某一单位反馈控制系统如图所示。设计一串联校正装置，使校正后的系统同时满足下列性能指标要求：j跟踪输入时的稳态误差为0.1；k相位裕度为六、已知负反馈控制
2、系统的开环传递函数为试绘制控制系统的根轨迹，并依此分析系统的稳定性，计算=0.5时系统的动态性能。作业题（二）一、控制系统如图所示，输入信号为。要求系统输出响应的稳态误差为0，试确定Kd的值。二、已知单位负反馈控制系统如图所示，试回答：1）G(s)=1时，闭环系统是否稳定？ 2）时，闭环系统的稳定条件是什么？三、单位反馈控制系统，若要求： （1）跟踪单位斜坡输入时系统的稳态误差为2（2）设该系统为三阶，其中一对复数闭环极点为1j求满足上述要求的开环传递函数。四、系统方块图如图所示。请画出信号流图，并利用梅逊公式求取传递函数C(s)/R(s)五、已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为应用根轨迹法
3、分析开环放大倍数K对系统的影响，计算K=5时系统的性能。作业题（三）一、控制系统的结构图如图一。要求： （1）绘制系统的根轨迹草图； （2）用根轨迹法确定使系统稳定的Kg值的范围； （3）用根轨迹法确定使系统的阶跃响应不出现超调的Kg的最大值。图一 二、已知单位负反馈系统的开环传递函数为： （1）判断系统稳定性并求相位裕量； （2）求当系统有一延迟环节e-s时，取何值才能使系统稳定； （3）求当输入为1(t) 、t、t2时系统的稳态误差。 三、控制系统的开环对数幅频特性曲线如图二。其中虚线表示校正前的，实线表示校正后的。求解： （1）确定所用的是何种串联校正性质的校正，并写出校正装置的传递函数
4、Gc(s)。 （2）确定校正后系统临界稳定时的开环增益值； （3）当开环增益K=1时，求校正后系统的相位裕量，幅值裕度。图二 四、已知系统结构图如图三所示。要求： （1）若使系统闭环极点配置在-5j5处，求相应的K1、K2值； （2）设计G1(s)，使之在r(t)单独作用下无稳态误差； （3）设计G2(s)，使之在n(t)单独作用下无稳态误差。图三五、填空题： （1）已知单位负反馈系统的闭环零点为-1，闭环根轨迹起点为0，-2，-3。系统稳定时开环增益的取值范围为（ ）。 （2）若要使二阶欠阻尼系统的单位阶跃响应的超调量小于25%，调节时间小于3.5s。闭环极点的位于（ ）。 （3）已知系统的
5、闭环传递函数为：估算系统单位阶跃响应的调节时间为（ ）和响应峰值为（ ）。 （4）单位负反馈系统的开环传递函数为：要使系统阶跃响应指标最高（阻尼系数=0.707），解决这一问题的办法（ ）。 作业题（四）一、液面控制系统如图所示。试分析该系统的工作原理，指出系统中的干扰量、被控制量及被控制对象，并画出系统的方框图。题一图二、某无源网络如图所示，其输入量、输出量分别为u1(t)、u2(t)。试画出其方块图并运用梅逊公式求该网络的传递函数。题二图三、已知控制系统方块图如图所示。若使系统的单位阶跃响应具有p=16.3%，tp=1秒。试确定前置放大器的增益K及内反馈系数。题三图四、1) 最小相位系统的
6、开环对数幅频特性如图所示。试写出其开环传递函数。题四（1）图2）控制系统开环极、零点分布如图所示。试画出其大致的根轨迹。（a） (b)题四（2）图3）控制系统的开环Nyquist图如图所示（P为具有正实部的开环极点的个数）。试判断闭环系统的稳定性。 （a） （b）题四（3）图五、控制系统的结构图如图所示。假设输入信号为。证明：通过适当地调节Ki的值，该系统对斜坡输入的响应的稳态误差能达到零。题五图六、控制系统的开环对数幅频特性曲线如所示，其中虚线L1为校正前的，实线L2为校正后的，实线LC为校正环节。求：1）确定所用的是何种串联校正，并写出校正装置的传递函数Gc (s)；2）确定校正后系统稳定
7、时的开环增益；3）当开环增益k =1时，求校正后系统的相位裕度g ，幅值裕度kg(dB)。题六图 作业题（五）一、简答题1、简述自动控制的概念。2、简述奈奎斯特稳定判据。3、写出绘制根轨迹的条件。4、写出频域性能指标和时域性能指标。5、简述串联超前校正的特点。二、判断题（对的画“”，错的画“”）1、（ ）控制系统的动态性能指标中超调量随着阻尼比的减小而增大。2、（ ）线性系统的传递函数是输出信号的傅氏变换式与输入信号的傅氏变换式之比。3、（ ）在干扰信号作用下减小和消除系统稳态误差的办法之一是增加系统的类型数。4、（ ）实现串联校正的PD控制规律具有“预见性”。5、（ ）高阶控制系统的谐振峰值
8、随相角裕度的增加而减小。三、分析、计算、综合题1、已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为，求系统闭环稳定时K的取值范围。2、系统的闭环传递函数为，若输入信号，求系统的稳态输出。3、由实验测得二阶系统的单位阶跃响应曲线如图所示。试计算系统参数和n。4、已知控制系统的开环传递函数为： 求：1）画出系统的开环传递函数的对数幅频特性图；2）计算系统的相角裕度r(c)； 3）判断系统的稳定性。5、已知电路网络如图所示。图中R1i =500k，C1f =2F， R2f =250k，C2f 1F。求：1）请画出该电路网络的函数方块图；2）写出电路网络的开环传递函数并判断控制系统的类型数； 3）写出电路网络的闭环传递函数； 4）若R2i=25k，试判断电路网络响应的稳定性；5）计算电路网络的ts和P。 6）若增大R2i，控制系统的性能指标ts将如何变化？6、已知控制系统的根轨迹如图所示。 由系统的根轨迹图，求：1）确定系统稳定时参数k的范围； 2）确定系统阶跃响应无超调时k的取值范围； 3）系统出现等幅振荡时的振荡频率。- 1 -
