控制工程基础期末试卷.doc

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 的作用时,试求系统的稳态输出。（15分）
图1
2。 设一单位反馈系统的开环传递函数为
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)
（a）
（b） (c）
图2
3。 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）
图3
4。 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,KI在什么范围内时，对原开环系统相位裕量的改变约在之间？(5分)
图4
5．已知计算机控制系统如图所示,采用数字比例控制，其中K〉0。设采样周期T=1s
图5
（1)试求系统的闭环脉冲传递函数； （5分)
（2）试判断系统稳定的K值范围； （5分)
（3)当系统干扰时，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,速度调节器传递函数为6,电流调节器传递函数为，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,如何测试值？试说明其根据。(5分）
图6
参考答案：A卷
1. 解:
然后通过频率特性求出
2. 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），
（2）
（3)要求，，.
5．解：(1)系统的开环脉冲传递函数
（2)特征方程为
特征根为 欲使系统稳定，需满足条件
使系统稳定的K值范围为
（3）若，则
误差脉冲传递函数
误差为
利用终值定理可以求出系统的稳态误差：
6．解：(1）
（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＝－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.
更多更全课后答案及考试资料尽在课后学习网