自動(dòng)控制原理試題及答案

1、.課程教學(xué)大綱編號(hào)： 100102課程名稱： 自動(dòng)控制原理 學(xué)分 4.5 試卷編號(hào)：100102010 考試方式： 閉卷考試 考試時(shí)間： 120 分鐘 滿分分值： 100 組卷年月： 2000/5 組卷教師： 向崢嶸 審定教師； 陳慶偉 一 是非題（5分）： （1）系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差有系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)k和類型決定的（ ）；（2）系統(tǒng)的頻率特性是系統(tǒng)輸入為正弦信號(hào)時(shí)的輸出（ ）；（3）開環(huán)傳遞函數(shù)為的單位負(fù)反饋系統(tǒng)能跟深速度輸入信號(hào)（ ）；（4）傳遞函數(shù)中的是有量綱的，其單位為 （ ）； (5)閉環(huán)系統(tǒng)的極點(diǎn)均為穩(wěn)定的實(shí)極點(diǎn)，則階躍響應(yīng)是無 調(diào)的（ ）； 二 是非題（5分）： （1）為了使系統(tǒng)的過

2、度過程比較平穩(wěn)要求系統(tǒng)的相角裕量大于零（ ）； （2）Bode圖的橫坐標(biāo)是按角頻率均勻分度的，按其對(duì)數(shù)值標(biāo)產(chǎn)生的（ ）； （3）對(duì)于最小相位系統(tǒng)，根據(jù)對(duì)數(shù)幅頻特性就能畫出相頻特性（ ）；（4）單位閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，勞斯穩(wěn)定判據(jù)是根據(jù)的系數(shù)判閉環(huán) 系統(tǒng)的穩(wěn)定性（ ）；奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)是根據(jù)的幅相頻率特性曲線判閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 （ ）。三 填空計(jì)算題（15分）： （1）如圖所示：RC網(wǎng)絡(luò)，其輸出與輸入的微分方程描述為，假定在零初始條件下，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)=，該系統(tǒng)在作用時(shí)，有=。 (2)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖，該系統(tǒng)是反饋系統(tǒng)，是階系統(tǒng)，是型系統(tǒng)，若要使系統(tǒng)的放大系數(shù)為1，調(diào)節(jié)時(shí)間為0.1秒（取

3、的誤差帶），應(yīng)為，應(yīng)為。 （3）如果單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)是，該系統(tǒng)是 階系統(tǒng)，是 型系統(tǒng)，該系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)位置誤差系數(shù)為，穩(wěn)態(tài)速度誤差系數(shù)為，穩(wěn)態(tài)加速度誤差系數(shù)為速度誤差系數(shù)為。四 是非簡(jiǎn)答題（5分）： （1）已知某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)在右半s平面的極點(diǎn)數(shù)為，試敘述Nyquist穩(wěn)定判據(jù)的結(jié)論。 （2）試敘述系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件。 （3）系統(tǒng)的穩(wěn)定性不僅與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且與輸入信號(hào)有關(guān)，該結(jié)論是否正確。 （4）增加系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性就變差，甚至變?yōu)椴环€(wěn)定，該結(jié)論是否正確。五計(jì)算題（10分） 已知某電路的微分方程為： 其中為輸入，為輸出，均為常數(shù)，試建立系統(tǒng)方筷圖，并求傳遞函

4、數(shù)。六 計(jì)算題（15分） 某非單位反饋控制系統(tǒng)如圖所示，若，(1)求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出，及，超調(diào)量和調(diào)整時(shí)間。(2)試畫出單位階躍響應(yīng)曲線，并標(biāo)出及,。七計(jì)算題（10分）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖所示，試確定使系統(tǒng)在輸入信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差不大于0.5的值范圍。八計(jì)算題（10分）若某系統(tǒng)的特征方程為： 試?yán)L制其根軌跡，并分析系統(tǒng)穩(wěn)定的值范圍及階躍響應(yīng)呈衰減振蕩的值范圍。（跟軌跡分離點(diǎn)）。九計(jì)算題（10分）設(shè)某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： 試畫出系統(tǒng)的Bode圖，并計(jì)算相角裕量判別開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。畫出極坐標(biāo)圖，在圖上標(biāo)出點(diǎn)位置。十計(jì)算題（10分）已知一單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：要求采用串聯(lián)校正，校正

