山东自动控制原理与系统（期末）复习题(2)

A.K>0 B.K<40 C.0

（1） （2）

（3）

(GG?G)G1、（1）φ(S)=

1?[(GG?G)G]H12341234(R2+1/C1S)R3Uo(s)R2+1/C1S+R3R3(R2C1S+1)（2）φ(S)= ==Ui(s)R0R0(R2+R3)C1S+1G1（3）Gk(s)=（1－G3）.＋G4，

1+G1G2φ(S)=

Gk(S)C(s)= R(s)1+Gk(S)

2、

（1） （2） 2、（1）C(S)=

GGG1+GGG12123H3R(S)+

G1+GGG312H3D(S)（15分）

10(0.1S+1)0.1(0.1S+1)（2）C(S)=R(S)+ D(S)

1.1S+11.1S+1四、系统定性分析

1、下图为一调速系统的结构图，要求：（15分）

（1）画出系统的方框图。说明系统具有几种反馈，作用是什么？

主反馈是转速负反馈，起稳定转速的作用；局部反馈是截止电流负反馈，当电流超过允许电流时，使电流迅速降下来。

（2）用顺序图说明当负载Mfz突然减小时系统的自动调节过程。

Mfz↓→n↑→△u↓→uk↓→ud↓→n↓

→E↑→Id↓→→→→n↓

一直调整到△u＝0,转速n稳定为止。

（3）系统有无静差？为什么？

系统无静差？因该系统采用PI调节器,为一型系统;又该系统的输入信号一般为阶跃信号.由误差理论知该系统静差为零.

四、1下图为一调速系统的结构图，要求：（15分）

1、画出系统的结构图（假设整流和反馈环节均为比例环节，比例系数分别为α、β）。 2、用顺序图说明当负载Mfz突然增大时系统的自动调节过程。

3、系统有无静差？为什么？如有静差，可以采用什么措施消除之？ 1、

主反馈是转速负反馈，起稳定转速的作用；局部反馈是截止电流负反馈，当电流超过允许电流时，使电流迅速降下来。 2、

3、系统无静差。因该系统采用PI调节器,为一型系统;又该系统的输入信号一般为阶跃信号.由误差理论知该系统静差为零.

四、2 位置随动系统组成示意图如下图所示。要求：（15分） 1、画出系统的结构图。

2、用顺序图说明当给定角度θr增大时系统的自动调节过程。

3、若放大器为比例型，系统有无静差？为什么？如有静差，可以采用什么措施消除之？

解：1.

2.

3.系统有静差。因该系统采用P调节器,为0型系统;又该系统的输入信号一般为阶跃信号即一阶.由误差理论知该系统静差不为零.

4.如有静差，可通过提高系统的型，如将P调节器改为PI调节器实现无静差。 四.3 水位控制系统如下图所示。要求（15分） 1、画出系统的结构图。

2、用顺序图说明当用户用水量Q2突然增大时系统的自动调节过程，并说明为什么负反馈控制又称为偏差

调节?(20分)

3、如使用P调节器，系统有无静差？为什么？如有静差，可以采用什么措施消除之？

解：1.

2.

由以上分析可知,负反馈控制是通过反馈量与给定量之间形成偏差才能实现控制过程使系统最终达到稳定.且偏差为零后系统处于稳定状态控制失去作用.因此负反馈控制又称为偏差控制.

3.系统有静差。因该系统采用P调节器,为0型系统;又该系统的输入信号一般为阶跃信号即一阶信号.由误差理论知该系统静差不为零.

如有静差，可通过提高系统的型，如将P调节器改为PI调节器实现无静差 五、1系统结构图如图，要求：（15分）

(1)绘制系统伯德图，求出系统的相位裕量。(2)判定系统的稳定性。 解：（1）G(S)=

100伯德图略。该系统为典Ι系统ωc=100rad/s,

S(0.01S+1)-1

相位裕量γ＝Φ(ωc)＝180°-90°-tgTωc=90°-45°=45° （2）γ＝45°＞0故系统稳定;

又45°＞(30°,60°)故系统相对稳定性足够好. 2、系统结构图如下图，要求：（1）绘制系统伯德图，求出系统的相位裕量;（2）判定系统的稳定性.（3）若稳定性不佳可如何校正?（15分）

解：（1）伯德图略

G(S)=

100,ωc=57.73rad/s,

S(0.03S?1)-1

相位裕量γ＝Φ(ωc)＝180°-90°-tgTωc=90°-89°=1° （2）判定系统的稳定性。 γ＝1°＞0故系统稳定;

又1°＜(30°,60°)故系统相对稳定性不够好.

（3）要改善系统稳定性可考虑采用以下措施:1.减小增益K;2.增加 PD校正环节. 五、

5.1、系统结构图如图，要求：（15分）1绘制系统伯德图，求出系统的相位裕量（已知arctg0.3=63°）。

解：G(S)=

100S(0.003S+1)，该系统为典I系统，ωc =100rad/dec。

波德图

-1

γ＝180°＋Φ(ωc)＝180°-90°- tg0.003×ωc =90°-63°=27° 2、判定系统的稳定性。若系统稳定性不够好，提出改善性能的策略。 γ＝27°＞0故系统稳定;

又27°《(30°,60°)故系统相对稳定性不够好.

改善稳定性，可有两种思路：一是适当减小开环增益K；二是增加校正环节如增加比例微分环节或超前校正环节。

5.2系统结构图如图，要求：（15分）1绘制系统伯德图，求出系统的相位裕量。

解：G(S)=

10，该系统为典I系统，ωc =10rad/dec。

S(0.1S+1)波德图略

-1

γ＝180°＋Φ(ωc)＝180°-90°- tg0.1×ωc =90°-45°=45°