控制工程基础期末试卷

更多更全课后答案及考试资料尽在课后学习网控制工程基础本科生考试试题考试课程控制工程基础（A卷）2006年6月14日1.设有一个系统如图1所示，k1=1000N/m,k2=2000N/m,D=10N/(m/s)，当系统受到输入信号ttxisin5)(的作用时，试求系统的稳态输出)(txo。(15分)ixox1K2KD图12.设一单位反馈系统的开环传递函数为)11.0(100)(sssG现有三种串联校正装置，均为最小相位的，它们的对数幅频特性渐近线如图2所示。若要使系统的稳态误差不变，而减小超调量，加快系统的动态响应速度，应选取哪种校正装置？系统的相角裕量约增加多少？(10分)31.6189.615.56＋20w(rad/s)L(w)(dB)0(a)0.42-14-20w(rad/s)L(w)(dB)00.4214-20w(rad/s)L(w)(dB)0(b)(c)图23.对任意二阶环节进行校正，如图3，如果使用PD控制器，KP,KD均为实数，是否可以实现闭环极点的任意配置？试证明之。(15分)更多更全课后答案及考试资料尽在课后学习网22n2nKssww图34.一个未知传递函数的被控系统，先未经校正，构成单位反馈闭环。经过测试，得知闭环系统的单位阶跃响应如图4所示。问：(1)系统的开环低频增益K0是多少？(5分)(2)如果用主导极点的概念用低阶系统近似该系统，试写出其近似闭环传递函数；(5分)（3）如果采用PI形式的串联校正()Ic1KGss，KI在什么范围内时，对原开环系统相位裕量的改变约在5.7~0之间？(5分)17/80.5525msOt图45．已知计算机控制系统如图所示，采用数字比例控制()DzK，其中K0。设采样周期T=1s+-()Dz1Tses11s++()Ns()iXs()oXzTTT图5（1）试求系统的闭环脉冲传递函数()()()ociXzGzXz；(5分)（2）试判断系统稳定的K值范围；(5分)（3）当系统干扰()1()ntt时，试求系统由干扰引起的稳态误差。(5分)6．针对本学期直流电动机位置伺服系统教学实验，基本原理图见图6，其中，电枢控制式直流电动机电枢电阻为1.7Ω，电感为3.7mH，反电势系数Ce为0.213V/(rad/s)，力矩系数Cm为0.213Nm/A，等效到电动机轴上的总转动惯量为392×10-6Nms2，设R2=470KΩ，α=0.9，更多更全课后答案及考试资料尽在课后学习网，电流调节器传递函数为ss0007.01002.0，功放Kpwm=1，霍尔电流传感器传递函数为2V/A，β=0.8，测速机传递系数为24V/1000rpm，数字电位计传递系数为0.243V/rad，（1）以upi作为输入，以x作为输出，画出系统对应的方块图，并注出每个方块输入输出端的量纲表达；(12分)（2）对于图6所示系统，电流调节器如果采用P校正或PI校正，该位置伺服系统型次是否改变？速度调节器采用P校正或PI校正，该位置伺服系统型次是否改变？试说明之；(5分)（3）试改变位置环校正形式或参数，使当输入斜坡信号时，引起的位置误差为零；(5分)（4）电位器β值起什么作用？(3分)（5）在实验时，如何测试VK值？试说明其根据。(5分)+-+-R2100K470K100K47K+10V47K24K2mm螺距+10V200mm直线电位计x+Ui+速度调节器电流调节器Ug1Ug4Ug2Ug3MUg1Ug2Ug3Ug4TG霍尔电流传感器PWM控制24K0.01upiupfupfxuviuR1图6参考答案：A卷1.解：()()()1015.001.021211sskkDskkDsksXsXio然后通过频率特性求出()()14.89sin025.0ttxo2.解：选择(a)，相角裕量约增加35°。3.解：该题闭环极点能实现任意配置。4.解：（1）00718KK，07K更多更全课后答案及考试资料尽在课后学习网(2)()()1025.087ssXsXio（3）要求()Icarctan0,5.7Kw，()I0,0.140K，()I0,4K。5．解：（1）系统的开环脉冲传递函数101111111()(1)(1)11(1)1(1)()1111GGzzZsszZsszzzzzezzeeze1101011111111()()11()1(1)()(1)(1)ceKKGGzzeGzeKGGzKzeKezeKeKezeKKe（2）特征方程为110zeKKe特征根为11zeKKe欲使系统稳定，需满足条件111zeKKe使系统稳定的K值范围为02.16K（3）若()1()ntt，则()1zNzz误差脉冲传递函数10111111()11()1()(1)eGzeKGGzKzezezeKe更多更全课后答案及考试资料尽在课后学习网()()()()(1)[(1)]ezzeEzGzNzzzeKe利用终值定理可以求出系统的稳态误差：11111()()lim[(1)()]lim[](1)11zzzzeezEzzeKeK6．解：（1）E++++fKeCMC1Js1aRLs20.5*1Ts()iGs()ncGsfzMpwmK1s222pfK11xT()pGs+-U（2）不影响主回路纯积分环节个数，型次均不变。（3）保证系统稳定的前提下，改变位置环校正形式由P校正改为PI校正即可。（4）β用于调节速度环反馈深度，改变反馈校正参数，使系统动态特性更好，同时防止出现饱和非线性。（5）将位置环打开，使位置环处于开环状态，输入电压piU＝－0.5V左右,测速机输出不饱和情况下，测量数字电位计波形如图所示。记其斜率，位置环的速度品质系数输入电压斜率/VK。