《自動控制原理》A卷答案(電氣工程及自動化專業(yè))

1、山東科技大學(xué)2007 - 2008學(xué)年第一學(xué)期自動控制原理考試試卷(A卷)答案及評分標(biāo)準(zhǔn)題號-1-三四總得分評卷人審核人得分班級姓名學(xué)號1、對自動控制系統(tǒng)的基本性能要求可歸納為三個方面，這三個方面是 一穩(wěn)-、填空題(每空1分，共15分)2、對于最小相位系統(tǒng)，開環(huán)對數(shù)幅頻特性的低頻區(qū)決定了系統(tǒng)的 準(zhǔn)確性能；中頻區(qū)決定了系統(tǒng)的一快速性能。高頻區(qū)決定了系統(tǒng)_抗干擾一性能。若要求提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度應(yīng)選擇一超前一校正裝置。若要求提高系統(tǒng)抑制噪聲的能力應(yīng)選擇一滯后一校正裝置。3、 某反饋控制的特征函數(shù)F(s)1 G(s)H(s)濟(jì)吋殉則該系統(tǒng)的開環(huán)極點-5,(10.2s)(1 5s)-0.2，為閉環(huán)極點為

2、_-10)-2 4、 如下圖所示系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)為100，當(dāng)輸入信號r(t) 4時，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為 4AI01，當(dāng)輸入信號r(t) 4t時，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為_。5S 401 05、系統(tǒng)傳遞函數(shù)G(s) 2，其可控標(biāo)準(zhǔn)型為xx u, y 45xS2 3s 22310 24。可觀測標(biāo)準(zhǔn)型動態(tài)方程為xXu,y 0 1 x 。1 35二、選擇題(每題3分，共15分)1、若系統(tǒng)(或元件)的某輸入輸出的拉氏變換分別為Xj(S),Xo(S)，對應(yīng)的傳遞函數(shù)記為G(s)，則下列說法是不正確的有(B)A在零初始條件下，G(s)紅勺；B G(s)IS ,描述了系統(tǒng)的全部信息；Xi(s)c若g(t)為單位脈沖響應(yīng)，

3、則G(s) Lg(t) ； Q G(s)反映了系貌本身的固有特性。2、 已知系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出方程為x3x2u,y235x，則系統(tǒng)狀態(tài)（A）。1 1A .可控，可觀；B.可控，不可觀；C.不可控，可觀；D.不可控，不可觀13、非線性系統(tǒng)周期運動如下圖，g曲線和一一曲線有兩個交點1、2,下列說法正確的是N （A）八A、 1對應(yīng)的周期運動是穩(wěn)定的，2對應(yīng)的周期運動是穩(wěn)定的。Lj *B、1對應(yīng)的周期運動是不穩(wěn)定的，2對應(yīng)的周期運動是不穩(wěn)定的。AC、1對應(yīng)的周期運動是不穩(wěn)定的，2對應(yīng)的周期運動是穩(wěn)定的。D、1對應(yīng)的周期運動是穩(wěn)定的，2對應(yīng)的周期運動是不穩(wěn)定的。4、若某系統(tǒng)的Bode圖已知，其低頻處的

4、幅頻持性是一條斜率為-20dB/dec的直線，且當(dāng)幅值為20dB，相頻（0）90，則該系統(tǒng)（B）A是0型系統(tǒng)，開環(huán)放大倍數(shù)為10； B是I型系統(tǒng)，開環(huán)放大倍數(shù)為10;C是0型系統(tǒng)，開環(huán)放大倍數(shù)為10 ; D是I型系統(tǒng)，開環(huán)放大倍數(shù)為10。5、已知系統(tǒng)特征方程&3&3S2 3S 2 0，下列說法正確的是（B ）A 系統(tǒng)穩(wěn)定。B.系統(tǒng)臨界穩(wěn)定。C.系統(tǒng)不穩(wěn)定。D.無法判斷。三、計算題（每題10分，共40分）1、如下圖所示系統(tǒng)，其單位階躍響應(yīng)曲線h （t）所示，試確定參數(shù)k及a。(3分)解：依題可知h( )1tP 07亍9%(5) s2 as KS 2 nSan0-75(H)分)(41 分)%e L

5、0.092In 0.090.76650.76652 1 0.766520.60833(5)2 分)52.55 )分）n:5.236弧秒0.75.1 0.608K n2 5.2362 27.4（2 分）a 2.2 0.608 5.236 6.372、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示，求系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)解（1）：等效變換法：（每步2分）3、采樣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示，其中K=1，T=1s，1 ）求閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)（z）o2）判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。解：1） G（z） （1 z、）Z 12368z 0.26彳梓分）&（s u Z 1.368Z 0.368特征根 乙,20.5 j 0.618 在單位內(nèi)，系統(tǒng)穩(wěn)定。（2分）4

6、、系統(tǒng)的動態(tài)方程為，x2，y2x,能否通過狀態(tài)反饋把系統(tǒng)的極點配GO1 G(z)邯說嚴(yán)（2分）z z 0.6322）系統(tǒng)閉環(huán)特征方程為：D （z） zz 0.632 0 （2分）0 2置在-10,-10處，若可以，求出實現(xiàn)上述極點配置的反饋矩陣Ko S b Ab ranks=2,2 4系統(tǒng)可控，可以通過狀態(tài)反饋實現(xiàn)極點配置。（3分）K ki k2，si (A bK)2a (s) s 20ss13 2ki s 2 2k2S2 2(k21)s 2ki 3(3分)100(2分)2(kd) 20K51.5（2分）2ki 3 100 k211四、繪圖題（每題15分，共30分）s(s 1)(s 2)*1、

7、已知某系統(tǒng)的幵環(huán)傳遞函數(shù)為G (s) H(s)1) 畫出以K為參數(shù)的閉環(huán)系統(tǒng)根軌跡圖；2) 求出使系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍。解：開環(huán)極點Q 0, P2 1, P3 2(2分)1,0( 2 分)漸近線：60a180實軸上的根軌跡：dG(s)H(s) Q分離點:ds6123si26s 20.4331.577(3分)與虛軸交點：S3 3S2 2s3S2S6時，有3S2(2分)0,得：S 1,2 j - 2單位階躍響應(yīng)呈阻尼衰減振蕩的k值范圍為：0k6( 3分)繪圖(3分)2、已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 G(s)H(s) QfO 1 a 1 WO de 終點：G(j)H(j)0270(1 分)與實軸的交點:x 5 ,G j x H(j x) 0.4(4分)概略幅相曲線為：(1分)2) R=o, P=0 Z=0,由奈氏判據(jù)可知系統(tǒng)不穩(wěn)定。(2分)解：1)起點：，G (j0) H (j0)90( 1 分)3) h2.5(2 分)|G(j x)H(j x)|G(j c)H(j c)1 c3.5( 2 分)180 G（