南工程-自動控制原理試卷

南京工程學院試卷（A卷）2007/2008學年2007/2008學年第一學期共6頁第1頁課程所屬部門：自動化學院課程名稱:自動控制原理考試方式：閉卷使用班級：自動化051/052、數(shù)控051/052/053題號一二三四五六七八九十總分得分命題人：課程組教研室主任審核：主管領(lǐng)導批準:?一，」班級1學號i姓名一、單項選擇題（本題16題，每空1題，共16分）本題得分.傳遞函數(shù)的定義為：在—初始條件下，線性定常系統(tǒng)輸出量的拉氏變換，與系統(tǒng)的的拉氏變換之比。.若系統(tǒng)特征方程系數(shù)均大于，且勞斯表中第一列元素均為，則相應的系統(tǒng)是穩(wěn)定的。.系統(tǒng)的頻率特性可分為和相頻特性。.由系統(tǒng)的給定值至被控量的通道稱為。.開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線的頻段反應了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和。.一般將七=0.707時的二階系統(tǒng)稱為二階系統(tǒng)。.開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線的低頻段主要由和來確定。.經(jīng)典控制理論中分析系統(tǒng)性能的方法主要有—分析法、跟軌跡分析法和分析法。.相位裕量是指在頻率處，使系統(tǒng)達到臨界穩(wěn)定狀態(tài)尚可附加的滯后量。.如果控制系統(tǒng)閉環(huán)特征方程的根都在s平面的半平面，則該系統(tǒng)穩(wěn)定。本題得分2.已知系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖，用梅森公式求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)9更），且巨）。本題得分2.已知系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖，用梅森公式求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)9更），且巨）。（10分）RsRs南京工程學院試卷、圖解題（本題2小題，共20分）1.已知系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖，用梅森公式求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)經(jīng)），織。（10分）RsRs三、計算題（本題4三、計算題（本題4小題，每題6分，共24分）本題得分.采樣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖，T=1s,試確定系統(tǒng)白^穩(wěn)定性。（6分）10z(l-CT10z(l-CT)\C(s)sz5j-r.已知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖，確定系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)和系統(tǒng)在單位階躍信號作用下的超調(diào)量（7%（保留兩位小數(shù)）。（6分）3.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖所示，試確定P取何值時閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。R(s)R㈤4.已知離散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖所示，采樣周期T=0.1s,R(D1O.ls+11S穩(wěn)態(tài)誤差。C(s)本題四、綜合題（本題2小題，每題20分，共40分）得分1.已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G（s）H（s）=2Kr——ss22s21）確定開環(huán)系統(tǒng)根軌跡的出射角。（6分）2）確定閉環(huán)系統(tǒng)的根軌跡與虛軸的交點。（6分）3）繪制閉環(huán)系統(tǒng)的根軌跡圖。（6分）4）從圖上確定己=0.5時，閉環(huán)系統(tǒng)復數(shù)極點的位置。（2分）2.設(shè)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）H（s）=2.設(shè)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）H（s）=100si0.02s10.2s1）求系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性。（2分）2）求系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性。（4分）3）試畫出系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)頻率特性。（5分）4）試確定系統(tǒng)的相角穩(wěn)定裕量丫。（7分）南京工程學院試題評分標準及參考答案（A）2007/2006學年第一學期一、填空題.傳遞函數(shù)的定義為：在零初始條件下,線性定常系統(tǒng)輸出量的拉氏變換，與系統(tǒng)的輸入量的拉氏變換之比。.若系統(tǒng)特征方程系數(shù)均大于f匕，且勞斯表中第一列元素均為工值，則相應的系統(tǒng)是穩(wěn)定的。.系統(tǒng)的頻率特性可分為幅頻特性和相頻特性。.由系統(tǒng)的給定值至被控量的通道稱為前向通道。.開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線的中頻段反應了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性。.一般將E=0.707時的二階系統(tǒng)稱為最佳二階系統(tǒng)。.開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線的低頻段主要由積分環(huán)節(jié)和比例環(huán)節(jié)來確定。.經(jīng)典控制理論中分析系統(tǒng)性能的方法主要有時域分析法、跟軌跡分析法和頻率分析法。.相位裕量是指在穿越頻率處,使系統(tǒng)達到臨界穩(wěn)定狀態(tài)尚可附加的相角滯后量。.如果控制系統(tǒng)閉環(huán)特征方程的根都在s平面的左半平面,則該系統(tǒng)穩(wěn)定。二田就范《本馨2小整,每段L0分，?共加分】.解;求竺&n/住由⑷由制用（j）J二_Gf⑸⑴%"）。分）也=I+G⑸G?出?叫⑴其（4%⑺八分）

