自动控制原理期末考试题A卷.docx
《自动控制原理期末考试题A卷.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动控制原理期末考试题A卷.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
自动控制原理期末考试题A卷
A卷
一、填空题（每空1分，共10分）
1、在水箱水温控制系统中，受控对象为，被控量为。
2、对自动控制的性能要求可归纳为___________、快速性和准确性三个方面，在阶跃响应性能指标中，调节时间体现的是这三个方面中的______________，而稳态误差体现的是______________。
3、闭环系统的根轨迹起始于开环传递函数的，终止于开环传递函数的或无穷远。
4、PID控制器的输入－输出关系的时域表达式是 ，其相应的传递函数为 。
5、香农采样定理指出：
如采样器的输入信号e（t）具有有限宽带，且有直到ωh的频率分量，则使信号e（t）完满地从采样信号e*（t）中恢复过来的采样周期T要满足下列条件：
________________。
二、选择题（每题2分，共10分）
1、设系统的传递函数为G（S）＝，则系统的阻尼比为（）。
A．B．1C．D．
2、非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G（S），反馈通道传递函数为H（S），当输入信号为R（S），则从输入端定义的误差E（S）为（）
A、B、
C、D、
3、伯德图中的低频段反映了系统的（）。
A．稳态性能B．动态性能C．抗高频干扰能力D．.以上都不是
4、已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是（）。
A、B、C、D、
5、已知系统的开环传递函数为，则该系统的开环增益为（）。
A、100B、1000C、20D、不能确定
三、（6分）系统方框图如图所示，画出其信号流图，并求出传递函数。
四、（8分）已知反馈系统的开环传递函数为。
1）试确定使系统稳定的K的取值范围。
（4分）
2）若要求系统对于输入r（t）=t2作用下的静态误差eSS≤0.5，试确定K的取值范围。
（4分）
五、（14分）已知系统的开环传递函数
1）确定闭环系统根轨迹的出射角。
（2分）
2）确定闭环系统的根轨迹与虚轴的交点。
（3分）
3）绘制闭环系统的根轨迹图。
（6分）
4）从图上确定时，闭环系统复数极点的位置。
（3分）
六、（14分）某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如图所示：
1）、写出该系统的开环传递函数；（5分）
2）、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性。
（3分）
3）、求系统的相角裕度。
（3分）
4）、若系统的稳定裕度不够大，可以采用什么措施提高系统的稳定裕度？
（3分）
七、（14分）一最小相位系统传递函数的渐近对数幅频曲线如下图所示。
1）求其传递函数。
（3分）
2）概略绘制系统的奈氏曲线图及用奈氏判据分析该系统的稳定性。
（8分）
3）说明能否直接由该渐近对数幅频曲线判断系统的稳定性。
（3分）
八、（14分）设控制系统如图所示，要求：
单位斜坡输入时，位置输出稳态误差rad,开环剪切频率rad/s,相角裕度,幅值裕度。
设计串联超前校正网络。
九、（10分）以下（a）、（b）、（c）、（d）四图中的G曲线与负倒函数曲线的交点为N0，N10，N20，判断各图中N0，N10，N20对应的周期运动是否稳定。
（a）（b）
（c）（d）
A卷答案
一、填空题（每空1分，共10分）
1、水箱；水温2、稳定性；快速性；稳定性和准确性。
3、极点；零点4、；
5、
二、选择题（每题2分，共10分）
A； D； A； B； C；
三、（6分）
解：
………………………………..（2分）
…………………………….…………..（４分）
四、（8分）
解：
开环传递函数特征方程：
S4
1
18
K
S3
9
K
S2
162-K
9K
S1
K2-81K
S0
9K
………………………………………（2分）
系统稳定的K取值范围0 …………………………………………………………（2分）
由eSS=2*（1/K*）=36/K≤0.5，72≤K
得：
72≤K<81 …………………………………………………………………（4分）
五、（14分）
解1）图中标出开环零极点
…………………………………………（2分）
2）令代入
则有
所以 ……………………………………（3分）
3）每条根轨迹各2分
……………………………………………… （6分）
4）
…………………………………………………（3分）
画出60度角的矢量线与根轨迹的交点
六、（14分）
解：
1、从开环波特图可知，原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节。
故其开环传函应有以下形式
由图可知：
处的纵坐标为40dB,则,得…………………（2分）
……………………………………………………………………………（2分）
故系统的开环传函为…………………………………………（1分）
2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性：
开环频率特性……………………………………（1分）
开环幅频特性…………………………………（1分）
开环相频特性：
…………………………………（1分）
3、求系统的相角裕度：
求幅值穿越频率，令得……………（1分）
………………（1分）
……………………………………………………………（1分）
对最小相位系统临界稳定
4、可以采用以下措施提高系统的稳定裕度：
增加串联超前校正装置；增加串联滞后校正装置；增加串联滞后-超前校正装置；增加开环零点；增加PI或PD或PID控制器；在积分环节外加单位负反馈。
……………………………………….（3分）
七、（14分）
（1）依图可写出
，………………………….…………（2分）
所以…………………………………….…………..（1分）
（2）
……………………………………………….……（5分）……………………………………………..（3分）
（3）可以直接由该渐近对数幅频曲线判断系统的稳定性。
……………….………..（3分）
八、（14分）
……………………………………………………………（4分）
……………………………………………（6分）
………………………………………………………（4分）
九、（10分）
图（a）N0稳定；………………………………………（2分）
图（b）N0不稳定；………………………………………（2分）
图（c）N10不稳定，N20稳定；……………………………（3分）
图（d）N10稳定，N20不稳定。
……………………………（3分）
升级会员 