南工程-自動(dòng)控制原理試卷0807

（A卷）（A卷）2007/2008學(xué)年 第一學(xué)期 共6頁(yè)第1頁(yè)課程所屬部門： 自動(dòng)化學(xué)院課程名稱: 自動(dòng)控制原理考試方式：閉卷 使用班級(jí)： 自動(dòng)化051/052、數(shù)控051/052/053班學(xué)姓名題號(hào) ▲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(dǎo)批準(zhǔn):一、單項(xiàng)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(yīng)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(duì)數(shù)幅頻特性曲線的頻段反應(yīng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和。.一般將占=0.707時(shí)的二階系統(tǒng)稱為二階系統(tǒng)。.開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線的低頻段主要由和來(lái)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(dá)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。

,RR程學(xué)院試卷共^^第2頁(yè)共20分）1,已知系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，（10分）C,RR程學(xué)院試卷共^^第2頁(yè)共20分）1,已知系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，（10分）C用梅森公式求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)2.已知系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，。（10分）2工本題得分用梅森公式求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)Cg,累。(s)E二、圖解題（本題2小題，南京工程學(xué)院試卷三、計(jì)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)的穩(wěn)定性。（6分）.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(hào)作用下的超調(diào)量。％（保留兩位小數(shù)）。（6分）南京工程學(xué)院試卷.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖所示，試確定T取何值時(shí)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。R(s)R(s)穩(wěn)態(tài)誤差。O.ls+1穩(wěn)態(tài)誤差。O.ls+1.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,南京工程學(xué)院試卷本題四、綜合題（本題2小題，每題20分，共40分） 得分1Kr.已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G（s）H（s）=4-^-一^s's2+2s+2）1）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(diǎn)。（6分）3）繪制閉環(huán)系統(tǒng)的根軌跡圖。（6分）4）從圖上確定自=0.5時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)復(fù)數(shù)極點(diǎn)的位置。（2分）南京工程學(xué)院試卷.設(shè)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）H（s）=-1）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(duì)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(xué)院試題評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)及參考答案（A）2007/2006學(xué)年第一學(xué)期一、填空題.傳遞函數(shù)的定義為：在工初始條件下，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)均大于工，且勞斯表中第一列元素均為工值，則相應(yīng)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(duì)數(shù)幅頻特性曲線的中頻段反應(yīng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性。.一般將1=0.707時(shí)的二階系統(tǒng)稱為最佳二階系統(tǒng)。.開環(huán)對(duì)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(lái)確定。.經(jīng)典控制理論中分析系統(tǒng)性能的方法主要有_時(shí)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(dá)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。解答題第一題答案是錯(cuò)誤的!解答題第一題答案是錯(cuò)誤的！（用信號(hào)流圖方法做）南京工程學(xué)院試卷南京工程學(xué)院試卷4.①（/㈤）二^—南京工程學(xué)院試卷4.①（/㈤）二^—— （I分）,J8t4月（面）=「1=^=三0.49 （1分）中加ctan]=-1遜爐G（F）=月■月（⑹sing妤30+0（切]（1分）=0.4%山?4697.） （2分）四，綜合漁￡本遢共2小超.每題20分,共00分）I.解nI.解n圖中標(biāo)出開環(huán)零極點(diǎn)（2分）ex=!3543分） %口90.（1分）21根處:帽佰方E3%*--0.63時(shí)有：《2分）A；卜0.63+2卜.0.63《2分）L1H_8n__ _ 卜0.6斗卜0.63+1|同理.當(dāng)3=-2,37時(shí)有:TOC\o"1-5"\h\z/C1-2.37+2k237+31 - … ，八、V 5 ^=1=＞犬=1353 （2分）T37卜2.37+1 ?故欠困尼振蓄時(shí)￡的取值苑里為二0蟲7<Kf<13.93（2分）南京工程學(xué)院試卷共頁(yè)第頁(yè)南京工程學(xué)院試卷共頁(yè)第頁(yè)（B（B卷）2007/2008學(xué)年 第一學(xué)期 共6頁(yè)第1頁(yè)課程所屬部門： 自動(dòng)化學(xué)院課程名稱: 自動(dòng)控制原理考試方式：閉卷 使用班級(jí)： 自動(dòng)化051/052、數(shù)控051/052/053班學(xué)姓名題號(hào) ▲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(dǎo)批準(zhǔn):一、單項(xiàng)選擇題（本題16題，每空1題，共16分） 本題得分|.對(duì)控制性能的基本要求有三方面，即：其穩(wěn)定性、快速性和。.當(dāng)系統(tǒng)輸入端加上一正弦信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)信號(hào)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(wú)關(guān)。.當(dāng)系統(tǒng)開環(huán)增益減小時(shí)，其開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線的穿越頻率。.系統(tǒng)期望值與實(shí)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(wú)窮遠(yuǎn)。.系統(tǒng)的頻率特性可分為特性和特性。.系統(tǒng)開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線穿越頻率越高，系統(tǒng)的響應(yīng)。.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(shí)部為。.系統(tǒng)積分環(huán)節(jié)數(shù)越多，相應(yīng)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線低頻段的斜率。