A■?-戶】/㈤、A：川口分）日工-^（￡廟式土）GJ力%5二10分）曳!—向⑷㈤-cum⑼GM石（訃仃山巨山為乖洱由]五方）疝“~~一近麗證麗而百麗麗麗而一—解答題第一題答案是錯誤的！求且2?機仃&=1+G義工心㈤/切+。OG網(wǎng)仇⑸+G"}C巾向⑺+GC。=0㈤⑦㈤曲）U分）林=1仃叫心-1+15馬㈤修④+白小/]⑷鵬㈤伉⑴叫⑸明。）門分）￡（j>,J*凡值檢EG的*50肛⑶打,G-QQ*通網(wǎng)㈤招司tI分）加1白山跖心加式力*5口怩。冏㈤*?！涸儆上颍?，忘不而而工麗麗而解答題第一題答案是錯誤的?。ㄓ眯盘柫鲌D方法做）2.解:一七:⑸求碼“一七:⑸求碼“4=9式才）日式$）（1分）3GM⑷([分)

s/AI+G7(j)+Gt(j)Ga(J)/7i門分j4=G(￡)GMd=10分)產(chǎn)I=g1")g?31n分)7y絲)GUMWTG($)a")_如)J>G?㈤凡㈤+G任)。《市；行￡(幻求".A=1+<^(j)//2(j)+Gt(s)G7(s)Ht(j)(l分)尺⑷.-...4=t?％=i+G式力/（竄）（1心=<?里（力5（?%6）、5=】口分）EM1+G($)%S-G[(j)G<$)HM)-=―=~<--117JJR3.1+G]⑸％⑸+⑸用㈤H三.計算題（木建4小鼠每小劇6分,共冽分）1.肆Q>(z)=1.肆Q>(z)=*+（9_［屹一?。┲?叱中<2#)wr(9-IW》+產(chǎn)=0(I分)z;-f4:95z+0368-==0(I分)4=TX076均5T876門分）匐>1系統(tǒng)不敵定口分）G'{\―Lj分)“x+14專C(s)G(s)■「TC(s)G(s)■「T二一-一二—一———&3\+G⑸陵+2.4j+2U5TJ5=1.414U分)4=085門為(F%=eYMYx100%-0.65%(2分J10(10^+1)了一理$%+2)(j+5)CO(I分).,.…叱,*;10(10.v+1)-八，*-linn+?Til厘3分)K=hmjJ1=*-linn+?Til+2)。+5)…+2)。+5)I1型系統(tǒng)：Ji=04】分）%m=M=：=2（【分）%=%+%=°+2=2(1制4.①U"）=?41.中（咨arctan7=-T電電1.中（咨arctan7=-T電電3“月（由）=-亍三=蘭0.49.<1分）了7r..Cx（f）=X'G?）sin[d）r+30+口⑼]*（1分）=0.49sin（r+15.97F）C2分J四，綜合題（本麴共2小置,每程20分.英40分）?20分?解1）圖中標出開環(huán)挈糧點（2分）Pi小?！鉷ja=135"。分）4=9。?（1分）?）果據(jù)岫ffi方也為A=-0,63時有：A,,j-A,,j-0.63+2；-.0.63+?!卜0.63|-0,63+1|=lnA；=0,07（2分）同理，當叉=一2.37時有:K卜2M2[-2.37+3…八八、—=InK,=13.93（2分）-237-2.37+1,橙欠用尼褊蕩時Kr的取值范圍為：0.07<Kr<13.93（2分）

3》過阻尼時（的取值范圍為：0<<0.07（1分），1工93（￡《8口分）4）根軌進圖坐標（1分八開環(huán)零極點（2分，報軌跡（3分）.2.解二1）確定Gq。）的兩個轉(zhuǎn)折頻聿4=2%=20。分丁TOC\o"1-5"\h\z確定斜率一20,-40,-60（1分）相翔特性曲線及圖形規(guī)范八分）確定G<s）的兩個轉(zhuǎn)折頻率皿=4？=40。分）確定斜率凡+20,0（I分）相嬖特性曲線及圖形規(guī)范G分）對袁新季特性由線見圖.2）確定G（$）的轉(zhuǎn)折頻率2,4,3.*。（2分）（2分）確定斜率一20,-401-20：-40,-60相頻特性曲線及圖形規(guī)范（1（2分）￡/分】20(0.25$+1)￡/分】5(05j+1)(0.05^41)(0.025^+0203)校正就20國^r=0=63仁分j0.5e「TOC\o"1-5"\h\z，［”)=ISO*-905-tan(0,5x63)tan-1(0.05x63)0J*Q分)nm20義0,25/1A.技正后1201g——=0n/4.=10(2分)05出J-7(^r)=ISO+tan^1(025x10)-90+-tan(0.5x10)-tan-1(0.05x10)-Jan^(0.025x10)=38.9'(2分)