5、后相位裕度幅侄裕度，對(duì)單位斜坡的輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)誤差。課程教學(xué)大綱編號(hào)： 100102課程名稱： 自動(dòng)控制原理 學(xué)分 4.5 試卷編號(hào)：100102014 考試方式： 閉卷考試 考試時(shí)間： 120 分鐘 滿分分值： 100 組卷年月： 2000/5 組卷教師： 向崢嶸 審定教師； 陳慶偉 一填空題（15分）：（1）. 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與 ， 和 有關(guān)。（2）已知單位閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則該系統(tǒng)的阻尼比為 。自然振蕩頻率為 。當(dāng)時(shí)，該系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線為 曲線，當(dāng)時(shí)，該系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線為 曲線。當(dāng)時(shí)，該系統(tǒng)為 系統(tǒng)。當(dāng) 時(shí)，該系統(tǒng)獲得最佳過渡過程。（3）圖示電路的傳遞函數(shù)為 。頻率特性

6、為 。當(dāng)誤差帶定為時(shí)，過渡過程時(shí)間為 。畫出該電路的對(duì)數(shù)幅頻特性和相頻特性。二計(jì)算題（18分）： 位置隨動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖所示。（1） 求系統(tǒng)（a）的無阻尼自然振蕩頻率和阻尼比，并確定系統(tǒng)（a）的單位階躍響應(yīng)。及系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能。（2） 要使系統(tǒng)（b）的阻尼比，求的值和的值，并確定系統(tǒng)（b）的單位階躍響應(yīng)。及系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能。（3） 比較系統(tǒng)（a）和系統(tǒng)（b），說明速度反饋的作用。（注：穩(wěn)態(tài)性能指求，動(dòng)態(tài)性能指求）。三計(jì)算題（10分）：某系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖所示，求系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)和閉環(huán)傳遞函數(shù)。當(dāng)值為200時(shí)，求的值。四計(jì)算題（0分）：已知系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖所示，當(dāng)時(shí)，求系統(tǒng)

7、的穩(wěn)態(tài)誤差。（已知閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定）五計(jì)算題（0分）：已知系統(tǒng)的特征方程式為，試求（1）在右半平面的閉環(huán)極點(diǎn)個(gè)數(shù)。（2）閉環(huán)極點(diǎn)為虛數(shù)的值。六計(jì)算作圖題（2分）：設(shè)控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試在平面上繪制系統(tǒng)根軌跡的大致圖形。并分析系統(tǒng)的振蕩特性。七計(jì)算作圖題（分）： 試分別用極坐標(biāo)圖和對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖表示某穩(wěn)定系統(tǒng)的相角裕量和幅值裕量。（系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)用表示）八簡(jiǎn)答題（分）：已知一單位負(fù)反饋?zhàn)钚∠辔幌到y(tǒng)的固有部分及串聯(lián)校正裝置的對(duì)數(shù)幅頻特性如圖所示：1 寫出相應(yīng)的傳遞函數(shù)；2 在圖中分別畫出系統(tǒng)校正后的對(duì)數(shù)幅頻特性及相頻特性，只要求大致形狀3 寫出校正后的系統(tǒng)傳遞函數(shù)；4 分析對(duì)系統(tǒng)的作用。課程名稱： 自動(dòng)控制原理 學(xué)分 4.5 教學(xué)大綱編號(hào)： 100102 試卷編號(hào)：100102010 考試方式： 閉卷考試 滿分分值 100 考試時(shí)間： 120 分鐘 一（10分） F F F T T F F T F T二（5分） 三（10分） 負(fù)，1 ，I，30，1，2，0，四（5分）五（10分）六（15分）解： 當(dāng) 時(shí) ， 由已知系統(tǒng)的 七（10分） 解： 首先要保證系統(tǒng)穩(wěn)定 特征方程為 即 穩(wěn)定域?yàn)?由于系統(tǒng)為一型系統(tǒng)， 當(dāng)時(shí) 要使 即 綜合穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)誤差的要求可得:八.(10分) 1. 分離點(diǎn) 2. 漸進(jìn)線 3. 起始角：4. 與虛軸交點(diǎn)：