2013级《控制工程基础习题册》(9130007100) - 图文(3)

来源：网络收集时间：2026-07-14

导读：示。受控对象的传递函数为：G(s)?（1）闭环系统的时间常数。 K，其中K?10，H(s)?s。试求： s?5（2）当存在单位阶跃扰动（如云层遮挡太阳）时，系统按2%准则的调节时间。 ?最大功率?变化曲线的斜率1sdc(t)dt??D(s)

示。受控对象的传递函数为：G(s)?（1）闭环系统的时间常数。

K，其中K?10，H(s)?s。试求： s?5（2）当存在单位阶跃扰动（如云层遮挡太阳）时，系统按2%准则的调节时间。

?最大功率?变化曲线的斜率1sdc(t)dt??D(s)G(s)干扰c(t)输出功率s题8图太阳能电池帆板的控制系统

9 已知四个二阶系统的闭环极点分布如图示，试比较它们的性能（填在图（b）中）。

j? Ⅰ 0 1 2 1 3 振荡频率（高低）阻尼系数（大中小）响应衰减速度（快慢） * * 4 1 * * 4’ 1’ * * * * 3’ 2’ 3 2 ?

Ⅱ 1 Ⅲ 4 题9图表 (a) 闭环极点分布如图（b）性能比较

第六次课作业（第4、5章控制系统的时域分析）

必做题：

1 颇具特色的Ferris转轮是众人喜爱的娱乐项目，这种转轮是由Geroge Ferris发明的。为了不使客人受到惊吓，他把Ferris轮的实际稳态运行速度控制在预期速度的5%以内，所采用的控制系统如图1所示。

（1）试确定增益k的取值，以便满足系统稳态运行时的速度要求。（2）利用(a)中确定的k值，求出由干扰D(s)?1/s引起的响应误差e(t)，画出响应的曲线，并确定速度的变化是否超过了5%。（为便于计算，假定

R(s)?0。）

题1图 Ferris轮的速度控制系统

2 单位反馈控制系统的开环传递函数为 G(s)?10

s(1?T1s)(1?T2s)输入信号为r(t)?A??t，A为常量，??0.5弧度/秒。试求系统的稳态误差。 3 机器人应用反馈原理来控制每个关节的方向。由于负载的改变以及机械臂伸展位置的变化，负载对机器人会产生不同的影响。例如，机械爪抓持负载后，就可能使机器人系统产生偏差。机器人关节指向控制系统如题图所示。（1）假定R(s)?0，确定TL(s)对C(s)的影响。（2）计算R(s)?1/s，TL(s)?0时系统的稳定误差。

R(s)+预期的_关节角负载干扰_TL(s)k2s(?s?1)C(s)实际的关节角k+k3?k4s题3图机器人关节指向控制系统

4 控制系统的结构图如图所示。假设输入信号为r(t)?at(a为任意常数）。试证明通过适当地调节Ki的值，该系统对斜坡输入的响应的稳态误差能达到零。

R(s)Kis?1??Ks(Ts?1)C(s)

题4图控制系统的结构图

5 A feedback system is shown in

?KFig.5. (a) Determine the R(s)G(s)s(s?2)?steady-state error for a unit step input when K?0.4 and

(s?3)Gp(s)?1. (b) Select an (s?0.1)appropriate value for Gp(s) so

that the steady-state error is Fig.5 equal to zero for the unit step input.

pC(s)

选做题（至少选做1题）： 6 设随动系统的微分方程为

d2c(t)dc(t)T1??K2u(t)2dtdt

u(t)?K1[r(t)?b(t)]

T2db(t)?b(t)?c(t)dt

其中，T1、T2和K2为正常数。若要求r(t)?1?t时，c(t)对r(t)的稳态误差不大于正常数??0，试问K1应满足什么条件?

7 零初始条件下，设某系统在单位脉冲?(t)作用下的响应函数为：

T1T2?T1?T1h(t)?K(?(t)?e

T2T12t（1）求系统的传递函数。

（2）求在零初始条件下，该系统的单位阶跃响应。

8 如图所示系统，采用微分补偿复合控制。

当输入r(t)?t时，要求系统稳态误差的终值为0，试确定参数?d的值。

题8图复合控制系统

9 设复合控制系统结构图如图所示，要求：（1）计算当n(t)?t时，系统的稳态误差。

（2）设计Kc，使系统在r(t)?t作用下稳态误差为零。

题9图复合控制系统

10 系统结构如图所示。

?2t（1）已知G1(s)的单位阶跃响应为1?e，求G1(s)；

1（2）当G1(s)?，且r(t)?10?1(t)时，试求：

s?2①系统的稳态输出；

②系统的峰值时间tp，超调量?%，调节时间ts和稳态误差ess； ③概略绘制系统输出响应c(t)曲线。

题10图某控制系统

第七次课作业（第6章控制系统的稳定性）

必做题：

1 闭环系统的特征方程如下，试用劳斯判据判断系统的稳定性，并说明特征根在

s平面上的分布。

（1）2s5?s4?15s3?25s2?2s?7?0 （2）s5?s4?5s3?5s2?3s?7?0

（3）s6?3s5?9s4?18s3?22s2?12s?12?0 2 设单位反馈系统的开环传递函数为 G(s)?k11s(s?1)(s?1)36

（1）求闭环系统稳定时k值的范围。

（2）若要闭环特征方程的根的实部均小于?1，求k的取值范围。 3 单位反馈控制系统的开环传递函数为 G(s)?（1）确定引起闭环系统持续振荡时的K值。

（2）确定相应的振荡频率。

4 A control system for aircraft altitude is shown in Fig.4. (a) For K?1, determine whether the system is stable. (b) Determine a range of stability, if any, for K?0.

R(s)??K 2(s?2)(s?4)(s?6s?25)K(4s2?2s?1)s1s(s?s?4)22Y(s)

Fig.4 A control system for aircraft altitude

5 已知系统的结构如图所示。

N(s)R(s)K1-K2s(T2?1)-K3K0sC(s)题5图系统结构图

（1）判断系统是否稳定？

（2）讨论消除系统不稳定可采取的措施？并说明其理由。

选做题（至少选做1题）：

6 设单位负反馈控制系统的开环传递函数为G0(s)?K 2s(s?7s?17)（1）确定使系统产生持续等幅振荡的K值及相应的振荡角频率；（2）确定使全部闭环系统极点位于s??1垂直线左侧时K的取值范围；（3）确定使全部闭环系统极点位于s??2垂直线左侧时K的取值范围。

2?n?(s)?22s?2??s??nn7 设闭环系统为，试在s平面上绘制下列要求特征根可能 …… 此处隐藏：932字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……

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