第6章 控制系统的设计与校正 参考答案
习题六
1. 在题图6.1（a ）(b)中，实线分别为两个最小相位系统的开环对数幅频特性曲线，图中虚线部分表示采用串联校正后系统的开环对数幅频特性曲线改变后的部分，试问： 1）串联校正有哪几种形式： 2）试指出图（a ）、(b)分别采取了什么串联校正方法？ 3）图（a ）、(b)所采取的校正方法分别改善了系统的什么性能？
L (ωL (ω
题图6.1 习题1图
答案：1)、相位超前校正、相位滞后校正、相位-超前校正 2)、图(a)串联相位滞后校正，图(b)串联相位超前校正。
3)、相位滞后校正提高了低频段的增益，可减少系统的误差。相位超前校正改善了系统的稳定性，使剪切频率变大，提高系统的快速性。
2. 单位反馈系统的开环对数幅频特性曲线)(0ωL 如题图6.2所示，采用串联校正，校正装置
的传递函数)1100
)(13.0()
110)(13()(++++=s s s
s s G c
题图6.2 习题2图
（1）写出校正前系统的传递函数)(0s G ；
（2）在图中绘制校正后系统的对数幅频特性曲线)(ωL ； （3）求校正后系统的截止频率c ω和γ。
解：（1）)1100
)(110(100
)0++=s s s s G
（2）20)1100
)(13.0()
13(100))()(+++==s s s s s G s G s G c ，)(ωL 曲线见答案图。
（3）10=c ω，?=?--?-+?=6.63100
10arctan 23.010arctan 90310arctan
180γ
题2解图
3. 已知最小相位系统的开环对数幅频特性)(0ωL 和串联校正装置的对数幅频特性)(ωc L 如题图6.3所示。
（1）写出原系统的开环传递函数)(0s G ，并求其相角裕度； （2）写出校正装置的传递函数)(s G c ；
（3）画出校正后系统的开环对数幅频特性曲线)(ωL ，并求其相角裕度。
1
题图6.3 习题3图
解：（1）)
105.0)(1.0(100
)(0+=s s s s G ?-=4.33γ
（2）1
1001
125.3)(++=
s s s G c
（3）)
1100)(105.0)(11.0()
1125.3(100)()()(0++++=
=s s s s s s G s G s G c 125.3=c ω ?=9.57γ
01
题3解图
4. 已知某单位负反馈开环传递函数为)
5(500)(0
0+=
s s K s G ，试采用超前校正，使校正后系统速
度误差系统100=Kv ，相位裕量?≥45γ。
答案：K =1，未校正系统：4.22=c ω，?=5.12γ
超前校正装置：1
0158.01
0632.0)(++=s s s G c
校正后：6.31'=c ω，?=45'γ， )10158.0)(12.0()
10632.0(100)(+++=s s s s s G
5. 某单位反馈系统的开环传递函数21
)(s
s G =，采用串联校正改善系统性能，校正装置的传
递函数为)
1()
110()(++=Ts Ts K s G c c ，要求校正后系统的截止频率1'=c ω，相角裕度'γ达到最大。
试确定：
（1）校正装置传递函数中的参数c K ，T 。
（2）校正后系统在2)(t t r =作用下的稳态误差ss e 。
解：316.0=c K ， 316.0=T 33.6=ss e
6. 某单位反馈的典型二阶系统的单位阶跃响应如题图6.4所示。
题图6.4 习题6图
（1）确定系统的开环传递函数，画出系统的结构图；
（2）用适当的校正方式，并调整开环增益，使系统超调量%3.16%=σ，调节时间s t s 1=，（3）试画出校正后系统的结构图，确定校正装置的传递函数和系统的开环增益。
解：（1）)
98.1(89
.10)(+=s s s G （图略）
（2）解法一 用串联校正 7)
98.1(5.4)(++=s s s G c ，7=K
解法二 用测速反馈 )
7(49
)(+=s s s G c ，7=K
7. 系统结构图如题图6.5所示，被按控对象的传递函数为)
101.0)(11.0()(0++=s s s K
s G
题图6.5 习题7图
（1） 当1)(=s G c 时，若要求系统的静态误差系数100=v K ，试判断系统此时是否稳定？
（2） 令100=K ，为使系统获得大于30o的相角裕度，采用校正装置1
005.01
05.0)(++=s s s G c
试验证校正后系统是否满足要求。
解：（1）)101.0)(11.0()()()(0++==s s s K
s G s G s G c ，当100==v K K 时，作系统的伯德图如
图中)(0ωL 如示。可见 6.3110010=?=c ω
?=?-?-?=?-?-?-?=1.05.174.72906.3101.0arctan 6.311.0arctan 90180r 系统临界稳定，故K 的稳定范围为：1000< （2）校正后系统的开环传递函数) 1005.0)(101.0)(11.0() 105.0(100)()()('0++++==s s s s s s G s G s G c 系统的伯德图如图中)(ωL 。此时 50'=c ω ?>?=?-?-?-?+?=?-?-?-?-?+?=309.38146.267.762.6890 50 005.0arctan 5001.0arctan 501.0arctan 905005.0arctan 180'r 系统满足要求。 题7解图 8. 一单位负反馈最小相位系统开环相频特性为：ωω ω?arctg --?-=2 arctan 90)( （1）求相角裕量为30o时系统的开环传递函数； （2）在不改变穿越频率的前提下，试选择参数c K 和T ，使系统在加入串联校正环节 1 ) 1()(++= s Ts K s G c c 后，系统的相角裕量提高到60o。 解：（1）由题意，设系统的开环传递函数为)1)(12 ()(0++=s s s K s G 若?=30γ，则有 ?=+?30)(180ω? 即： ?=+602 arctan ωω arctg 解得： 8.0==ωωc 所以 8.0==c K ω )1)(12 (8 .0)(0++= s s s s G （2）校正后系统的开环传递函数为2)1)(12 () 1(8.0)(+++=s s s Ts K s G c 当8.0=c ω时，相角裕度为： ?=-++?=60arctan )(180'c c c arctg T ωωω?γ ?-=65.111arctan c T ω 解得 19.3=T 由 18.0lg =c c c T K ωω 解得 467.0=c K 9. 设未校正系统开环传递函数为) 15.0)(12.0(10 )(0++= s s s s G ，要求校正后系统的相位裕度 ?=65γ，幅值裕度dB K g 6=，求串联滞后校正装置。 解：原系统的截止频率和相位裕度为 15.010 =?c c ωω 47.4=c ω ?-=--?-?=7.165.02.0arctan 90180'c c arctg ωωγ 原系统不稳定，须校正。此处采用滞后校正。 