南京工程學院試卷（B卷）2007/2008學年2007/2008學年第一學期共6頁第1頁課程所屬部門：自動化學院課程名稱:自動控制原理考試方式：閉卷使用班級：自動化051/052、數(shù)控051/052/053題號一二三四五六七八九十總分得分命題人：課程組教研室主任審核：主管領(lǐng)導批準:?一，」班級1學號i姓名一、單項選擇題（本題16題，每空1題，共16分）本題得分.對控制性能的基本要求有三方面，即：其穩(wěn)定性、快速性和。.當系統(tǒng)輸入端加上一正弦信號時，系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)響應信號也是。.控制裝置與之間不但有順向作用，而且有反向聯(lián)系，這種系統(tǒng)稱為—控制系統(tǒng)。.傳遞函數(shù)值取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和,與系統(tǒng)的輸入和輸出無關(guān)。.當系統(tǒng)開環(huán)增益減小時，其開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線的穿越頻率。.系統(tǒng)期望值與實際輸出值的最終穩(wěn)態(tài)值之間的差值為誤差。.閉環(huán)系統(tǒng)的根軌跡起始于開環(huán)傳遞函數(shù)的,終止與開環(huán)傳遞函數(shù)的和無窮遠。.系統(tǒng)的頻率特性可分為特性和特性。.系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線穿越頻率越高，系統(tǒng)的響應。.乃氏穩(wěn)定判據(jù)是根據(jù)系統(tǒng)的頻率特性曲線判斷閉環(huán)系統(tǒng)的。.控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是系統(tǒng)閉環(huán)特征方程所有根的實部為。.系統(tǒng)積分環(huán)節(jié)數(shù)越多，相應對數(shù)幅頻特性曲線低頻段的斜率。、圖解題（本題2小題，每題10分，共20分）本題得分1.已知系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖，用梅森公式求系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)CsEsi八、,―。（10分）RsRs2.已知系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖，用梅森公式求系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)Ck）,RsEsORs（10分）南京工程學院試卷三、計算題（本題4小題，每題6分，共24分）1.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖所示，試求系統(tǒng)的阻尼比本題得分1.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖所示，試求系統(tǒng)的阻尼比本題得分2.已知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖，確定系統(tǒng)的單位階躍響應以及調(diào)整時間（2%（6分）R(s)c(s)s(s+l)33.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖所示,求系統(tǒng)的靜態(tài)誤差”,Kv,Ka和R(t)=3t+t2時的系統(tǒng)的誤差穩(wěn)態(tài)方程。4.已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù),求系統(tǒng)在正弦信號r(t)=sin(t-30°)作用下的穩(wěn)態(tài)輸出響應ess（保留兩位小數(shù))（6分）本題四、綜合題（本題2小題，每題20分，共40分）得分1.已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G（s）H（s）=K「（s+2Js+3）ss11）確定閉環(huán)系統(tǒng)根軌跡的分離點（保留兩位小數(shù)）。（6分）2）確定閉環(huán)系統(tǒng)欠阻尼振蕩時Kr的取值范圍。（6分）3）確定閉環(huán)系統(tǒng)的過阻尼Kr的取值范圍。（2分）4）繪制閉環(huán)系統(tǒng)的根軌跡圖。（6分）2.設(shè)系統(tǒng)被控對象G0（s）=20和校正裝置Gc（s）=（0.25s+1）s0.5s10.05s10.025s11）畫出Go（s）和Gc（s）的對數(shù)頻率特性曲線。（6分）2）采用串聯(lián)校正，畫出校正后G（s）的頻率特性曲線并寫出G（s）傳遞函數(shù)的表達式（6分）3）計算出校正后的相角穩(wěn)定裕量Y（coc）（保留一位小數(shù)）。（8分）南京工程學院試題評分標準及參考答案（A）2007/2006學年第一學期2007/2006學年第一學期共頁第1頁.對控制性能的基本要求有三方面，即：其穩(wěn)定性、快速性和準確性^.當系統(tǒng)輸入端加上一正弦信號時，系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)響應信號也是正弦信々.控制裝置與受控對象之間不但有順向作用,而且有反向聯(lián)系，這種系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。.傳遞函數(shù)值取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，與系統(tǒng)的輸入和輸出無關(guān)。.當系統(tǒng)開環(huán)增益減小時，其開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線的穿越頻率減小。.系統(tǒng)期望值與實際輸出值的最終穩(wěn)態(tài)值之間的差值為穩(wěn)態(tài)誤差。.閉環(huán)系統(tǒng)的根軌跡起始于開環(huán)傳遞函數(shù)的極點，終止與開環(huán)傳遞函數(shù)的零點和無窮遠。.系統(tǒng)的頻率特性可分為幅頻特性和相頻特性。.系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線穿越頻率越高，系統(tǒng)的響應越快。.乃氏穩(wěn)定判據(jù)是根據(jù)系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性曲線判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。TOC\o"1-5"\h\z.控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是系統(tǒng)閉環(huán)特征方程所有根的實部為負。.系統(tǒng)積分環(huán)節(jié)數(shù)越多，相應對數(shù)幅頻特性曲線低頻段的斜率負。二*圖解題（本題共工小題.每遨10分，共2。分）_L_設(shè)盅1繹一1TAJSgJSjaK斗一6旬/⑸看出-tHH-刃逆J=y口）。式冷。<3）&=夕（力仃分）「G式，）G*5）耳式力n分）分）耳--耳--5G⑶G式加4=1：6=G⑸、u分）匚㈤’G⑸邑⑸代,⑴+％⑶_（1分）n—<i___.-b"⑸1/⑹。/）打《木@。悶3%（mG⑴仇⑸G式小G⑺-q㈤G』⑸乩㈤/⑸EI公二”GM/Q)解答題第一題答案是錯誤的！（用信號流圖方法做）

求馳

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