程學(xué)院試卷頁(yè)_第2頁(yè)南京工程學(xué)院試卷共6頁(yè)第3頁(yè)二、圖解題（本題2小題，每題10分，共20分）（10程學(xué)院試卷頁(yè)_第2頁(yè)南京工程學(xué)院試卷共6頁(yè)第3頁(yè)二、圖解題（本題2小題，每題10分，共20分）（10分）,（10分）,+G心）H心）共2工本題得分需。E（s）忒）。2.已知系統(tǒng)的動(dòng)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)用C（s）1.已知系統(tǒng)的動(dòng)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)諭三、計(jì)算題（本題4小題，每題6分，共三、計(jì)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&=0.5時(shí)的K值。（6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(yīng)以及調(diào)整時(shí)間（2%）（6分）本題得分s(s+1)南京工程學(xué)院試卷3.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖所示，求系統(tǒng)的靜態(tài)誤差Kp,Kv,Ka和R(t)=3t+t2時(shí)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(hào)4.已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，求系統(tǒng)在正弦信號(hào)r(t)=sin(t-30°)作用下的穩(wěn)態(tài)輸出響應(yīng)ess(保留兩位小數(shù))。(6分)本題

得分南京工程學(xué)院試卷本題

得分四、綜合題（本題2小題，每題20分，共40分）.已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G（s）H（s）=Kr1［號(hào)3）1）確定閉環(huán)系統(tǒng)根軌跡的分離點(diǎn)（保留兩位小數(shù)）。（6分）2）確定閉環(huán)系統(tǒng)欠阻尼振蕩時(shí)Kr的取值范圍。（6分）3）確定閉環(huán)系統(tǒng)的過(guò)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）南京工程學(xué)院試卷.設(shè)系統(tǒng)被控對(duì)象G0(s)=-r——20 和校正裝置G(s)=M5包0 s(0.5s+1)0.05s+1) c (0.025s+1)1)畫出G0(s)和Gc(s)的對(duì)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(dá)式(6分)3)計(jì)算出校正后的相角穩(wěn)定裕量Y(3c)(保留一位小數(shù))。(8分)南京工程學(xué)院

試題評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)及參考答案（A）2007/2006學(xué)年第一學(xué)期 共頁(yè)第1頁(yè).對(duì)控制性能的基本要求有三方面，即：其穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性。.當(dāng)系統(tǒng)輸入端加上一正弦信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)信號(hào)也是正弦信號(hào)。.控制裝置與受控對(duì)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(wú)關(guān)。.當(dāng)系統(tǒng)開環(huán)增益減小時(shí)，其開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線的穿越頻率減小。.系統(tǒng)期望值與實(shí)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(diǎn) ，終止與開環(huán)傳遞函數(shù)的零點(diǎn)和無(wú)窮遠(yuǎn)。.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(duì)數(shù)幅頻特性曲線穿越頻率越高，系統(tǒng)的響應(yīng)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。.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(shí)部為負(fù)。.系統(tǒng)積分環(huán)節(jié)數(shù)越多，相應(yīng)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線低頻段的斜率負(fù)。二，圖解題（本題共？小期,每逑I。分，共之。分）'’.此一醫(yī)半胃 質(zhì)總包建｛式“—令仇白子去@—A,- 口）凡［只屯工行）&=丁Q5）。分）&=氏⑸仇式5）（1分）4=1t6切%口）/《）+G⑸G（0+5①注（漢心壯心⑴一包⑶伉G）用3H式6.（I分】片d小產(chǎn)】： .a?=1U分）, Q㈤伉⑶伉㈤十伉G）.. ￡1分）.豐E"1I+仃式冷門；［；（1）/㈤！*⑴仇⑶凡⑴?*。在㈤d⑶+G*W）-G*）GaCJ）ff-i（J）豐E"1m _ .Rg-I+@⑸弓式幻M卜）田仔）「5⑴5G&訊⑴解答題第一題答案是錯(cuò)誤的?。ㄓ眯盘?hào)流圖方法做）