从原系统的相频特性上找到一点，该点处的相角为： ?-=?+?+?-=110565180? 将该点对应于原系统的频率作为校正后系统的截止频率'c ω，由下式 ?-=--?-110'5.0'2.0arctan 90c c arctg ωω 求得 5.0'=c ω 此处的幅值为)'(0c L ω， 令 βωlg 20)'(0-=c L 解得：05.0≈β 计算滞后校正装置的转折频率：05.0'101 12=== c T ωβω 0025.0111===T T ββω 所以校正装置 1 400120)(++= s s s G c 检验：校正后相角裕度：?=1.65'γ ，满足要求。 10. 某典型二阶系统10=c ω，?=45γ希望通过串联校正成为超调量%3.4%=σ，s t s 7.0=， 的典型二阶系统。 （1）试确定满足条件的校正装置传递函数)(s G c ，绘制其特性曲线)(ωc L ，指出所采用的校正方式； （2）依照三频段理论简要说明校正对系统性能产生的影响。 解：（1）依题意设原系统的开环传递函数) 2()(2 0n n s s s G ξωω+= 则有 ??? ???? =?=-?-?=02lg 452arctan 9018000c n n c ωξωξωωγ ? ???==15.0n ωξ 所以 ) 1(1 )(0+= s s s G 由于希望的校正后系统仍为典型二阶系统，设) ''2(')(2 n n s s s G ωξω+= 由??? ???? ===?=--7 .0''4%3.4%100%2 '1'n s t e ωξσξπξ 解得 ?? ?==8'707 .0'n ωξ )1428 .11(64 )(+= s s s G 校正后：828.2'2'==ξωωn c ， ?=-?-?=1.76428 .11828 .2arctan 90180γ 校正装置 1 0875.0) 1(641 428 .11)1(64)()()(0++= ++==s s s s s G s G s G c 超前校正装置（ 图略） （2）串入超前校正装置后，系统的截止频率增大，快速性提高，同时相位裕量增大。 11．某比例—微分控制系统如题图6.6所示，试分析PD 控制器对系统性能的影响。 题图6.6 习题11图 解：原系统显然属于结构性不稳定系统，增加PD 控制器后，增加了开环零点，相当于增加了超前相角，使相角裕度增大，参数选择合适，可使系统稳定。 12. 已知某一控制系统如题图6.7所示，其中)(s G c 为PID 控制器，它的传递函数为 s K s K K s G d i p c ++ =)( 要求校正后系统闭环极点为1010j ±-和-100，确定PID 控制器的参数i p K K ，和d K 。 题图6.7 习题12图 解：开环传递函数：) 10)(5()(50)(2++++= s s s s k K s K s G d i p 闭环传递函数： i p d d i p d i p d i p K s K s k s s k K s K s k K s K s s s s k K s K s 50)1(50)5015() (50 ) (50)10)(5() (50)(23222+++++++= +++++++= Φ 根据校正后的闭环极点知： )100)(1010)(1010(50)1(50)5015(23+-+++=+++++s j s j s K s K s k s i p d 由此解出：43=p K ，400=i K ，1.2=d K 13. 某Ⅰ型二阶系统结构图如题图6.8所示，（1）计算系统的速度稳态误差ss e 和相角裕度γ。（2）采用串联校正方法，使校正后系统仍为Ⅰ型二阶系统，速度稳态误差减小为校正前的十分之一，相角裕度保持不变，确定校正装置传递函数。 题图6.8 习题13图 解：（1））原系统的1==K K v ，所以11 ==v ss k e ； 1=c ω， ?=-?-?=451arctan 90180γ （2）设校正后系统的开环传递函数为) 1' '2('2' )(+=n n s s s G ωξξω 由题意知：???? ? ????=?===='2' '451.0''21'ξωωγωξn c n v ss k e ? ???==5'100'ξωn 校正后传递函数为：) 1001.0(10 )(+=s s s G 校正装置 1 001.0) 1(10)()()(0++==s s s G s G s G c 14. 已知单位的典型二阶系统，在t t r 2sin )(=作用下的稳态输出响应为)902sin(2)(0?-=t t c ，欲采用串联校正，使校正后系统仍为二阶系统，并且同时满足条件： ? ? ?===16.3%% 25.0 )(σ；系统的稳态误差时， 作用ss e t t r （1）试确定校正前系统的开环传递函数)(0s G ； （2）确定校正后系统的开环传递函数)(s G ，求校正后系统的截止频率c ω和相角裕度γ； （3）确定校正装置的传递函数)(s G c 。 解：依题可设 ) 2()(2 0n n s s s G ξωω+= ???? ? == 120 00νξωn K 2 2 2 2)(n n n s s s ωξωω++= Φ 当2=ω时，?-=90)2(j ? ，即 ?-=--9044arctan 2n n ωξω，解得 2==ωωn 此时 221)(0 ==ξωA 解得 25.00=ξ 所以 ) 1(4 )(0+= s s s G （2）依题设 ) 2()(2 n n s s s G ξωω+= ???? ?==120 00 νξωn K 2 2 2 2)(n n n s s s ωξωω++= Φ 依题意 ?? ???=?====--%3.16%100%25.02121/ξπξσωξe K e n ss 解得 ??? ??===45.04n K ωξ 校正后开环传递函数 ) 125.0(4 )(+=s s s G 根据)(ωL 知 4=c ω ?=?-?-?=45425.0arctan 90180γ （3）1 25.01 4)1()125.0(4)()()(0++=+?+==s s s s s s s G s G s G c （属于超前校正） 第五章自动控制系统的校正 本章要点 在系统性能分析的基础上，主要介绍系统校正的作用和方法，分析串联校正、反馈校正和复合校正对系统动、静态性能的影响。 第一节校正的基本概念 一、校正的概念 当控制系统的稳态、静态性能不能满足实际工程中所要求的性能指标时，首先可以考虑调整系统中可以调整的参数；若通过调整参数仍无法满足要求时，则可以在原有系统中增添一些装置和元件，人为改变系统的结构和性能，使之满足要求的性能指标，我们把这种方法称为校正。增添的装置和元件称为校正装置和校正元件。系统中除校正装置以外的部分，组成了系统的不可变部分，我们称为固有部分。 二、校正的方式 根据校正装置在系统中的不同位置，一般可分为串联校正、反馈校正和顺馈补偿校正。 1．串联校正 校正装置串联在系统固有部分的前向通路中，称为串联校正，如图5-1所示。为减小校正装置的功率等级，降低校正装置的复杂程度，串联校正装置通常安排在前向通道中功率等级最低的点上。 