自动控制原理期末考试题A卷.docx

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，调节时间表达的是这三个方面中的_，而稳态误差表达的是_。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h 的频率分量，那么使信号e(t) 完满地从采样信号e*(t) 中恢复过来的采样周期T 要满足以下条件：_。二、选择题每题 2 分，共10分1、 设系统的传递函数为GS，那么系统的阻尼比为 。A B1 C D2、 非单位负反应系统，其前向通道传递函数为G(S)，反应通道传递函数为H(S)，当输入信号为R(S)，那么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、 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、 系统的开环传递函数为，那么该系统的开环增益为 ( )。A、 100 B、1000 C、20 D、不能确定三、6分系统方框图如下图，画出其信号流图，并求出传递函数。四、(8分)反应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假设要求系统对于输入r(t)= t2作用下的静态误差eSS0.5，试确定K的取值范围。4分五、14分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下图：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、假设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以下图所示。 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分设控制系统如下图，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.分四、(8分)解：开环传递函数 特征方程：S4118KS39KS2162- K9KS1K2-81KS09K2分系统稳定的K取值范围0<K<81。2分由eSS=2*1/K*=36/K0.5，72K 得：72K<814分五、14分解1图中标出开环零极点 2分2令代入那么有 所以 3分3每条根轨迹各2分6分43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, 那么, 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应。 . 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aN0稳定； (2分)图bN0不稳定； (2分)图cN10不稳定，N20稳定；(3分)图dN10稳定，N20不稳定。(3分)