2022年武汉理工大学自动控制理论期末考试试题B .pdf

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1、武汉理工大学考试试题纸（B 卷）课程名称 自动控制原理 A 专业班级 自动化、电气 20XX 级题号一二三四五六七八九十总分题分10 15 15 10 15 10 10 15 100 备注 : 学生不得在试题纸上答题( 含填空题、选择题等客观题) 一、 （10 分）根据结构图简化的等效法则，简化图1 所示的系统，并求系统的传递函数( )( )C sR s。1( )G s2( )Gs1( )Hs2( )Hs3( )Gs( )R s( )C s3( )Hs图 1 二、 （15 分）设单位负反馈控制系统的开环传递函数为( )(1)(5)(21)G sK ss ss，求使系统稳定的 K 的取值范围。如

2、果要求闭环系统所有的极点全部位于1s的垂线之左， K 的取值范围是多少？。三、 （15分）已知系统开环传递函数为)42()(20sssKsG，画出系统的根轨迹图，并求出系统在临界稳定的情况下的K值。四（10分） 、典型二阶系统的闭环传递函数为264( )1064Gsss，求1）阻尼比和无阻尼振荡频率n。 2）系统的超调量% 和上升时间rt。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - 五 、（15 分）已知开环系统传递函数为)

3、13.0)(12.0()(sssKsG，应用奈奎斯特判据分析闭环系统的稳定性，并计算闭环临界稳定时的开环增益六、(10 分)利用串联超前校正装置的什么特性改善系统性能？加入串联超前校正装置后系统的性能有哪些变化？七、 （10分）最小相位系统的对数幅频渐近特性曲线如图2 所示, 试确定系统的开环传递函数。八、 （15分）设系统如图3 所示，求系统的闭环脉冲传递函数( )/( )C zR z。 （0.2Ts）seTs1)2(4ssR(s) T C(s) 图 3 图 2 (rad/s) -20dB/dec-40dB/dec-40dB/dec30L( ) (dB)180名师资料总结 - - -精品资料

4、欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - A 武汉理工大学教务处试题标准答案及评分标准用纸课程名称自动控制原理 A（自动化、电气07 级）（B 卷）一、 （过程不唯一， 10分）二、 （15 分）分）（之左边时系统的特征根均在分）（劳斯表为：分）（代入特征方程有：分）（值取值范围为：系统稳定时分）（列大于零即：系统稳定时劳斯表第一分）（劳斯表为：分）（闭环特征方程为：1117415|17|155|112|3051S)11-(S52S11020011/25

5、3|11/25|11|52|10KS)5(S112S011213112131102323SKSKSSKSKssKKKKKKSKKSKSKSK三、 （15 分）)42()(20sssKsG- - - G1(s) G2(s) G3(s) H3(s) H1(s) 1/G1(s) H2(s) 1/G3(s) R(s) C(s) - G1/(1+ G1 H1) G2(s) H2(s)/ G1(s) G3(s) R(s) C(s) G3/(1+ G3 H3) G1 G2 G3/(1+ G1 H1+ G2 H2+ +G3 H3 +G1 H1 G3 H3) R(s) C(s) 传递函数为：C(s)/R(s)=

6、G1 G2 G3/(1+ G1 H1+ G2 H2+ +G3 H3 +G1 H1 G3 H3) （3 分）（3 分）（2 分）（2 分）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - (1)开环极点： -1+j1.732 -1-j1.732 0 ( 2 分)实轴上的跟轨迹- ，0 ( 2 分)(2) 渐进线=-2/3 =60 180、 300( 2 分)(3) 与虚轴的交点S=j代入特征： -j 3-22+j4 +K=0 ( 4

7、 分)=2 K=8 (4)四、 （10分）（1）n=641/2=8, =10/(2 n)=10/16=0.625 （4 分） (2)tr=(3.14-cos-1( ) n / (1-2)1/2=0.36 秒（3 分） %=e-3.14 /(1- 2)1/2=8.1% （3 分）264( )1064Gsss五、 （15分）-2/3 -1+j1.732 -1-j1.732 （5 分）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - 分

8、）（分）（分）（分）（分100)(1012.0)(3/5015 .0)(03)09.01)(04.01()06.01()09.01)(04.01(5 .0)2()09.01)(04.01 ()3.01)(2 .01()3.01)(2 .01()(22222222jjGjKjGjkjGjKKjjjKjjjKjGK8.33 时奈奎斯特轨迹顺时针包围临界稳定点两次，系统不稳定。( 2 分) 系统临界稳定时开环增益K=8.33 ( 1 分) 六、(10 分)利用串联超前校正装置相位超前特性提高系统的相对稳定性。加入串联超前校正装置后系统的截止频率增大，系统的响应速度加快，频带宽度增加，系统抗高频干扰的

9、能力下降。七、 （10 分）系统开环传递函数为：)1()1()(802sssKsG（3 分）低频段对数幅频特性为： L( )=20lgK-40lg（2 分）903lg40lg20)3(KKL（3分）因此，系统开环传递函数为：)80()1(720)1()1(9)(2802ssssssGs（2 分）八、 （15 分）-0.5K -0.12K -1 (4 分) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - )4(8 .067.1132.0132.0)67.0)(1(132.0G(z)1G(z)(z)4()67.0)(1(132.0)1)1(2)(1()()4(1)1(22112)2(4)3()2(4)1()2(41)(222122222分闭环脉冲传递函数为：分分分ZZzzzzezzzzzTzzzGezzzzzTzsssZssZssesssesGTTTsTs名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -