2018年西安工业大学计算机科学与工程学院810自动控制理论考研核心题库
● 摘要
一、分析计算题
1． 控制系统的开环传递函数为
（1）画出系统的根轨迹图，并分析系统的稳定性；
（2）若选择适当的K ，可使系统稳定，求K 的取值范围，若系统不稳定，用增加开环零点的方法使闭环系统稳定，并画出增加零点后系统的根轨迹图。
【答案】（1）系统的开环极点数为，n=3, 开环极点为的渐近线与实轴的交点为
根轨迹在实轴上的分布区间为系统的特征方程为
渐近线倾角为 令
代入可得
无解，说明根轨
开环零点数m=0; 根轨迹
迹与虚轴无交点，因此系统根轨迹如图1所示。
系统总是有闭环极点在虚轴的右半部，说明系统不稳定。
图1
（2）由系统根轨迹知，调节值不能使系统由不稳定变为稳定，已知增加开环极点可以改善系统的稳定性，不妨增加开环零点z=-l，此时系统的开环传递函数变为
系统的开环零点为Z=-l，开环极点为
根轨迹的渐近线与实轴的交点为系统的特征方程为
如图2所示。可知增加开环零点后系统稳定。
渐近线倾角为代入可得
无解，说明根轨迹与虚轴无交点。综合以上可得此时系统的根轨迹
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图2
2． 接上测速反馈响应曲线。
要求阻尼比
试确定
值，此时
并概略绘出单位阶跃
图1
【答案】（1）当
时，系统的闭环传递函数为：
由闭环传递函数可知系统的自然角频率系统在单位阶跃输入信号作用下超调量调节时间单位阶跃响应曲线
如图2所示：
阻尼比
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图2
（2）接上测速反馈
系统的闭环传递函数为：
要求阻尼比得出此时超调调节时间
则有阻尼比
即不存在超调
如图3所示：
单位阶跃响应曲线
图3
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