图5-1 串联校正 2．反馈校正 校正装置与系统固有部分按反馈联接，形成局部反馈回路，称为反馈校正，如图5-2所示。 3．顺馈补偿校正 顺馈补偿校正是在反馈控制的基础上，引入输入补偿构成的校正方式，可以分为以下两种：一种是引入给定输入信号补偿，另一种是引入扰动输入信号补偿。校正装 置将直接或间接测出给定输入信号R(s)和扰动输入信号D(s)，经过适当变换以后，作为附加校正信号输入系统，使可测扰动对系统的影响得到补偿。从而控制和抵消扰动对输出的影响，提高系统的控制精度。 三、校正装置 根据校正装置本身是否有电源，可分为无源校正装置和有源校正装置。 1．无源校正装置 无源校正装置通常是由电阻和电容组成的二端口网络，图5-3是几种典型的无源校正装置。根据它们对频率特性的影响，又分为相位滞后校正、相位超前校正和相位滞后—相位超前校正。 无源校正装置线路简单、组合方便、无需外供电源，但本身没有增益，只有衰减；且输入阻抗低，输出阻抗高，因此在应用时要增设放大器或隔离放大器。 2．有源校正装置 有源校正装置是由运算放大器组成的调节器。图5-4是几种典型的有源校正装 置。有源校正装置本身有增益，且输入阻抗高，输出阻抗低，所以目前较多采用有源图5-2 反馈校正 图5-3 无源校正装置 a)相位滞后 b)相位超前 c)相位滞后-超前 习题六 1. 在题图6.1（a ）(b)中，实线分别为两个最小相位系统的开环对数幅频特性曲线，图中虚线部分表示采用串联校正后系统的开环对数幅频特性曲线改变后的部分，试问： 1）串联校正有哪几种形式： 2）试指出图（a ）、(b)分别采取了什么串联校正方法？ 3）图（a ）、(b)所采取的校正方法分别改善了系统的什么性能？ L (ωL (ω 题图6.1 习题1图 答案：1)、相位超前校正、相位滞后校正、相位-超前校正 2)、图(a)串联相位滞后校正，图(b)串联相位超前校正。 3)、相位滞后校正提高了低频段的增益，可减少系统的误差。相位超前校正改善了系统的稳定性，使剪切频率变大，提高系统的快速性。 2. 单位反馈系统的开环对数幅频特性曲线)(0ωL 如题图6.2所示，采用串联校正，校正装置 的传递函数)1100 )(13.0() 110)(13()(++++=s s s s s G c 题图6.2 习题2图 （1）写出校正前系统的传递函数)(0s G ； （2）在图中绘制校正后系统的对数幅频特性曲线)(ωL ； （3）求校正后系统的截止频率c ω和γ。 解：（1）)1100 )(110(100 )0++=s s s s G （2）20)1100 )(13.0() 13(100))()(+++==s s s s s G s G s G c ，)(ωL 曲线见答案图。 （3）10=c ω，?=?--?-+?=6.63100 10arctan 23.010arctan 90310arctan 180γ 题2解图 3. 已知最小相位系统的开环对数幅频特性)(0ωL 和串联校正装置的对数幅频特性)(ωc L 如题图6.3所示。 （1）写出原系统的开环传递函数)(0s G ，并求其相角裕度； （2）写出校正装置的传递函数)(s G c ； （3）画出校正后系统的开环对数幅频特性曲线)(ωL ，并求其相角裕度。 1 题图6.3 习题3图 解：（1）)105.0)(1.0(100 )(0+= s s s s G ?-=4.33γ （2）1 1001 125.3)(++=s s s G c （3）) 1100)(105.0)(11.0() 1125.3(100)()()(0++++==s s s s s s G s G s G c 125.3=c ω ?=9.57γ 习题六1. 在题图6.1（a ）(b)中，实线分别为两个最小相位系统的开环对数幅频特性曲线，图中虚线部分表示采用串联校正后系统的开环对数幅频特性曲线改变后的部分，试问：1）串联校正有哪几种形式：2）试指出图（a ）、(b)分别采取了什么串联校正方法？3）图（a ）、(b) 所采取的校正方法分别改善了系统的什么性能？L (ωL (ω题图6.1 习题1图答案：1)、相位超前校正、相位滞后校正、相位-超前校正 2)、图(a)串联相位滞后校正，图(b)串联相位超前校正。 3)、相位滞后校正提高了低频段的增益，可减少系统的误差。相位超前校正改善了系统的稳定性，使剪切频率变大，提高系统的快速性。2. 单位反馈系统的开环对数幅频特性曲线如题图6.2所示，采用串联校正，校正装)(0ωL 置的传递函数)1100)(13.0()110)(13()(++++=s s s s s G c 0 题图6.2 习题2图（1）写出校正前系统的传递函数；)(0s G （2）在图中绘制校正后系统的对数幅频特性曲线；)(ωL （3）求校正后系统的截止频率和。 c ωγ解：（1）)1100 )(110(100)0++=s s s s G （2） ，曲线见答案图。20)1100)(13.0()13(100))()(+++==s s s s s G s G s G c )(ωL （3），10=c ω?=?--?-+?=6.63100 10arctan 23.010arctan 90310arctan 180γ 0题2解图3. 已知最小相位系统的开环对数幅频特性和串联校正装置的对数幅频特性如)(0ωL )(ωc L 题图6.3所示。（1）写出原系统的开环传递函数，并求其相角裕度；)(0s G （2）写出校正装置的传递函数；)(s G c （3）画出校正后系统的开环对数幅频特性曲线，并求其相角裕度。)(ωL 1 题图6.3 习题3图 解：（1） )105.0)(1.0(100)(0+=s s s s G ?-=4.33γ（2）11001125.3)(++=s s s G c （3） )1100)(105.0)(11.0()1125.3(100)()()(0++++==s s s s s s G s G s G c 125.3=c ω?=9.57γ电检查所有设备高中资料 实验五、基于MATLAB工具箱的控制系统分析与设计(2学时) （综合型实验） 一、实验目的 （1）掌握线性时不变系统的对象模型的构造及其相互转换； （2）掌握线性时不变系统浏览器——LTI Viewer使用方法； （3）掌握单变量系统设计工具——SISO Design Tool的使用方法； （4）掌握非线性系统的控制器优化设计和仿真； （5）自行设计一个PID控制系统并进行PID控制器的优化设计（选）。 二、实验设备 MATLAB6.1系统教学软件及计算机一台。 三、实验内容 1、将下述传递函数转换成tf对象。 2、将第6章的例6-16中非线性系统进行线性化处理后所得线性化状态空间模型的系数矩阵(A,B,C,D)的值转换成LTI对象，然后利用线性时不变系统浏览器—LTI Viewer对系统进行分析。 3、使用 LTI Viewer对以下滑艇系统的动力学方程进行非线性系统的线性分析 4、以下单位反馈系统。利用单变量系统设计工具SISO Design Tool。（1）对其进行分析，画出系统的根轨迹图以及系统波特图，并求解相位裕量。 （2）对以上系统进行串联校正装置，其传递函数如下。 