廣東工業(yè)大學(xué)控制工程試卷B(附答案)

廣東工業(yè)大學(xué)試卷用紙，共12頁，第廣東工業(yè)大學(xué)試卷用紙，共12頁，第12頁廣東工業(yè)大學(xué)考試試卷(B)課程名稱: 把握工程 試卷總分值100 分考試時(shí)間:2023年12月2日(第14周星期五)題號(hào) 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 總分評(píng)卷得分評(píng)卷簽名復(fù)核得分復(fù)核簽名一、填空題〔201〕1、自動(dòng)把握系統(tǒng)按輸出變化規(guī)律可分為 、 和 。2、某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s) 3s60s25s6

，其零點(diǎn)為 ，放大系：名：名姓線：號(hào)學(xué)訂：業(yè)專裝：院學(xué)3、把握系統(tǒng)中常用的幾種典型的試驗(yàn)輸入信號(hào)為： 和 。4、微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為 ，慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為 。5、 和 總稱為系統(tǒng)的頻率特性。6、依據(jù)校正環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中的連接方式，校正可分為： 和 。7、承受PI校正，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 ，但相位裕度 穩(wěn)定程度 ?！?0〕求系統(tǒng)的微分方程，并求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。R1iou C R2 uio〔10〕C(s)/R(s)，并繪制主要步驟的方框圖。R(s) +1+_ _ G1

+G2 +

C(s)G3H H21〔10分〕某把握系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)y(t)。

10 x(t)1t時(shí)該系統(tǒng)s10〔10〕單位反響系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)GK

(s)

25s50。當(dāng)系統(tǒng)的輸入信號(hào)s35s2x(t)10t2時(shí)，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差？〔10〕設(shè)單位負(fù)反響把握系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為Gk

(s) 1 ，當(dāng)作用輸入信s1x(t)3cos(2t30)時(shí)，試求系統(tǒng)的頻率特性及穩(wěn)態(tài)輸出。i〔10〕試?yán)L制傳遞函數(shù)G(s)40(s5)(s2)的系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線。s(s40)〔10〕系統(tǒng)的傳遞函數(shù)方框圖如以以以下圖所示,G(s)

2 ，試求閉環(huán)(s1)(s2)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，并用Routh判據(jù)推斷系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)的K的取值范圍。K 1X(s)i

G(s)

1 2s1

Xo(s)九、NyquistNyquist判據(jù)推斷系個(gè)數(shù)和積分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)。P=1 P=1 V=21w=0

w=0

1w=∞(b)附錄：拉氏變換表序號(hào) 時(shí)間函數(shù) 拉式變換1 〔t)2 13 t14 2t25 eat

11s1s21s31sa廣東工業(yè)大學(xué)考試試卷參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(A)課程名稱: 把握工程 試卷總分值100 分考試時(shí)間: 2023年12月2日(第14周星期五)一、填空題〔201〕1、比較環(huán)節(jié)、測(cè)量環(huán)節(jié)、放大及運(yùn)算環(huán)節(jié)、執(zhí)行環(huán)節(jié)。2、開環(huán)系統(tǒng)，閉環(huán)系統(tǒng)。3、-40，10，-8，-4。121nns2n

s2n5、穩(wěn)態(tài)。6、增益調(diào)整，相位超前校正，相位滯后校正，相位滯后－超前校正。7、增加，增加?！?0〕求系統(tǒng)的微分方程，并求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。解：輸出點(diǎn)處力平衡方程為：c(io

)k(x1

x)ko 2

xo 〔2分〕整理得：o

(k1

k)x2 o

i

kxi 〔2分，假設(shè)直接寫出正確形式的微4分〕對(duì)上式兩邊做Laplace變化，得csXo

(s)(k1

k)X

(s)csXi

kX1 i

(s)

〔3分〕整理上式得傳遞函數(shù)：X(s) csk1G(s)1

Xo(s)i

cs(k1

k)2

〔3分，假設(shè)直接寫出：名姓線：：名姓線：號(hào)學(xué)訂：業(yè)專裝：院學(xué)〔10〕解：_R(s) ++ _

H2(s)/G3(s)G1(s) G2(s) +

G3(s)

C(s)H1(s)

H3(s)

〔2分〕R(s)+ _

G1(s)1+G1(s)H1(s)

G2(s)

G3(s)1+G3(s)H3(s)

C(s)H2(s)/G3(s)

〔2分〕G1(s)

G(s) G3(s)R(s)

1+G1(s)H1(s)1+ G1(s)1+G1(s)H1(s)

2G2(s)

1+G3(s)3(s)G3(s)1+G3(s)H3(s)

H2(s)G3(s)

C(s)〔2分〕R(s) G1(s)G2(s)G3(s)1+G1(s)H1(s)+G3(s)H3(s)+G1(s)G2(s)H2(s)+G1(s)G3(s)H1(s)H3(s)

C(s)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)要點(diǎn)：閱卷人員比照標(biāo)準(zhǔn)答案，按步驟評(píng)分。

〔4分〕一至二分，以后步驟均不給分。步驟不完整，但是結(jié)果正確的，也可給總分值；結(jié)果錯(cuò)誤的，只給出正確的步驟分。誤的參照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)1給分。四一階系統(tǒng)響應(yīng)〔10某把握系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)

