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一、分析计算题

1． 仓库大门自动控制系统如图1所示，试分析系统的工作原理，绘制系统的方框图，指出各实际元件的功能及输入、输出量。

图1

【答案】当给定电位器和测量电位器输出相等时，放大器无输出，门的位置不变。假设门的原始平衡位置在关状态，门要打开时，“关门”开关打开，“开门”开关闭合。给定电位器与测量电位器输出不相等，其电信号经放大器比较放大，再经伺服电机和绞盘带动门改变位置，直到门完全打开，其测量电位器输出与给定电位器输出相等，放大器无输出，门的位置停止改变，系统处于新的平衡状态。系统方框图如图2所示。

图2

元件功能

电位器组——将给定“开”、“关”信号和门的位置信号变成电信号。为给定、测量元件。 放大器、伺服电机一一将给定信号和测量信号进行比较、放大。为比较、放大元件。 绞盘——改变门的位置。为执行元件。 门被控对象。

系统的输入量为“开”、“关”信号；输出量为门的位置。

2． 已知离散系统结构图如图所示，其中误差

提示：

试求当输入时系统的稳态

图

【答案】由题图知系统开环脉冲函数为：

系统特征方程为：系统为II 型系统，则

3． 系统的结构图如图所示。

故

故

即系统稳定。且

结构图

（1）若开关

均打开，

试求该系统动态性能指标

均打开，系统的开环传递函数为

其中

解得

系统的超调量为系统的调节时间为

（2）方法1:速度反馈控制（只合开关

）：

（2

）为了降低系统的超调量并提高系统的快速性，试给出设计系统的两种方案

；并求出其中任意一种方案的性能指标

【答案】（1）开关

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方法2:比例一微分控制方法（只合开关

）

4

． 已知系统开环传递函数为

试分别计算

【答案】令

时，开环频率特性幅值

代入传递函数得到

当

时

当

时，

5． 某具有局部反馈的系统结构图如例图1所示。要求：

（

1）画出当K 从闭环极点的取值；

（3）用根轨迹法确定，系统在单位阶跃信号作用下，稳态控制精度的允许值。

图1

【答案】（1）系统开环传递函数为

渐近线

和相位

变化时，闭环系统的根轨迹。

（一对复数闭环极点而言）时K 的取值以及

（2）用根轨迹法确定，使系统具有阻尼比