对校正后进行分析，画出校正后系统的根轨迹图以及系统波特图，并求解相位裕量。 5、对以下系统。 要求系统单位阶跃响应的最大上升时间为10秒、最大调节时间为30秒、最大超调量为20%。利用非线性控制器设计模块集（Nonlinear Control Design Blockset），试求PID控制器的最佳整定参数Kp、Ki和Kd。假设，三阶线性对象模型的不确定参数：40< a1<50,2.5< a2<10。 自动控制原理课程设计 设计题目：基于Matlab的自动控制系统设计与校正 目录 目录 第一章课程设计内容与要求分析 (1) 1.1设计内容 (1) 1.2 设计要求 (1) 1.3 Matlab软件 (2) 1.3.1基本功能 (2) 1.3.2应用 (3) 第二章控制系统程序设计 (4) 2.1 校正装置计算方法 (4) 2.2 课程设计要求计算 (4) 第三章利用Matlab仿真软件进行辅助分析 (6) 3.1校正系统的传递函数 (6) 3.2用Matlab仿真 (6) 3.3利用Matlab/Simulink求系统单位阶跃响应 (10) 3.2.1原系统单位阶跃响应 (10) 3.2.2校正后系统单位阶跃响应 (11) 3.2.3校正前、后系统单位阶跃响应比较 (12) 3.4硬件设计 (13) 3.4.1在计算机上运行出硬件仿真波形图 (14) 课程设计心得体会 (16) 参考文献 (18) 第一章 课程设计内容与要求分析 1.1设计内容 针对二阶系统 )1()(+= s s K s W ， 利用有源串联超前校正网络（如图所示）进行系统校正。当开关S 接通时为超前校正装置，其传递函数 11 )(++-=Ts Ts K s W c c α， 其中 132R R R K c += ，1 )(13243 2>++=αR R R R R ，C R T 4=， “-”号表示反向输入端。若Kc=1，且开关S 断开，该装置相当于一个放 大系数为1的放大器（对原系统没有校正作用）。 1.2 设计要求 1）引入该校正装置后，单位斜坡输入信号作用时稳态误差1.0)(≤∞e ，开环截止频率ωc’≥4.4弧度/秒，相位裕量γ’≥45°； 2）根据性能指标要求，确定串联超前校正装置传递函数； 3）利用对数坐标纸手工绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线； c R R 一、名词解释 1、软件维护指软件交互使用之后，为了改正软件中的错误或满足新的需求而修改软件的过程。 2、调试在成功地进行了测试之后，进一步诊断和改进程序中存在的错误过程。 3、可行性研究又叫可行性分析，它是所有工程项目在开始阶段必须进行的一项工作。可行性研究是指项目正式开发之前，先投入一定的精力，通过一套准则，从经济、技术、社会等方面对项目的必要性、可能性、合理性，以及项目所面临的重大风险进行分析和评价，得出项目是否可行的结论。 4、结构化程序设计是一种设计程序的技术，采用自顶向下、逐步细化的设计方法和单入口、单出口的控制技术，任何程序都可以通过顺序、选择和循环3种基本控制结构的复合实现。 5、信息系统在其使用过程中随着生存环境的变化，要不断维护、修改，当它不再适应需求的时候就要被淘汰，就要由新系统代替老系统，这种周期循环称为信息系统的生命周期。 6、供应链管理系统就是为了实现供应链上各企业的共同目标，对整个供应链的物流与信息流进行集成的管理和统一协调的计算机软件系统、网络与通信系统、有关数据、规章制度和人员的统一体。 7、这是在现代信息技术的基础上，交叉管理学、行为科学、运筹学，控制论等学科运用、人工智能、专家系统、知识工程等理论和方法，辅助支持企业，决策活动的信息系统。 8、信息系统是指利用计算机、网络、数据库等现代信息技术，处理组织中的数据、业务、管理和决策等问题，并为组织目标服务的综合系统。 9、数据字典为了对数据流程图中的各个元素进行详细的说明，数据字典的主要内容是对数据流程图中的数据项、数据结构、数据流、处理逻辑、数据存储和外部实体等几个方面进行具体的定义。数据字典配以数据流程图，就可以从文字和图形两个方面对系统的逻辑模型进行完整的描述。 二、填空 1、按照生命周期法建设信息系统过程中的主要文档有:系统开发立项报告,( 可行性研究报告),系统开发计划书,( 系统分析说明书),系统设计说明书,程序设计报告,系统测试计划与测试报告,系统使用与维护手册,系统评价报告,系统开发月报与系统开发总结报告. 2、描述程序处理过程的工具称为过程设计工具，可以分为图形、表格和语言3类。其中图形工具包括(程序流程图)、(N-S图)和(PAD图)；表格工具包括(判定表)和(判定树)；语言工具包括 第五章计算机控制系统软件设计中国石油大学信息与控制工程学院自动化系 5.1 概述 五数字控制器的工程实现六工业控制组态软件三测量数据预处理技术5.2 5.3 5.4 计算机控制系统软件是工业控制机的程序系统，是控制理论和控制算法的实现载体和运行平台。 ●包括系统软件、支撑软件和应用软件 系统软件管理计算机资源，支持计算机基本操作（windows）。 对应用软件开发起支撑作用的软件平台（Word，Visual C++等） 应用软件针对某类实际应用问题研制（控制、显示等程序）。 计算机控制系统的软件设计指应用软件的设计。 ●计算机控制系统应用软件设计方法 方法1：由用户利用计算机语言自行编制 方法2：利用商品化组态软件进行模块组态 1. 控制系统对软件的要求 ●易理解、易维护 指软件系统容易阅读和理解，容易发现和纠正错误，容易修改和补充。 ●实时性 要求系统及时响应外部事件的发生，并及时给出处理结果。 ●可测试性 比较容易制定出测试准则，并根据这些准则对软件进行测试； 软件设计完成后，首先在模拟环境下运行，经过静态分析和动态仿真运行，证明正确无误后才可投入实际运行。 ●可靠性 运行参数环境发生变化时，软件能可靠运行并给出准确结果，即软件应具有自适应性； 工业环境极其恶劣，干扰严重，软件必须保证在严重干扰条件下也能可靠运行。 ●准确性 算法选择、位数选择等要符合要求。 2. 计算机控制系统中应用软件的功能 ●实时数据采集和实时控制输出 ●运行控制算法，实现实时控制决策 ●动态画面实时监控 ●历史数据存储与趋势查询 ●数据报表生成与打印 ●实时报警与报警记录存储 ●与上层系统进行数据通信 ●系统的自诊断、掉电处理与其他功能 一、简述题（每小题10分，共100分） 1、机电控制系统的基本要求？ 答：稳定性（长期稳定性）、准确性（精度）和快速性（相对稳定性）. 稳定性：对恒值系统要求当系统受到扰动后,经过一定时间的调整能够回到原来的期望值. 对随动系统,被控制量始终跟踪参据量的变化.稳定性是对系统的基本要求,不稳定的系统不能实现预定任务.稳定性,通常由系统的结构决定与外界因素无关. 快速性：对过渡过程的形式和快慢提出要求,一般称为动态性能.稳定高射炮射角随动系统,虽然炮身最终能跟踪目标,但如果目标变动迅速,而炮身行动迟缓,仍然抓不住目标. 准确性：用稳态误差来表示.如果在参考书如信号作用下,当系统达到稳态后,其稳态输出与参考输入所要求的期望输出之差叫做给定稳态误差.显然,这种误差越小,表示系统的输出跟随参考输入的精度越高. 