复习与第6章习题参考答案.ppt

1、第一章第一章绪论绪论控制方式、基本组成、基本要求控制方式、基本组成、基本要求说明具体控制系统工作原理并画出系统方块图说明具体控制系统工作原理并画出系统方块图第二章第二章控制系统的数学模型控制系统的数学模型控制系统微分方程式建立、传递函数定义和性质控制系统微分方程式建立、传递函数定义和性质控制系统方框图等效变换（等效法或梅森公式）控制系统方框图等效变换（等效法或梅森公式）第三章第三章时域分析法时域分析法一阶、二阶欠阻尼系统一阶、二阶欠阻尼系统单位阶跃响应单位阶跃响应c(t)及性能指标：及性能指标：二阶系统性能改善二阶系统性能改善(微分，反馈微分，反馈)，高阶闭环主导极点（，高阶闭环主导极点（降阶

2、降阶）控制系统稳定性的充要条件与劳斯判据及应用。控制系统稳定性的充要条件与劳斯判据及应用。总误差概念总误差概念输入稳态误差、系数和输入稳态误差、系数和扰动稳态误差扰动稳态误差1第四章第四章根轨迹法根轨迹法常规根轨迹绘制（常规根轨迹绘制（8个规则）、广义根轨迹绘制个规则）、广义根轨迹绘制第五章第五章频率分析法频率分析法闭环系统的开环频率特性闭环系统的开环频率特性(含非最小相位含非最小相位)绘制：绘制：Nyquist图图(含增补线含增补线)及稳定判据及稳定判据:Z=P-2N；Bode图图 截止频率相角裕度、穿越频率幅值裕度、截止频率相角裕度、穿越频率幅值裕度、频带宽度频带宽度第六章第六章线性系统的

3、校正方法线性系统的校正方法基本校正方式：串联校正、反馈校正、复合校正及基本校正方式：串联校正、反馈校正、复合校正及PID控制器控制器串联超前串联超前串联滞后串联滞后串联滞后超前串联滞后超前反馈校正概念、作用及方法，什么是复合校正和反馈校正概念、作用及方法，什么是复合校正和PID控制器控制器Gc(s)=1+TS1+TS 1 m=sin-1-1+1Gc(s)=1+TS1+TS 12习题习题6.1 系统如图系统如图,试设计超前校正网络，试设计超前校正网络，使使r(t)=t 时时R(S)C(S)*也可辅助计算：也可辅助计算：解：解：根据速度信号下稳态误差要求，确定系统的根据速度信号下稳态误差要求，确定

4、系统的 开环增益开环增益KvK=10。（可以取。（可以取K10）绘制未绘制未校正校正系统的伯德图系统的伯德图，由，由图可知未图可知未校正校正系统的系统的截止频率和相角裕度为截止频率和相角裕度为 34根据相角裕度的要求确定超前校正网络的相角超前角根据相角裕度的要求确定超前校正网络的相角超前角计算计算 值值 超前校正装置在超前校正装置在 处的幅值（处的幅值（取取 6）为：）为：据此，在未校正系统的开环对数幅值为据此，在未校正系统的开环对数幅值为时对应的频率时对应的频率，这一频率就是校正后系统的截止频率，这一频率就是校正后系统的截止频率*也可辅助计算也可辅助计算 5计算超前计算超前校正校正网络的转折

5、频率网络的转折频率校正后系统的框图如下图校正后系统的框图如下图所示，其开环传递函数为所示，其开环传递函数为 对应的伯德图中粉红线所示。由该图可见，对应的伯德图中粉红线所示。由该图可见，校正校正后系统后系统的相角裕度为的相角裕度为幅值裕度为幅值裕度为满足系统设计要求。满足系统设计要求。校正后校正后系统框图系统框图验证验证6习题习题6.2.设一单位反馈系统的开环传递函数为设一单位反馈系统的开环传递函数为试设计一滞后校正装置，使校正后系统的静态速度误差系数试设计一滞后校正装置，使校正后系统的静态速度误差系数，相角裕度相角裕度，幅值裕度，幅值裕度不小于不小于10dB。解：解：根据对静态速度误差系数的要

