自动控制理论习题. 下载本文

3-1,试求下列传递函数在零初始条件下的单位阶跃响应y(t)。 (1) G(s)?211; (2)G(s)?2;(3)G(s)?

(S?1)(S?2)s(S?1)(S?2)s(s2?2s?4)

3-2 某系统初始条件为零,其响应如图所示,试求该系统的传递函数。

y(t)Ky(t)106.32t0T0τTt

(1)单位脉冲?(t)响应 (2)单位阶跃1(t)响应

3-3 试在s平面上分别画出满足下列每一参量要求的二阶系统极点区域。 (1)??0.707,?n?2s?1;(2)0.5???0.707,2s?1??n?4s?1

3-4 已知单位反馈系统的开环传递函数为G(s)?K,求下列参数条件下的

s(?s?1)最大超调量和调整时间,画出闭环极点位置并总结动态指标的变化与极点和系统参数的关系。

(1)K?4,??1; (2)K?1,??1; (3)K?2,??0.5

3-5 已知二阶系统的单位阶跃响应为

?1.t2 h(t)?10?12.e5sint?(1.?6 53.1)试求(1)系统的最大超调量Mp(%)、峰值时间tp和调整时间ts;(2)确定系统的闭环传递函数;(3)确定阻尼比和无阻尼自然振荡角频率?n。

3-6已知控制系统的阶跃响应为h(t)?1?0.2e?60t?1.2e?10t。

(1)求系统的单位脉冲响应。(2)求系统的传递函数,并确定?,?n。 (3)当h(t)?1?0.2e?60t?1.2e?10t时,求(1)(2)。

3-7 某系统结构图如下:

+R(s)+--K1τs1s2Y(s)

求:(1)当R(s)?及?值;

(2)在动态指标所确定的K1及?下,当输入信号分别为r(t)?1(t)、r(t)?t、

r(t)?12t时,系统的稳态误差eSS(?)??。 21,动态指标?P?20%,tS?1.8秒(??0.05)时,试确定K1s3-8 系统结构图如下:

+R(s)-K+-25s(s+1)Y(s)As

当要求:r(t)?1(t)时,?P?9.5%;

r(t)?t时,稳态误差eSS(?)?0.5,

试确定K与A的值。

3-9 单位反馈系统的开环传递函数为如下,确定系统的结构类型,计算位置、速度、加速度误差系数,并求出在单位阶跃输入、单位斜坡输入、单位加速度输入下的给定稳态误差ess。 (1)G(s)?50K;(2)G(s)?

(2s?1)(0.1s?1)s(0.5s?1)(0.1s?1)K(2s?1)(4s?1) 22s(s?2s?10)(3)G(s)?

3-10 单位负反馈系统的闭环传递函数如下: (1)

C(s)10C(s)10??2;(2)

R(s)s?2s?10R(s)s?11试确定开环传递函数G(s),给定误差传递函数?e(s),单位阶跃给定下的稳态误差终值ess。

1来描述,将其放入水容器中,一分钟后TS?1温度计的标示值为实际水温的98%,当将其放入水温以每分钟上升10?C的线性升温水容器中时,试求温度计标示值的稳态误差。 [注:温度计每次插入水中之前标示值为0?C]

3-12 反馈控制系统如图所示,试计算单位斜坡输入下的稳态误差终值。如在前加入一比例微分环节,证明选取适当的a值,可以使系统跟踪单位斜坡输入的稳态误差为零。(注意E(s)=R(s)-C(s)) R(s)C(s)R(s)?n2C(s)?n21?as __s(s?2??n)s(s?2??n)

3-11 如某温度计的动态特性可用

3-13 已知系统的特征方程如下,试用劳斯判据(或赫尔维茨判据) 判定其稳定性。

(1) s5?s4?3s3?9s2?16s?10?0 (2) s6?3s5?5s4?9s3?8s2?6s?4?0

3-14 根据下列单位反馈系统的开环传递函数,确定使系统稳定的K值的范围,临界稳定时的无阻尼振荡角频率?n。 (1) G(s)?KK (2) G(s)?2

(s?1)(0.1s?1)s(0.1s?1)KK(s?3) (4) G(s)?

s(s?1)(0.5s?1)s(s2?2s?2)(3) G(s)?3-15 系统结构图为

+R(s)-Ks(0.1s+1)(0.25s+1)Y(s)

求:1,为使闭环系统稳定,确定K的取值范围。

2,当K为何值时,系统出现等幅振荡,并确定等幅振荡的频率。 3,为使系统的闭环极点全部处于S平面的虚轴左移一个单位后的 左侧,试确定K的取值范围。

3-16 系统结构框图如下,若系统以 的K值和a值。

?n?2弧度/秒 的频率振荡,试确定振荡时

+R(s)-K(s+1)32s +as +2s+1Y(s)

3-17 已知单位反馈控制系统特征方程为s?4s?6s?4?0,要求系统跟踪单位

32斜坡输入的稳态误差终值为零,确定系统的开环传递函数。

3-18 要求一个三阶单位反馈控制系统的单位斜坡输入的稳态误差终值为

ess?2,且具有一对主导极点s1,2??1?j,确定满足上述条件的开环传递函数

G(s)。