由于被控对象具体情况的不同,各种系统对上述三方面性能要求的侧重点也有所不同.例如随动系统对快速性和稳态精度的要求较高,而恒值系统一般侧重于稳定性能和抗扰动的能力.在同一个系统中,上述三方面的性能要求通常是相互制约的.例如为了提高系统的动态响应的快速性和稳态精度,就需要增大系统的放大能力,而放大能力的增强,必然促使系统动态性能变差,甚至会使系统变为不稳定.反之,若强调系统动态过程平稳性的要求,系统的放大倍数就应较小,从而导致系统稳态精度的降低和动态过程的缓慢.由此可见,系统动态响应的快速性、高精度与动态稳定性之间是一对矛盾. 2、机电控制系统的基本结构？画图说明 答：机电控制系统是机电控制技术的具体表现形式，通过控制器并合理选择或设计放大元件、执行元件、检测元件与转换元件、导向与支承元件和传动机构等．使机电装备达到所要求的性能和功能。机电控制系统是 机电一体化 产品及系统中承担着控制对象输出，并按照指令规定的规律变化的功能单元，是机电一体化产品及系统的重要组成部分。机电控制系统是一种自动控制系统。 机电控制系统一般由指令元件，比较、综合与放大元件，转换与功率放大元件，执行元件，工作机构，检测与转换元件等6部分组成，如图1．4所示。为了研究问题方便，通常又把指令元件和比较、综合与放大元件合称为 控制器 (控制元件)；将转换与功率放大元件和执行元件合称为机电动力机构；机电动力机构和工作机构合称为被控对象。对于控制精度要求不高且执行元件的输出能够按其给定规律运动时，可以采用开环控制。此时检测与转换元件也可以没有；但为了显示与检测，系统中仍应装有检测与转换元件。 第六章控制系统的校正与设计 6-1 试对以下特性的一阶网络，确定其电路结构、电阻和电容值、放大器的增益和复平面图： a）ω=4 rad/sec时相位超前60°，最小输入阻抗50000Ω和直流衰减为10db。 b）ω=4时相位之后60°，最小输入阻抗50000Ω和高频衰减-10db。 c）频率范围ω=1至ω=10rad/sec内，滞后-超前网络具有衰减10db和输入阻抗50000Ω。 在以上所有情况，电阻最大值接近1MΩ，电容约10μF。而且假设网络负载阻抗实质上是无穷大。 6-2 习题6-2图所示包含局部速度反馈回路的单位反馈系统。 a）当不存在速度反馈（b=0）时，试确定单位跃阶输入下系统的阻尼系数、自然频率、最大超调量以及由单位斜坡输入下所引起的稳态误差。 b）试决定当系统等效阻尼系数增加至0.8时的速度反馈常数b。 c）按速度反馈和0.8的阻尼系数，确定单位阶跃输入下系统的最大超调量和单位斜坡输入下引起的稳态误差。 d）试说明斜坡输入下具有速度反馈和不具有速度反馈，但阻尼系数仍为0.8的两系数，怎样使它们的稳态误差相同。 习题6-2图 6-3 如若系统的前向传递函数为20/s（1+s），重做习题6-2. 6-4 习题6-4图所示为一个摇摆控制系统的方块图。它可以提供足够的抗扰动力矩的动特性，以限制导弹摇摆偏移速度[12].扰动力矩由倾斜角的变化和操纵控制偏差产生。决定摇摆控制系统特性的主要限制是副翼的伺服响应。 a）试确定习题6-4图所示系统的传递函数C（s）/R（s） b）设若由共轭主导极点支配瞬态响应，为满足系统的等效阻尼系数接近于0.5，和等效自然频率近于4rad/sec，试说明对副翼的伺服响应参数的要求。 ----------2007-------------------- 一、(22分)求解下列问题： 1. (3分)简述采样定理。 解：当采样频率s ω大于信号最高有效频率h ω的2倍时，能够从采样信号)(*t e 中 完满地恢复原信号)(t e 。（要点：h s ωω2>）。 2．(3分)简述什么是最少拍系统。 解：在典型输入作用下，能以有限拍结束瞬态响应过程，拍数最少，且在采样时刻上无稳态误差的随动系统。 3．(3分)简述线性定常离散系统稳定性的定义及充要条件。 解：若系统在初始扰动的影响下，其输出动态分量随时间推移逐渐衰减并趋于零，则称系统稳定。稳定的充要条件是：所有特征值均分布在Z 平面的单位圆内。 4．（3分）已知X(z)如下，试用终值定理计算x (∞)。 ) 5.0)(1()(2+--= z z z z z X 解： 经过验证(1)X()z z -满足终值定理使用的条件，因此， 211x()lim(1)X()lim 20.5 z z z z z z z →→∞=-==-+。 5．(5分)已知采样周期T =1秒，计算G (z ) = Z [G h (s )G 0(s ) ]。 ) 2)(1(1 e 1)()()(0++-= =-s s s s G s G s G Ts h 解：11 1 12 11 11(1)(1e )()(1)Z[](1)()s s 11e (1e )e z z z G z z z z z z z --------=--=--=+---++ 6．(5分) 已知系统差分方程、初始状态如下： )k (1)(8)1(6)2(=++-+k c k c k c ，c(0)=c(1)=0。 试用Z 变换法计算输出序列c (k )，k ≥ 0。 解： 22 ()6()8()() ()(1)(68)3(1)2(2)6(4)1 (){2324},0 6 k k z C z C z C z R z z z z z C z z z z z z z c k k -+===-+--+---=-?+≥ 二、（10分）已知计算机控制系统如图1所示，采用数字比例控制() D z K =， 其中K >0。设采样周期T =1s ，368.0e 1=-。 注意，这里的数字控制器D (z )就是上课时的()c G z 。 课 程 设 计 题 目: 控制系统的滞后－超前校正设计 初始条件：已知一单位反馈系统的开环传递函数是 ) 2)(1()(++= s s s K s G 要求系统的静态速度误差系数110v K S -≥，相角裕度 45≥γ。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） （1）用MATLAB画出满足初始条件的最小K值的系统伯德图，计算系统的幅值裕度和相角裕度。（2）前向通路中插入一相位滞后－超前校正，确定校正网络的传递函数。 （3）用MATLAB画出未校正和已校正系统的根轨迹。 （4）用Matlab画出已校正系统的单位阶跃响应曲线、求出超调量、峰值时间、调节时间及稳态误差。 （5）课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程，列出MATLAB程序和MATLAB输出。说明书的格式按照教务处标准书写。 