2013级《控制工程基础习题册》(9130007100) - 图文(8)

3 题图是三种推荐的稳定系统的串联校正网络特性，它们均由最小相角环节组 成，若控制系统为单位反馈系统，其开环传递函数为 G(s)?400 2s(0.01s?1)试问：（1）这些校正网络特性中，哪一种可使校正系统的稳定程度最好？

（2）为了将12Hz的正弦波噪声削弱10倍左右，应采用哪种校正网络特性？

题3图 三种推荐稳定系统的串联校正网络特性

4 单位反馈控制系统的开环传递函数为 G(s)?2500K，若要使系统的速度误

s(s?25)差系数Kv?100秒-1，相角裕量??45?。试设计系统的校正装置。 5 在题图给出的单位反馈系统中，有 G(s)?160 2s 题5图 串联校正

设计一个滞后校正的网络，使系统阶跃响应得超调量小于5%，调节时间小于1s（按2%准则），且加速度误差系数Ka大于7500。

选做题（至少选做1题）：

6 某单位负反馈系统的传递函数为： G(s)?40

s(s?2)将交点频率取为?c?10rad/s，在此条件下，试用解析方法设计一个超前校正网络，使系统的相角欲度达到30°，并且具有较大的带宽。用Bode图验证你的设计结果。

7 某单位反馈系统的开环传递函数为G(s)?40。要求闭环系统对斜坡输入

s(s?2)（r(t)?At）响应的稳态误差小于0.05A，相角裕度为30?，交点频率?c为

31

10rad/s。请选择校正方案，并验证校正的效果。

8 The open-loop magnitude characteristic of a minimum phase system is shown in Fig.8. (a) determine the open-loop transfer function G(s). (b) determine the phase margin ?. (c) assume that the dynamic performances are satisfied. Design a cascade compensator Gc(s) so that the steady state error for a ramp input is tenth of the former value.

L(?)(dB)20

?20

?1?2500.2?10K???1?60

?40?40Fig.8

?60

9 已知被控对象的传递函数为G0(s)?1。

s(s?2)（1）选择控制装置的传递函数为Gc(s)?kc(s?zc)，构成图（a）所示的闭环控制系统。试确定参数kc、zc的取值，使控制系统的闭环极点位于?2?j2处。 （2）写出被控对象G0(s)状态空间表达式的能控标准型，采用极点配置的设计方案，结构如图（b）所示，确定状态反馈矩阵K，同样使控制系统的闭环极点位于?2?j2处。

G0(s)u-R(s)BAK?xyC-Gc(s)uG0(s)y

题9图 (a) (b)

第十六次课作业（第10章 控制系统的综合校正）

必做题：

1 设单位反馈控制系统的开环传递函数为 G(s)?K

s(s?1)(s?5) 32

（1）画出系统的根轨迹图，并确定阻尼比??0.3时的K值。 （2）如串入传递函数Gc(s)?K值。

10(1?10s)的校正位置，试确定阻尼比??0.3时的

1?100s（3）比较校正前系统和校正后系统的速度误差系数和调节时间。 2 图示的单位反馈系统中，传递函数为

G(s)?4.19

s(s?1)(s?5)R(s)?Gc(s)G(s)C(s)题2图 （1） 当Gc(s)?1时，计算系统的单位阶跃响应和调节时间，以及计算系统对

单位斜坡输入r(t)?t,t?0的稳态响应。

（2） 用根轨迹方法设计一个滞后校正网络，使系统的速度误差系数增至8.4，

并计算校正后系统的调节时间(按2%准则)。

3 The phase characteristic of a minimum phase system is:

? ?(?)??90??arctg?arctg?

2（1） determine the open-loop transfer function G(s) when the phase

Kc(?s?1) is introduced in order to

s?1increase the phase margin ? to 60?. Keep the break frequency ?c and

margin ??30?;

（2） a cascade compensator Gc(s)?determine the parameters Kc and ?. 4 试回答下列问题，着重从屋里概念说明。

（１）有源校正装置与无源校正装置有何不同特点？在实现校正规律时，他们的作用是否相同？

（２）如果Ⅰ型系统经过校正之后希望成为Ⅱ型系统，应该采用哪种校正规律才能保证系统的稳定性？

（３）串联超前校正为什么可以改善系统的动态特性？ （４）从抑制噪声的角度考虑，最好采用哪种校正形式？

5 机器人已广泛应用于核电站的维护与保养。在核工业中，远程机器人主要用来回收和处理核废料，同时也用于核反应堆的监测、放射性污染清除和意外事故的处理等领域。这些应用表明，远程操作技术能够显著减少放射性环境对人体造成的危害，提高系统的维护保障能力。正在研究的一种机器人，可以完成在核电厂内特殊的操作任务。由这种机器人构成的远程监控系统可以完成对某些特定操作

33

的监测任务，从而减小人体暴露于放射区的危险。系统框图如题图所示。

+ －H(s)校正装置Gc(s)对象G(s)R(s)C(s)题5图 系统框图

Ke?sT若系统的传递函数为：G(s)?

(s?1)(s?3)（1） 当T =0.5 s时，确定K的合适取值，使系统阶跃响应的超调量小于30%，

并计算所得系统的稳态误差。 （2） 设计校正网络 Gc(s)?s?2 s?b以改进(1)中所得系统的阶跃响应性能，并使系统的稳态误差小于12% 。

选做题（至少选做1题）：

6 已知系统的开环传递函数为G0(s)H0(s)?0.5

s(s?1)(0.1s?1)输入信号r(t)?0.5mm/s时，稳态误差ess(t)?0.005mm，试用期望特性设计校正环节，使校正后的超调量?p?25%，调节时间ts?8s。 …… 此处隐藏：826字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……