自動控制原理期末考試題

1、資料自動控制原理B試題A卷答案單項選擇題(本大題共 5 小題，每小題 2 分，共 10 分)1若某負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為淸則該系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為 2 )。1.一個自動控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個方而：_穩(wěn)上性、快速性、_誰確煌_ 2對控制系統(tǒng)建模而言，同一個控制系統(tǒng)可以用不同的數(shù)學(xué)模型來描述。3. 控制系統(tǒng)的基本控制方式為 開環(huán)控制和 閉環(huán)控制4. 某負(fù)反饋控制系統(tǒng)前向通路的傳遞函數(shù)為 G($),反饋通路的傳遞函數(shù)為 H(5),則系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)，系統(tǒng)的閉壞傳遞函數(shù)為5 開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=K(2)($ + 1),其根軌跡的起點為土八5(5 + 4

2、)(s+2s+ 2)-6. 當(dāng)欠阻尼二階系統(tǒng)的阻尼比減小時，在單位階躍輸入信號作用下，最大超調(diào)量將增大_ O7.串聯(lián)方框圖的等效傳遞函數(shù)等于各串聯(lián)傳遞函數(shù)之積 。三、簡答題(本題 10 分)圖 1 為水溫控制系統(tǒng)示意圖。冷水在熱交換器中由通入的蒸汽加熱，從而得到一立 溫A. s(s + l)=0B. s(s + l) + 5 = 0C. s(s + l) + l = 0D 與是否為單位反饋系統(tǒng)有關(guān)2梅遜公式主要用來(CA.判斷穩(wěn)定性C 求系統(tǒng)的傳遞函數(shù))oB.il算輸入誤差D.求系統(tǒng)的根軌跡3.關(guān)于傳遞函數(shù)，錯誤的說法是(B )KA 傳遞函數(shù)只適用于線性左常系統(tǒng):B傳遞函數(shù)不僅取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

3、參數(shù)，給圧輸入和擾動對傳遞函數(shù)也有影響:C傳遞函數(shù)一般是為復(fù)變量 s 的貞分式:D 閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點決左了系統(tǒng)的穩(wěn)立性。4.一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)(C ) oA.當(dāng)時間常數(shù)較大時有超調(diào)B.有超調(diào)C.無超調(diào)D.當(dāng)時間常數(shù)較小時有超調(diào)5 如果輸入信號為單位斜坡函數(shù)時,系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為無窮大，則此系統(tǒng)為(A. 0 型系統(tǒng) B. I 型系統(tǒng)C. II 型系統(tǒng) D.山型系統(tǒng)二、填空題(本大題共 7 小題，每空 1 分，共 10 分)得分G($)l + G(s)H(y)A資料度的熱水。冷水流量變化用流量計測呈:。試?yán)L制系統(tǒng)方框圖，并說明為了保持熱水溫 度為期望值，系統(tǒng)是如何工作的？系統(tǒng)的被控對象和控制裝置各

4、是什么？資料解 工作原理：溫度傳感器不斷測量交換器岀口處的實際水溫，并在溫度控制器中與給 左溫度相比較，若低于給左溫度，英偏差值使蒸汽閥門開大，進(jìn)入熱交換器的蒸汽疑加大, 熱水溫度升髙，直至偏差為零。如果由于某種原因，冷水流量加大，則流疑值由流量計測得, 通過溫度控制器，開大閥門，使蒸汽量增加，提前進(jìn)行控制，實現(xiàn)按冷水流量進(jìn)行順饋補(bǔ)償, 保證熱交換器岀口的水溫不發(fā)生大的波動。其中，熱交換器是被控對象，實際熱水溫度為被控量，給左量（希望溫度）在控制器中 設(shè)定：冷水流量是干擾量。系統(tǒng)方塊圖如圖解 1 所示。這是一個按干擾補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制系統(tǒng)。（ = 5%）。試確泄參數(shù)的值。圖2階系統(tǒng)方塊圖四、計算題

5、（本大題共 3 小題，每小題 10 分，共 30 分）得分1. 一階系統(tǒng)如圖 2 所示，要求系統(tǒng)閉壞增益=2,調(diào)節(jié)時間 0.4 （秒）溫度控制器圖1水溫控制系統(tǒng)原理圖圖1水溫控制系統(tǒng)方框圖i1資料1.解：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：（$） = =一-| KKS+ KK2s2系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖 3 所示，求閉環(huán)傳遞函數(shù)浮。R（s）2解：法一：梅森增益公式P、=A, = L 厶=_GGLn =G2G3,Lq = = 1 （厶 +Ln+ 厶3）9C（5）_ /A1_GGG3麗 J 一 飛-一 1 + GG + G2G3 +GQG法二：結(jié)構(gòu)圖的等效化簡原圖=（4 分）-F 1令閉環(huán)增益=丄=2,得：K.=0.

6、5（3 分）令調(diào)節(jié)時間心=梵=丄-KE 15 o（3 分）圖中有 1 條前向通路，3 個回路（4 分）（6 分）圖3控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖資料所以：3=_空幺_/?（5）1 + GG+ G2G. + GlG2G323.已知二階系統(tǒng)- ，（0）,定性畫出當(dāng)阻尼比 = 0, 0纟1,1 和丁+2 他$ +碣-!?（5）= 53+6.r+55 + 5Ar = 0人fRe （ = -6/5;）0根軌跡如圖解（a）所示。（3 分）（2） 因為分離點仏=-0.47 對應(yīng)的K = =047x0.53x4.53 =Q 23呈現(xiàn)衰減振蕩形式，K 的取值范囤為023vKv6（3 分）2.- （本題 10 分） 已知

7、單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 G（s）= - .- ,試求：F+ 12+20$（1）利用 Routh 判據(jù)確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的 K 值范圍；（2） 當(dāng)輸入分別為單位階躍響應(yīng)、單位斜坡函數(shù)和單位拋物線函數(shù)時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 分別為多少？解：D（5）= ? + 12?+205 + /C=0Routh: 21205212KF012ZK0vK240這是一個 I 型系統(tǒng)，則 K 嚴(yán) oo,K 嚴(yán) K/20,K 嚴(yán) 0,即有T K0資料單位階躍輸入資料j = = 20/；單位斜坡輸入K，丄=00單位拋物線輸入K“3.（本題 15 分） 電子心臟起博器心律控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 5 所示， 其中模仿心臟的傳遞函 數(shù)相當(dāng)于一純積分環(huán)節(jié)。（1）若 4 = 0.5 對應(yīng)最佳響應(yīng)，問起博器增益K應(yīng)取多大？（2） 若期望心速為 60 次/min,并突然接通起博器，問瞬時最大心速多大？ 參考公式：二階欠阻尼系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)最大超調(diào)量：q, =*日吋 X100% 解依題，系統(tǒng)傳遞函數(shù)為K（滬 v 疋丄 上廠+2 如+陽