南京工程學(xué)院試卷發(fā)⑶jr付工一4⑶/⑸口分）J=-6聲⑴端區(qū)MJs）［上&=6㈤GQ）H,S）砥⑸ 口分」“1"”而）*戔所如）+5（施（?。?）佻）見小&（力沸出（力氣（力□分）片=G“）Gj（y）G,GJ*￡=-<1分LG-G式GG*a）-△工=116（幻歷。）。分】C⑸_ 一，槐㈤小㈤+電白甌⑴+丑㈤仇但明㈤用⑸ 0分］距丁I+G,㈤/⑺+G,/⑷+3（或74聲聲）氏⑸H式幻*氣白際⑺兄⑷/⑸，國(guó)"）北——5a匚"5（a乩⑥*烏.）方式切+4。}0式1腦G］M（j）"K$HGG在（幻可仁）可（公門分）TOC\o"1-5"\h\z耳=1、4=I+5（用廳Q） C分）告淮E芯1母巾S三不『三丁~<1方5旦… 日?6￡。）-6曲/7#用心）/仃）一 （5月㈤"'《陽(yáng)國(guó)二G式幻氏⑺十仃心向［甲淳優(yōu)⑸%6+市土應(yīng)口必㈤以耳j三,計(jì)算題上本墨，利國(guó),每冠6分；共利分）k 丁 l］.根 ? ——■<2分）”-=￡=".=，￡C2分）y”4-IOj+A年曰.=IO="O.SjAf=10方=100I工行3,琳,<P（.%'）—>y'—— LI分J父+{+I4』*=i（［分J苕必產(chǎn)|苕=03（僚1八&/&E；CV）-I-r 一.母/+P）=1-1!515呵?既一+60）（2加Jl-F4，= = （I5M加工懿，*呼0+1）_門分3?+^+10&+10D（jJ=.;J>5J+1Oef+10-0（I分）勞斯第J.i IQrAL 10（2分，

口分Jj（2分，

口分J步IOr-L0>0-

南京工程學(xué)院試卷共頁(yè)第3南京工程學(xué)院試卷共頁(yè)第3頁(yè)__0.632工「仁IX--0.368）分）所以,該系統(tǒng)為I蟹系筑. ■。分）而輸入信號(hào)為亍“V+F+產(chǎn)，含有加速度輸入環(huán)節(jié)。分）所以"e=tI分）當(dāng)；叁主國(guó)？小魏,每球近分.上好：n根據(jù)重報(bào)條件有』/（$）=工、$ =+5$+6（1分）X（j）=2j+1B（^）=Zr+5（1分）即:（廣士$乂為+5）=（/+5$+碰匕+1）（上分）4j74-12.V4-6=0U分）的=-0.63；4=-2.37 （2分）0=0-035"+90°）±180。二+45*A分）-J與s二jgi弋人r,+2/+2*+K,=0匕分）副田?W+2c?=011分）Kr--7a）^=0（!分）

所以a=0：K；=a（1分）出=±&；K；=4（］分）3）t3”督條施敦遒薄2分4J（2分）畫出G0度加的矢世現(xiàn)與他也跡的交點(diǎn)南京工程學(xué)院試卷共頁(yè)第頁(yè)解丁-IT-（六取代于65,="，100jco(l+70,02(0)(1+南京工程學(xué)院試卷共頁(yè)第頁(yè)解丁-IT-（六取代于65,="，100jco(l+70,02(0)(1+加2此2） 幅段特性,改砌=一G）100（2分）1+2500相頻特性：蟻硝=一90°-arctan0-02由-.arctan0.2^ (2分)3）試商出京貨的開不對(duì)數(shù)頡自轉(zhuǎn)性曲蛇福頻器性： ^坐標(biāo)現(xiàn)苞：（1分）低旋忸曲線：過(guò)點(diǎn)"上!絲）三皿”樹里二名。分）兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率；叫.=5