自動控制原理試題

1自動掌握原理試題一、填空題〔115〕1、對于自動掌握系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個方面，即： 、和 ，其中最根本的要求是 。2、假設(shè)某單位負(fù)反響掌握系統(tǒng)的前向傳遞函數(shù)為 G(s)，則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 。3、能表達(dá)掌握系統(tǒng)各變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式或表示方法，叫系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，在古典掌握理論中系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型有 、 等。4、推斷一個閉環(huán)線性掌握系統(tǒng)是否穩(wěn)定，可承受 、 、等方法。K5s(Ts1)(T

s1)，則其開環(huán)幅頻特性為 ，1 2相頻特性為 。6、PID掌握器的輸入－輸出關(guān)系的時域表達(dá)式是 ，其相應(yīng)的傳遞函數(shù)為 。7、最小相位系統(tǒng)是指 。二、選擇題〔每題2分，共20〕1、關(guān)于奈氏判據(jù)及其關(guān)心函數(shù)F(s)=1+G(s)H(s)，錯誤的說法是( )A、F(s)的零點就是開環(huán)傳遞函數(shù)的極點B、F(s)的極點就是開環(huán)傳遞函數(shù)的極點C、F(s)的零點數(shù)與極點數(shù)一樣D、F(s)的零點就是閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點2、負(fù)反響系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)( )。

2s1 s2 6s 100A、s26s1000 B、(s26s100)(2s1)0C、s26s10010 D、與是否為單位反響系統(tǒng)有關(guān)3、一階系統(tǒng)的閉環(huán)極點越靠近S平面原點，則( )。A、準(zhǔn)確度越高 B、準(zhǔn)確度越低 C、響應(yīng)速度越快 D、響應(yīng)速度越慢1004、系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為(0.1s1)(s5)，則該系統(tǒng)的開環(huán)增益為( )。A、100 B、1000 C、20 D、不能確定5、假設(shè)兩個系統(tǒng)的根軌跡一樣，則有一樣的：A、閉環(huán)零點和極點 B、開環(huán)零點 C、閉環(huán)極點 D、階躍響應(yīng)6、以下串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)中，能在c1處供給最大相位超前角的是( )。10s1 10s1 2s1 0.1s1A、 s1

B0.1s1

C0.5s1

D10s17、關(guān)于PI掌握器作用，以下觀點正確的有( )A、可使系統(tǒng)開環(huán)傳函的型別提高，消退或減小穩(wěn)態(tài)誤差；B、積分局部主要是用來改善系統(tǒng)動態(tài)性能的；C、比例系數(shù)無論正負(fù)、大小如何變化，都不會影響系統(tǒng)穩(wěn)定性；D、只要應(yīng)用PI8、關(guān)于線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的判定，以下觀點正確的選項是( )。A、線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是：系統(tǒng)閉環(huán)特征方程的各項系數(shù)都為正數(shù)；B、無論是開環(huán)極點或是閉環(huán)極點處于右半SC、假設(shè)系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)特征方程某項系數(shù)為負(fù)數(shù)，系統(tǒng)不穩(wěn)定；D、當(dāng)系統(tǒng)的相角裕度大于零，幅值裕度大于19、關(guān)于系統(tǒng)頻域校正，以下觀點錯誤的選項是( )A、一個設(shè)計良好的系統(tǒng)，相角裕度應(yīng)為45B、開環(huán)頻率特性，在中頻段對數(shù)幅頻特性斜率應(yīng)為20dB/dec；C、低頻段，系統(tǒng)的開環(huán)增益主要由系統(tǒng)動態(tài)性能要求打算；D、利用超前網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展串聯(lián)校正，是利用超前網(wǎng)絡(luò)的相角超前特性。10、單位反響系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s) 10(2s1) ，當(dāng)輸入信號是s2(s26s100)r(t)22tt2時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是( )A、0 B、∞ C、10 D、20三、寫出以下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)C(s)〔構(gòu)造圖化簡，梅遜公式均可。R(s)HH2〔S〕R—〔S〕G1〔S〕GC〔S〕2〔S〕G3〔S〕——H1〔S〕H3〔S〕151K*〔7分〕2〔8分〕21×-2-1×12-1-2%和調(diào)整時間ts

〔12〕R(s)R(s)25s(s5)C(s)L0

(和串聯(lián)校正裝置的對數(shù)幅頻特性Lc

()如以下圖所示，原系統(tǒng)的幅值穿越頻率為 24.3rad/s〔共30分〕c1G0

(s),并求其相角裕度

，推斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；0〔10分〕2、寫出校正裝置的傳遞函數(shù)Gc

(s)〔5分〕3、寫出校正后的開環(huán)傳遞函數(shù)G0

(s)Gc

(s)，畫出校正后系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性L ()，并用勞斯判據(jù)推斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性〔15分〕GCL()-20dB/dec400.01 0.1-20dB/dec

L00.321L

-40dB/dec24.3 10 20 100-60dB/decc答案1151、穩(wěn)定性 快速性準(zhǔn)確性 穩(wěn)定性2、G(s；3、微分方程 傳遞函數(shù)〔或構(gòu)造圖 信號流圖〔任意兩個均可〕4、勞思判據(jù) 根軌跡 奈奎斯特判據(jù)K5、A() ；()900tg1(T)tg1(T) (T)21 (T)21 1 26、m(tK