时间安排： 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 ................................................................................................................... I 摘要 ................................................................................................................. II 1设计题目和设计要求 .. (1) 1.1题目 (1) 1.2初始条件 (1) 1.3设计要求 (1) 1.4主要任务 (1) 2设计原理 (2) 2.1滞后-超前校正原理 (2) 3设计方案 (4) 3.1校正前系统分析 (4) 3.1.1确定未校正系统的K值 (4) 3.1.2未校正系统的伯德图和单位阶跃响应曲线和根轨迹 (4) 3.1.3未校正系统的相角裕度和幅值裕度 (7) 3.2方案选择 (7) 4设计分析与计算 (8) 4.1校正环节参数计算 (8) 的确定 (8) 4.1.1已校正系统截止频率ω c ω的确定 (8) 4.1.4校正环节滞后部分交接频率 a ω的确定 (8) 4.1.1校正环节超前部分交接频率 b 4.2校正环节的传递函数 (8) 4.3已校正系统传递函数 (9) 5已校正系统的仿真波形及仿真程序 (10) 5.1已校正系统的根轨迹 (10) 5.2已校正系统的伯德图 (11) 5.3已校正系统的单位阶跃响应曲线 (12) 6结果分析 (13) 7总结与体会 (14) 参考文献 (14) 本科生课程设计成绩评定表........................................ 错误！未定义书签。 北京科技大学 控制系统设计与实现 实践报告 班级： 专业：智能科学与技术 设计人（学号）： 组员（学号） 指导教师：阎群 完成日期：2017 年7 月13 日 教师评语 目录 1 实践任务书 (1) 1.1 实践目的 (1) 1.2 实践内容及要求 (1) 1.3 报告要求 (2) 1.4 进度安排 (2) 1.6 分组情况 (3) 2 设计要求 (4) 3 系统介绍 (4) 3.1 系统简介 (4) 3.2 对象系统介绍 (4) 3.3 系统主体结构介绍 (5) 4 实验建模研究 (6) 4.1 实验建模理论基础 (6) 4.2 单容水箱液位控制实验建模 (7) 4.3双容水箱液位控制实验建模 (7) 4.4 试验建模结果分析 (8) 5 Matlab仿真研究 (9) 5.1 模型计算 (9) 5.2 PID控制仿真研究 (10) 6单闭环水箱PID控制 (10) 6.1液位控制 (14) 6.1.1实验步骤 (14) 6.1.2结果分析 (19) 6.2流量控制 (20) 6.2.1实验步骤 (20) 6.2.2结果分析 (20) 6.3压力控制 (21) 6.3.1实验步骤 (21) 6.3.2结果分析 (21) 7 流量液位串级控制 (22) 7.1实验步骤 (22) 7.2结果分析 (23) 8实践总结 (25) 8.1 目标，过程，结果等分析 (25) 8.2对实践的收获，要求和建议 (25) 1 实践任务书 1.1 实践目的 单容水箱液位模型测试： 1）熟悉本套系统，明确应该如何进行本次实验 2）熟悉单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线 3）根据由实际测得的单容水箱液位的阶跃响应曲线，用相关的方法确定其参数4）了解单容水箱液位单闭环控制系统构成 水平（垂直）双容水箱液位模型测试 1）掌握水平与垂直双容水箱液位模型的调试方法 2）熟悉双容水箱的数学模型及相应曲线 单容水箱液位PID控制 1）通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理。 2）研究系统分别用P、PI和PID调节器时的阶跃响应。 3）研究系统分别用P、PI和PID调节器时的抗扰动作用。 4）定性地分析P、PI和PID调节器的参数变化对系统性能的影响。 单容水箱压力PID控制 1）通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理。 2）分析分别用P、PI和PID调节时的过程图形曲线。 3）定性地研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。 单容水箱压力PID控制 1、熟悉本套系统，明确应该如何进行本次实验 2、熟悉单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线 3、根据由实际测得的单容水箱液位的阶跃响应曲线，用相关的方法确定其参数。 4、熟悉利用MATLAB建立系统数学模型的方法。 5、学会利用MATLAB/Simulink对系统建模的方法。 6、熟悉并学会稳定边界法。 7、熟悉并学会PID参数的自整定法。 8、较为深刻理解液位PID单回路控制的原理，并掌握PID相关参数的设定方法。 1.2 实践内容及要求 分析单容水箱液位单闭环控制系统构成，设计、调试单容水箱液位PID控制。 系统分析与设计-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 一、单选题 1. 关于企业中物流与信息流的正确的提法是：（ B ） B. 信息流是双向的 2. 关于系统分析错误说法是：（ D ） D. 进行程序设计 3. 开发人员获得企业领导意见的最好形式是：（ C ）C. 面谈 4. 以下哪种数据库语言可以实现对数据表中数据的查找等操作 B. 数据操纵语言 5. 以下结构中，不属于结构化语言的结构是：（ D ） D. 层次 6. 实体关系图中，商品实体与顾客实体之间存在如下关系：（ C ）C. 多对多 7. 系统规划的主要特点是：（ D ） D. 与企业发展战略相适应 8. 在系统分析阶段抽象地反映信息的流动、处理、存储和使用的工具是： A. 数据流程图 9. 系统分析员最基本和重要的能力是：（ C ）C. 与人沟通的能力 10. 在下述各项中，属于数据库最主要的特点是：（ D ） D. 数据共享 11. 管理信息系统开发失败的最主要原因：（ B ） B. 目标含糊 12. 在数据库系统中，数据操作的最小单位是：（ B ） B. 字段 13. 实体关系图中，产品实体与零件实体之间存在如下关系：（ C ） C. 多对多 14. 系统开发工作的目的和出发点是：（C ）C. 满足用户要求 15. 数据流程图的外部项的作用是： B. 系统之外提供或获得数据的组织机构或个人 16. 所谓的逻辑模型就是对信息系统的功能抽象地加以定义和描述，暂时不涉及到其实现的：（ D ） D. 具体技术手段 17. 在管理信息系统的开发生命周期中的哪个阶段，开发人员与用户之间的接触最多：（ A ）A. 系统分析阶段 18. 数据流图中的哪个要素是建立新系统的功能模块的基础： C. 数据处理 19. 全程参与整个信息系统生命周期过程的人员是：（ B ） B. 系统分析员 20. 对于影响大、出现概率高的信息系统风险采用的主要措施是： （ B ） B. 控制 21. 决策支持系统是MIS的一个重要分支，它（ C ）。C. 强调支持而不是代替决策22. 信息系统开发的结构化方法的一个主要原则是：（ A ）A. 自顶向下原则 23. 数据建模主要采用的方法是：（C ） C. 实体关系图 24. 