10 x(t)23ty(t)。5s1〕求輸入x1

2y12

(t)X(s)1 s

2 10 20 20

〔1分〕Y(s)X1 1

G(s)

s5s1 s

(1分)對(duì)Y(s)進(jìn)展拉氏反變換可求得1y(t)2020e0.2t1

(2分)〔2〕x2

3ty23

(t)X(s)2 s2

3 10

(1分)Y(s)X1 1

G(s)s2

5s1

(1分)對(duì)Y(s進(jìn)展拉氏反變換可求得2y(t)30t150150e0.2t2

(2分)〔3〕依據(jù)疊加原理，可求得系統(tǒng)的輸出y(t)y1

y2

(t)2020e0.2t30t150150e0.2t (2分)30t130130e0.2t評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：(1)按答案后的分值給分；4分；輸出項(xiàng)的系數(shù)錯(cuò)的，依據(jù)錯(cuò)的系數(shù)個(gè)數(shù)進(jìn)展扣分；〔10〕x(t)2t時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差e 0.02。求K 值。ss pX(s)K+ _ PK

1s1

1s4

1 Y(s)s解：系統(tǒng)為單位反響系統(tǒng)，其開環(huán)傳遞函數(shù)為：G(s) KP

K P

(2分)K s(s1)(s4) s(s1)(0.25s1)K0.25KP

，積分環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)1，為“I”型系統(tǒng)。 〔1分〕“I”型系統(tǒng)對(duì)單位斜坡輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)偏差1 4 ss K K

。 〔2分〕px(t)2t的穩(wěn)態(tài)偏差則為 24ss Kp

〔2分〕8K8p由于該系統(tǒng)為單位反響系統(tǒng)，則有 e ss ss

8 0.02 〔2分〕Kp解得K 400 〔1分〕p評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：(1)按答案后的分值給分；不說明穩(wěn)態(tài)誤差與穩(wěn)態(tài)偏差關(guān)系的扣1分；2002分；2(10系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)

s(s2)

，(1).求系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性；(2).當(dāng)作xi

(t)6sin(2t50)時(shí)的穩(wěn)態(tài)輸出。解：(1)求頻率特性〔6分〕G(j) 2 1j(j2) j(j2

1) 〔2分，假設(shè)未寫此式，后續(xù)特性正確則將2分分解參與兩個(gè)特性中，1 2幅頻特性|

G(jw|為：

214

24

〔2分〕相頻特性G(jw)90arctan2〔2〕求穩(wěn)態(tài)輸出 2

〔2分〕由輸入知：

，所以，2

〔1分〕x0ss

(t)6

2 224

sin(2t50arctan1)

2sin(2t5)0.353sin(2t5)4

〔3分〕評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：幅度和相位各1.5分，假設(shè)不計(jì)算開根號(hào)和反三角函數(shù)，則必需和其次個(gè)等號(hào)后的式子完全全都；假設(shè)計(jì)算出小數(shù)，則要求小數(shù)點(diǎn)后1位符合即可，同時(shí)需要檢查是否有中間過程，不能表達(dá)頻率特性求解穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的過程，結(jié)果正確也扣2分?！?0〕試?yán)L制傳遞函數(shù)G(s)〕化為標(biāo)準(zhǔn)形式

1000(s2) 的系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線。s(s5)(s40)G(s)

1000*2(0.5s1)5*40*s(0.2s1)(0.025s1)10(0.5s1)s(0.2s1)(0.025s1)

〔2分〕頻率特性為：G(j)

10(j0.51)j(j0.21)(j0.0251)〔1分〕各環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)角頻率為：導(dǎo)前環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)角頻率為：T1

2 〔1分〕慣性環(huán)節(jié)

1 的轉(zhuǎn)角頻率為：j0.21

5 〔1分〕慣性環(huán)節(jié)

1 的轉(zhuǎn)角頻率為：j0.0251

40 〔1分〕對(duì)數(shù)幅頻特性圖如下：〔4分〕20lg|G(j)|40-20dB/dec20-20dB/dec4000.1 1 2 510 100 -20 -40dB/decG()得出，第〔2〕在畫圖時(shí)，假設(shè)有思路，但結(jié)果錯(cuò)誤，依據(jù)畫圖的狀況考慮給1分或2分?？鄯旨?xì)則：假設(shè)沒有寫出頻率特性G(j)，扣1分。在化為標(biāo)準(zhǔn)形式時(shí)，假設(shè)思路正確，結(jié)果錯(cuò)誤，扣1分。11分。在轉(zhuǎn)角頻率處，曲線不轉(zhuǎn)折，扣1分。假設(shè)曲線的外形根本正確，但畫圖時(shí)，將應(yīng)當(dāng)在橫軸之上的曲線畫1分。假設(shè)曲線的外形根本正確，但坐標(biāo)軸的信息標(biāo)識(shí)不清楚，扣1分。八、(10系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G

(s)

4000Kb

,試用Routh判據(jù)求系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)K 的取值范圍。b

B 0.2s3200s22023s4000Kb答:系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為GB

(s 4000Kb (1分)0.2s3200s22023s4000KD(s)0.2s3建立Routh表格:

200s2

b2023s4000K 0 (1分)bs3 0.2s2 200s1 (20020230.24000Kb)s0 4000 K

200

20234000 Kb0 (1分)bb依據(jù)Routh判據(jù)要求: 20020230.24000Kb0 (2分)則可得到: 0K 500 (2分)b〔10系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)Gk

(s)

1，試作出Nyquist圖，并推斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定?s(2s 1)1 K答:

(j)

相頻G(j)90