6、求，确定系统的开环根据对静态速度误差系数的要求，确定系统的开环 增益增益K。*也可辅助计算：也可辅助计算：绘制未校正系统的伯德图，绘制未校正系统的伯德图，如图如图红线所示。由图可知未校正红线所示。由图可知未校正系统的截止频率和相角裕度为系统的截止频率和相角裕度为78 根据相角裕度的要求根据相角裕度的要求 确定截止频率确定截止频率*也可辅助计算也可辅助计算由由未校正系统未校正系统Bode图上，查出图上，查出1300的频率为：的频率为：在在未校正系统开环对数幅频特性曲线，量出：未校正系统开环对数幅频特性曲线，量出：*也可辅助计算也可辅助计算9计算滞后网络参数计算滞后网络参数则滞后网络的传递函数则滞

7、后网络的传递函数校正后系统的框图如下图校正后系统的框图如下图所示，其开环传递函数为所示，其开环传递函数为 10对应的伯德图中粉红线所示。校正后系统的性能指标：对应的伯德图中粉红线所示。校正后系统的性能指标：幅值裕度为幅值裕度为满足系统设计要求。满足系统设计要求。校正后校正后系统框图系统框图计算相位裕度计算相位裕度相位裕度为相位裕度为11习题习题 6.3.设单位负反馈控制系统，开环传递函数和校正装置设单位负反馈控制系统，开环传递函数和校正装置对数幅频渐近曲线如图所示，要求：对数幅频渐近曲线如图所示，要求：（2）写出每个校正后系统的传递函数；）写出每个校正后系统的传递函数；（1）画出校正后系统的对

8、数幅频渐近曲线；）画出校正后系统的对数幅频渐近曲线；解解:画出校正后系统的对数幅频渐近曲线画出校正后系统的对数幅频渐近曲线如图如图深红色线所示深红色线所示由图可知未校正系统的传递函数（由图可知未校正系统的传递函数（I I型系统型系统）为：）为：（3）比较两种校正方案的优缺点。）比较两种校正方案的优缺点。121314（3）比较两种校正方案的优缺点）比较两种校正方案的优缺点动态性能超前网络动态性能超前网络校正系统好于滞后网络校正系统好于滞后网络校正系统校正系统抗高频干扰滞后网络抗高频干扰滞后网络校正系统优于超前网络校正系统优于超前网络校正系统校正系统由图可知：由图可知：稳态性能一样，动态性能比较如

9、下：稳态性能一样，动态性能比较如下：156-4*.设单位负反馈系统的开环传递函数为设单位负反馈系统的开环传递函数为采用串联滞后超前校正装置采用串联滞后超前校正装置（2）计算校正前后系统的相角裕度）计算校正前后系统的相角裕度解：解：(1)未校正未校正系统的开环频率特性系统的开环频率特性先绘制未校正系统对数幅频特性渐近线图先绘制未校正系统对数幅频特性渐近线图（1）绘制校正前后的对数幅频渐近特性）绘制校正前后的对数幅频渐近特性161718解：解：绘制未校正系统的伯德图，如图绘制未校正系统的伯德图，如图红线所示。红线所示。由图可知未校正系统的截止频率由图可知未校正系统的截止频率 6.5.设单位负反馈系

10、统的开环传递函数为设单位负反馈系统的开环传递函数为给出三种校正网络特性，最小相位环节给出三种校正网络特性，最小相位环节（2）12Hz正弦噪声削减正弦噪声削减10倍，哪种网络满足倍，哪种网络满足*也可辅助计算：也可辅助计算：（1）哪种使稳定程度最好？）哪种使稳定程度最好？19滞后网络的传递函数有两个积分环节，有两个积分环节，无法滞后校正完成无法滞后校正完成20超前网络的传递函数超前网络的传递函数21滞后超前网络的传递函数滞后超前网络的传递函数22（1）C图网络种最好图网络种最好（2）12Hz正弦噪声削减正弦噪声削减10倍，倍，C种网络满足。种网络满足。需要串联滞后超前校正才能实现（由图可得：需要串联滞后超前校正才能实现（由图可得：校正后系统在校正后系统在75.4rad/s处，小于处，小于20dB）（20lg0.120，缩小，缩小10倍）。倍）。23