控制工程基础期末试卷Word格式.doc

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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。

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；

（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？

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。

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；

（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；

（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。

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。