实体关系图中，医生实体与患者实体之间存在如下关系：（ C ） C. 多对多 25. 信息系统对管理职能的支持，归根到底是对（ D ）的支持： D. 决策26. DFD是属于哪个阶段工具： （ A ）A. 系统分析阶段 27. 出版书的过程为作者（可为多个）撰写一本书，由出版社一个编辑进行编 实验4 控制系统的校正 1、主要内容 控制系统的校正及设计上机实验 2、目的与要求 熟悉应用 MATLAB 软件设计系统的基本方法 熟悉应用 SISO Design Tool 进行系统设计的基本方法 通过学习自行设计完成一个二阶系统串联校正设计任务 3、重点与难点： 自行设计完成一个二阶系统串联校正设计任务 自行设计完成一个二阶系统并联校正设计任务 一、实验目的 1、掌握串联校正环节对系统稳定性的影响； 2、了解使用 SISO 系统设计工具（SISO Design Tool ）进行系统设计。 二、设计任务 串联校正是指校正元件与系统的原来部分串联，如图 1 所示。 图 中 ，()c G s 表 示 校 正 部 分 的 传 递 函 数 ， 0()G s 表 示 系 统 原 来 前 向 通 道 的 传 递 函 数 。 当 1()(1)1c aTs G s a Ts +=>+时，为串联超前校正；当1()(1)1c aTs G s a Ts +=<+时，为串联迟后校正。 我们可以使用 SISO 系统设计串联校正环节的参数，SISO 系统设计工具（SISO Design Tool ）是用于单输入单输出反馈控制系统补偿器设计的图形设计环境。通过该工具，用户可以快速完成以下工作：利用根轨迹方法计算系统的闭环特性、针对开环系统 Bode 图的系统设计、添加补偿器的零极点、设计超前/滞后网络和滤波器、分析闭环系统响应、调整系统幅值或相位裕度等。 （1）打开 SISO 系统设计工具 在 MA TLAB 命令窗口中输入 sisotool 命令，可以打开一个空的 SISO Design Tool ，也可以在 sisotool 命令的输入参数中指定 SISO Design Tool 启动时缺省打开的模型。注意先在 MATLAB 的当前工作空间中定义好该模型。如图 2 为一个 DC 电机的设计环境。 （2）将模型载入 SISO 设计工具 通过 file/import 命令，可以将所要研究的模型载入 SISO 设计工具中。点击该菜单项后，将弹出 Import System Data 对话框，如图 3 所示。 （3）当前的补偿器（Current Compensator ） 图 2 中当前的补偿器（Current Compensator ）一栏显示的是目前设计的系统补偿器的结构。缺省的补偿器增益是一个没有任何动态属性的单位增益，一旦在跟轨迹图和 Bode 图中添加零极点或移动曲线，该栏将自动显示补偿器结构。 基于MATLAB 控制系统的校正设计 1实验目的 ① 掌握串联校正环节对系统稳定性的影响。 ② 了解使用SISO 系统设计工具（SISO Design Tool ）进行系统设计。 2 设计任务 串联校正是指校正元件与系统的原来部分串联，如图1所示。 图1串联校正图 图中，()c G s 表示校正部分的传递函数，()o G s 表示系统原来前向通道的传递函数。()()111c aTs G s a Ts +=>+，为串联超前校正；当()()111o aTs G s a Ts +=<+，为串联迟后校正。 我们可以使用 SISO 系统设计串联校正环节的参数，SISO 系统设计工具（SISO Design Tool ）是用于单输入单输出反馈控制系统补偿器设计的图形设计环境。通过该工具，用户可以快速完成以下工作：利用根轨迹方法计算系统的闭环特性、针对开环系统 Bode 图的系统设计、添加补偿器的零极点、设计超前/滞后网络和滤波器、分析闭环系统响应、调整系统幅值或相位裕度等。 （1）打开 SISO 系统设计工具 在 MATLAB 命令窗口中输入 sisotool 命令， 可以打开一个空的 SISO Design Tool ， 也可以在 sisotool 命令的输入参数中指定 SISO Design Tool 启动时缺省打开的模型。注意先在 MATLAB 的当前工作空间中定义好该模型。如图 2 所示。 图2 SISO系统的图形设计环境 （2）将模型载入 SISO设计工具 通过file/import命令，可以将所要研究的模型载入SISO设计工具中。点击该菜单项后，将弹出Import System Data对话框，如图3所示。 图3 Import System Data对话框 （3）当前的补偿器（Current Compensator） 图2中当前的补偿器（Current Compensator）一栏显示的是目前设计的系统补偿器的结构。缺省的补偿器增益是一个没有任何动态属性的单位增益，一旦在跟轨迹图和Bode图中添加零极点或移动曲线，该栏将自动显示补偿器结构。（4）反馈结构 SISO Design Tool 在缺省条件下将补偿器放在系统的前向通道中，用户可以通过“+/-”按钮选择正负反馈，通过“FS”按钮在如下图4几种结构之间进行切换。 第五章综合练习参考答案 一、单项选择题 1-5 B B A C A 6-10 B B B A B 二、多项选择题 1. ABC 2.ABD 3.ABC 4.ABD 5.ABCD 6.ACD 7.ABC 8.ABC 9.ABCD 10.ABC 三、判断题 1-5对对对对对 6-10 错对对错对 1、简答题 1．什么是电子商务系统分析？ 电子商务系统分析就是在系统规划确定的原则和目标的指导下，结合电子商务系统的特点，对企业进行调查，全面了解企业的目标、组织结构、数据流程和业务处理过程，结合不同电子商务活动的基本需求，进而确定企业的详细需求定义，为系统设计奠定基础。 2．为什么必须进行电子商务系统分析？ 企业的商务目标是为了最大限度的扩大利润空间，增加企业收入。为了达到这一目标，需要不断改善提高其核心竞争能力，扩大市场份额。利用电子商务系统改进其核心竞争能力是企业建设电子商务系统的最直接、也是最为原始的动机。基于这一点，在设计电子商务系统之初，必须准确、完整地了解企业电子商务的需求，掌握企业中各个商务过程的数据及其处理过程，才能在设计阶段，有针对性地设计电子商务系统软件所应具备的相应功能。这样构造的电子商务系统才能最终与企业建设电子商务系统的动机相吻合。而这些工作就是系统分析所要完成的任务，因此系统分析是系统设计的基础，是电子商务系统建设中的一个重要阶段。 3. 电子商务系统分析的任务是什么？ (1)掌握企业商务活动的特点。这一任务的内容主要是了解企业商务运作过程中都有哪些基本的商务环节，其基本特点是什么，在开展电子商务活动中的重点和要点是什么。这一任务的目的是为了在系统调查之前，能够使系统分析人员做到心中有数，进而在调查过程中， 现代控制系统分析与设计 一 线性定常系统模型 1. 线性定常系统的数学模型 在MA TLAB 中，线性定常（linear time invariant, 简称为 LTI ）系统可以用4种数学模 型描述，即传递函数(TF)模型、零极点增益(ZPK)模型和状态空间(SS)模型以及SIMULINK 结构图。