《自动控制》期末考试试卷.pdf

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1、自 动 控 制 试 卷 一、选 择 题：1.采 用 负 反 馈 形 式 连 接 后，则（D）A、一 定 能 使 闭 环 系 统 稳 定 B、系 统 动 态 性 能 一 定 会 提 高 C、一 定 能 使 干 扰 引 起 的 误 差 逐 渐 减 小，最 后 完 全 消 除 D、需 要 调 整 系 统 的 结 构 参 数，才 能 改 善 系 统 性 能 2.下 列 哪 种 措 施 对 提 高 系 统 的 稳 定 性 没 有 效 果（A）A、增 加 开 环 极 点 B、在 积 分 环 节 外 加 单 位 负 反 馈 C、增 加 开 环 零 点 D、引 入 串 联 超 前 校 正 装 置 3.系 统

2、特 征 方 程 为。（S）=S3+2S2+3S+6=0,则 系 统（C）A、稳 定 B、单 位 阶 跃 响 应 曲 线 为 单 调 指 数 上 升 C、临 界 稳 定 D、右 半 平 面 闭 环 极 点 书 Z=24.系 统 在 Z）=*作 用 下 的 稳 态 误 差%=o o,说 明（A）A、型 别 u2 B、系 统 不 稳 定 C、输 入 幅 值 过 大 D、闭 环 传 递 函 数 中 有 一 个 积 分 环 节 5.对 于 一 下 情 况 应 绘 制 0。根 轨 迹 的 是（D）A、主 反 馈 符 号 位 B、除 K r外 的 其 他 参 数 变 化 时 C、非 单 位 反 馈 系 统

3、D、根 轨 迹 方 程（标 准 形 式）为 G（s）（s）=+16.关 于 传 递 函 数，错 误 的 说 法 是（B）A、传 递 函 数 只 适 用 于 线 性 定 常 系 统 B、传 递 函 数 不 仅 取 决 于 系 统 的 结 构 参 数，给 定 输 入 和 扰 动 对 传 递 函 数 也 有 影 响 C、传 递 函 数 一 般 是 为 复 变 量 s 的 真 分 式 D、闭 环 传 递 函 数 的 儿 点 决 定 了 系 统 的 稳 定 性 7.高 阶 系 统 的 主 导 闭 环 极 点 越 靠 近 虚 轴，则 系 统（D）A、准 确 度 越 高 B、准 确 度 越 低 C、响 应

4、速 度 越 快 D、响 应 速 度 越 慢8.已 知 系 统 的 开 环 传 递 函 数 为 G(s)=-，则 该 系 统 的 开 环 增 益 为(C)(2s+l)(.v+5)A、50 B,25 C、10 D、59.若 某 题 的 根 轨 迹 有 两 个 起 点 位 于 原 点，则 说 明 该 系 统(B)A、含 两 个 理 想 微 分 环 节 B、含 两 个 积 分 环 节 C、位 置 误 差 系 数 为 0 D、速 度 10.开 环 频 域 性 能 指 标 中 的 相 角 裕 度/对 应 时 域 性 能 指 标(A)A、超 调 cr%B、稳 态 误 差/C、调 整 时 间 4 D、峰 值

5、时 间。二、填 空 题：1.反 馈 控 制 乂 称 偏 差 控 制，其 控 制 作 用 是 通 过 给 定 值 与 反 馈 量 的 差 值 进 行 的。2.复 合 控 制 有 两 种 基 本 形 式：即 按 输 入 的 前 馈 复 合 控 制 和 按 扰 动 的 前 馈 复 合 控 制。3.两 个 传 递 函 数 分 别 为 G/s)与 G2(s)的 环 节，以 并 联 方 式 连 接，其 等 效 传 递 函 数 为 G(s),则 G(s)为 G(S)+G2(S)(用 5(s)与 G2G)表 示)。4.根 轨 迹 起 始 于 开 环 极 点，终 止 于 开 环 零 点。5.判 断 一 个 闭

6、环 线 性 控 制 系 统 是 否 稳 定，可 采 用 劳 斯 判 据、根 轨 迹、奈 奎 斯 特 判 据 等 方 法。6.最 小 相 位 系 统 是 指 S 右 半 平 面 不 存 在 系 统 的 开 环 极 点 及 开 环 零 点。三、分 析 设 计：1.系 统 结 构 图 如 图 1所 示：图 1 控 制 系 统 结 构 图(1)写 出 闭 环 传 递 函 数(s)=也 表 达 式；R(s)(2)要 使 系 统 满 足 条 件：J=0.7 0 7,叱=2,试 确 定 相 应 的 参 数 K和；(3)求 此 时 系 统 的 动 态 性 能 指 标。%,人；(4)厂(。=2,时，求 系 统