前三种数学模型是用数学表达式表示的，且均有连续和离散两种类型，通常把它们 统称为LTI 模型。 1) 传递函数模型（TF 模型） 令单输入单输出线性定常连续和离散系统的传递函数分别为 11101)()()(a s a s a s b s b s b s b s U s Y s G n n n m m m m ++++++++==---- (1-1) 和 11101)()()(a z a z a z b z b z b z b z U z Y z G n n n m m m m ++++++++==---- 。 (1-2) 在MA TLAB 中，连续系统和离散系统的传递函数都用分子/分母多项式系数构成的两个 行向量num 和den 表示，即 []01b b b num m =，[]011a a den n -= 系统的传递函数模型用MATLAB 提供的函数tf( )建立。函数tf ( )不仅能用于建立系统传递 函数模型，也能用于将系统的零极点增益模型和状态空间模型转换为传递函数模型。该函数 的调用格式如下： ),(d e n n u m tf G = 返回连续系统的传递函数模型G 。 ),,(Ts den num tf G = 返回离散系统的传递函数模型G 。Ts 为采样周期，当Ts =-1或 者Ts =[]时，系统的采样周期未定义。 )(G tf Gtf = 可将任意的LTI 模型G 转换为传递函数模型Gtf 。 例1-1 已知一个系统的传递函数为 6 1166)(23+++=s s s s G 建立传递函数模型。 在命令窗中运行下列命令 >>num=6;den=[1 6 11 6];G=tf (num, den) 返回 Transfer function: 6 ---------------------- s^3 + 6 s^2 + 11 s + 6 2) 零极点增益模型（ZPK 模型） 吉大18春学期《机电控制系统分析与设计》在线作业一-0001 试卷总分:100 得分:0 一、单选题(共10 道试题,共40 分) 1.某环节的传递函数为G(s)=Ts+1,它是（）。 A.积分环节 B.微分环节 C.一阶积分环节 D.一阶微分环节 正确答案:D 2.反馈控制系统是指系统中有（）。 A.反馈回路 B.惯性环节 C.积分环节 D.PID调节器 正确答案:A 3.如果被调量随着给定量的变化而变化，这种控制系统叫（）。 A.恒值调节系统 B.随动系统 C.连续控制系统 D.数字控制系统 正确答案:B 4.若系统传递函数G(s)的所有零点和极点均在S平面的（）时，则该系统称为最小相位系统。 A.上半平面 B.下半平面 C.左半平面 D.右半平面 正确答案:C 5.随动系统对（）要求较高。 A.快速性 B.稳定性 C.准确性 D.振荡次数 正确答案:A 6.二阶系统的阻尼比ζ，等于（）。 A.系统的粘性阻尼系数 B.临界阻尼系数与系统粘性阻尼系数之比 C.系统粘性阻尼系数与临界阻尼系数之比 D.系统粘性阻尼系数的倒数 正确答案:C 7.在系统对输入信号的时域响应中，其调整时间的长短是与（）指标密切相关的。 A.允许的峰值时间 B.允许的超调量 C.允许的上升时间 D.允许的稳态误差 正确答案:D 8.已知系统的开环传递函数为100/S2(0.1S+1)(5S+4)，则系统的开环增益以及型次为（）。 A.25，Ⅱ型 B.100，Ⅱ型 C.100，Ⅰ型 D.25，O型 正确答案:A 9.时域分析的性能指标，以下哪个指标是反映相对稳定性的（）。 A.上升时间 B.峰值时间 C.调整时间 D.最大超调量 正确答案:D 10.设系统的特征方程为D(s)=s3+14s2+40s+40τ=0，则此系统稳定的τ值范围为（）。 A.τ>0 B.0<τ<14 C.τ>14 D.τ<0 正确答案:B 二、多选题(共10 道试题,共40 分) 1.机电一体化系统各要素之间必须遵循的四大原则是（）。 A.接口耦合 B.物质流动 C.信息控制 实验三控制系统的校正与设计 一、实验目的 1. 加深理解串联校正装置对系统动态性能的校正作用。 2. 对给定系统进行串联校正设计，并通过模拟实验检验设计的正确性。 二、实验仪器 1．EL-AT-III型自动控制系统实验箱一台 2．计算机一台 三、实验内容 1．串联超前校正 （1）系统模拟电路图如图5-1，图中开关S断开对应未校情况，接通对应超前校正。 图5-1 超前校正电路图 （2）系统结构图如图5-2 图5-2 超前校正系统结构图 图中 Gc1（s）=2 2（0.055s+1） Gc2（s）= 0.005s+1 2．串联滞后校正 （1）模拟电路图如图5-3，开关s断开对应未校状态，接通对应滞后校正。 图5-3 滞后校正模拟电路图 （2）系统结构图示如图5-4 图5-4 滞后系统结构图 图中 Gc1(s）=10 10（s+1） Gc2（s）= 11s+1 3．串联超前—滞后校正 （1）模拟电路图如图5-5，双刀开关断开对应未校状态，接通对应超前—滞后校正。 图5-5 超前—滞后校正模拟电路图 （2）系统结构图示如图5-6。 图5-6超前—滞后校正系统结构图 图中 Gc1（s）=6 6（1.2s+1）（0.15s+1） Gc2（s）= （6s+1）（0.05s+1） 四、实验步骤 1.启动计算机，在桌面双击图标 [自动控制实验系统] 运行软件。 2.测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信 正常后才可以继续进行实验。 超前校正： 3.连接被测量典型环节的模拟电路(图5-1)。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出， 电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入，将将纯积分电容两端连在模拟开关上。检查无误后接通电源。 4.开关s放在断开位置。- 5.在实验项目的下拉列表中选择实验五[五、连续系统串联校正]。鼠标单击按钮， 弹出实验课题参数设置对话框。在参数设置对话框中设置相应的实验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果，并记录超调量 p和调节时间ts。 6.开关s接通，重复步骤5,将两次所测的波形进行比较。并将测量结果记入下表中：自动控制系统的校正
第6章控制系统的设计与校正参考答案.doc
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实验五基于MATLAB工具箱的控制系统分析与设计.
基于Matlab的自动控制系统设计与校正
信息系统分析与设计名词解释
第五章 计算机控制系统软件设计(基础知识)
机电控制系统分析与设计
第六章 控制系统的校正与设计 习题
自动控制原理例题详解-线性离散控制系统的分析与设计考试题及答案(DOC)
控制系统滞后-超前校正设计
控制系统设计与实现报告
系统分析与设计
实验4 控制系统校正
控制系统的校正
宫小全系统设计第五章答案
现代控制系统分析与设计
吉大19春学期《机电控制系统分析与设计》在线作业一1答案
实验3：控制系统的校正与设计