7、由 r。)产 生 的 稳 态 误 差 Csj(5)确 定 G,(s),使 干 扰 对 系 统 输 出 c 无 影 响。K解：(1)(s)=-=-3-R(s)K0 K s2+K/3s+K s2+2ct)ns+s s2J K=Q 2 2=4 J K=4K/3=2(y=2V2 P=0.707(3)b%=e3k=4.32%4 4g V2=2.83K(4)G(s)=s；=_ 1+岑 S(s+K/3)(s+1)sAV 2=1.414(5)令:”()=C(s)N(s)1+”G.(s)=0得：G,(s)=s+K2.已 知 某 单 位 反 馈 系 统 的 开 环 传 递 函 数 为 G（s）=J:s（s+3（1

8、）、绘 制 该 系 统 以 根 轨 迹 增 益 Kr为 变 量 的 根 轨 迹（求 出：渐 近 线、分 离 点、与 虚 轴 的 交 点 等）；（2）、确 定 使 系 统 满 足 0 自 1的 开 环 增 益 K 的 取 值 范 围。解：（1）绘 制 根 轨 迹 系 统 有 有 3 个 开 环 极 点（起 点）：0、-3、-3,无 开 环 零 点（有 限 终 点）；实 轴 上 的 轨 迹：（-8,-3）及（-3,0）；3 条 渐 近 线:-3-3360,1801 0分 离 点：-+=0 得：d=-d 7+3K,.=邮+3/=4与 虚 轴 交 点：D(s)=d+6/+9s+K,.=0Im)(y(y

9、)=-a)3+9 y=0 co-3Re7)(/7y)=-6co2+Kr=0=54绘 制 根 轨 迹 如 右 图 所 示。(2)开 环 增 益 K 与 根 轨 迹 增 益 K,.的 关 系:KG(s)=S(S+3)29得 长=储/9系 统 稳 定 时 根 轨 迹 增 益 M 的 取 值 范 围：K,54,系 统 稳 定 且 为 欠 阻 尼 状 态 时 根 轨 迹 增 益 M 的 取 值 范 围：4 K,54,系 统 稳 定 且 为 欠 阻 尼 状 态 时 开 环 增 益 K 的 取 值 范 围：3 K 69四、计 算 题：1.已 知 单 位 负 反 馈 系 统 的 传 递 函 数 为 G(s)=

10、-，试 求 当 K=10时，系 统 的 阻 5(0.15+1)尼 比 1 5无 阻 尼 自 然 频 率 与，位 置 误 差 系 数 K p,速 度 误 差 系 数 K、,和 加 速 度 误 差 系 数。解：系 统 闭 环 传 递 函 数 为 小 K _ 10KO.k2+s K S 2+IO S+IO K与 二 阶 系 统 传 递 函 数 标 准 形 式 一 上 相 比 较，可 得 s+24rq s+1(o“=VlO,2=10 BP 2V10F，当 K=10/s 时%=10(弧 度/秒)4=0.5位 置 误 差 系 数 KKn=lim G(s)=lim-=oo I。V 5(0.15+1)速 度

11、误 差 系 数 KKv=lim sG(s)=lim-=10v 10 sf0 0 S+l加 速 度 误 差 系 数 Ku=lims 2 G(s)=lim K s=02。20 0.IS+12.设 系 统 的 特 征 方 程 为 S4+2 S3+S2+S+I=O,试 用 劳 斯 判 据 判 断 系 统 的 稳 定 性。解：列 劳 斯 表 如 下 S4 1 1 1S3 2 1 0S2(2Xl-lXl)/2=l/2(2 X 2 IX 0)/(2 尸 0SI(lXl-2X2)/l=-3SO(-3X2-lX0)/(-3)=2由 于 劳 斯 表 第 一 列 的 系 数 变 号 两 次，一 次 由 1/2变 成 一 3,另 一 次 由 一 3 变 成 2,故 特 征 方 程 有 两 个 根 在 S 平 面 右 半 部 分，系 统 是 不 稳 定 的。