1e(t)Kpp T

2te(t)dtK0 p

de(t)dt

G(s)KC

(1

1s)Tsi i7、S右半平面不存在系統(tǒng)的開環(huán)極點及開環(huán)零點2201、A 2、B 3、D 4、C 5、C 6、B 7、A 8、C 9、C 10、D三、(8

C(s)R(s)

〔構(gòu)造圖化簡，梅遜公式均可。G(s):依據(jù)梅遜公式G(s

C(s)R(s)

n Pi ii1

〔2分〕L1

G1

(s)H1

(s),L2

G2

(s)H2

(s)，L3

G3

(s)H3

(s) 〔1分〕

G(s)H

(s)G

(s)H

(s) 〔1分〕13 1 1 3 313LLLi 13i1

1G(s)H(s)G(s)H1 1 2

(s)G(s)H(s)G(s)H(s)G(s)H3 3 1 1 3

(s)1條前向通道: P1

G(s)G1

(s)G3

(s), 1

1 〔2分〕C(s) P

G(s)G

(s)G

(s)G(s)

1 1R(s) 1G(s)H

(s)G

(s)H

1(s)G

2 (s)H

(s)G(s)H

(s)G

(s)H

(s)15

1 1 2 2

3 3 1

1 3 3〔2分〕1、寫出該系統(tǒng)以根軌跡增益K為變量的開環(huán)傳遞函數(shù)7分〕2、求出分別點坐標(biāo)，并寫出該系統(tǒng)臨界阻尼時的閉環(huán)傳遞函數(shù)〔8分〕、由圖可以看出，系統(tǒng)有11分；有20分，而且為零度根軌跡。由此可得以根軌跡增益 K*為變量的開環(huán)傳函 G(s)

K*(s1)K*(1s)s(s2) s(s2)〔5分〕2、求分別點坐標(biāo)1 1

1 ，得d

0.732,

2.732 〔2分〕d1 d d2 1 2分別對應(yīng)的根軌跡增益為K*1

1.15, K*2

7.46 〔2分〕1 d為臨界阻尼點，d1 單位反響系統(tǒng)在d1〔臨界阻尼點〕對應(yīng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為，K*(1s)(s)

G(s)

s(s2)

K*(1s)

1.15(s1)

〔4分〕1G(s) 1K*(1s) s(s2)K*(1s) s20.85s1.15s(s2)五、求系統(tǒng)的超調(diào)量%和調(diào)整時間t〔12〕s解：由圖可得系統(tǒng)的開環(huán)傳函為：G(s) 25 〔2分〕s(s5)由于該系統(tǒng)為單位負(fù)反響系統(tǒng)，則系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為，25(s)

G(s) s(s5) 25 52

〔2分〕1G(s) 1 25 s(s5)25 s25s52s(s5)2 5n與二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)形式(s)n0.5解得5110.52

s22n

s2n

比較，有

n 25n

〔2分〕〔2分〕12所以%e12

e0.5/

16.3% 〔2分〕t 3s n

3 1.2s 〔2分〕0.55或t 4s n

40.55

1.6s，ts

3.5n

3.55

1.4s，ts

4.5n

4.55

1.8s六、最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性L0

()和串聯(lián)校正裝置的對數(shù)幅頻特性Lc

()如以下圖所示，原系統(tǒng)的幅值穿越頻率為c24.3rad/s〔共30分〕1、寫出原系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G0

(s),并求其相角裕度0

，推斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性〔10分〕2、寫出校正裝置的傳遞函數(shù)Gc

(s)〔5分〕3G0

(s)Gc

(s)LGC

)，并用勞思判據(jù)推斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性〔15分〕解：1、從開環(huán)波特圖可知，原系統(tǒng)具有比例環(huán)節(jié)、一個積分環(huán)節(jié)、兩個慣性環(huán)節(jié)。故其開環(huán)傳函應(yīng)有以下形式

(s) K

(2分)0 s(11

s1)(12

s1)由圖可知：1處的縱坐標(biāo)為40dB, 則L(1)20lgK40, 得K100 (2分)10和1

=20

100

100故原系統(tǒng)的開環(huán)傳函為G

(s)

〔2分〕0 s(1

s1)(1

s1)

s(0.1s1)(0.05s1)10 20求原系統(tǒng)的相角裕度：(s)90tg10.1tg10.050 0由題知原系統(tǒng)的幅值穿越頻率為c

24.3rad/s(0 c

)90tg10.1c

tg10.05c

208 〔1分〕(()180208280 0 c

〔1分〕對最小相位系統(tǒng) 280不穩(wěn)定02、從開環(huán)波特圖可知，校正裝置一個慣性環(huán)節(jié)、一個微分環(huán)節(jié)，為滯后校正裝置。故其開環(huán)傳函應(yīng)有以下形式 G

(s)

1 s1”2

1 s10.32

3.125s1

(5分)c 1s1

1 s1

100s13、校正后的開環(huán)傳遞函數(shù)G0

(s)Gc

(s)為

” 0.011G(s)G0 c

(s)

100 3.125s1 100(3.125s1) (4分)s(0.1s1)(0.05s1)100s1 s(0.1s1)(0.05s1)(100s1)用勞思判據(jù)推斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程是D(s)s(0.1s1)(0.05s1)(100s1)100(3.125s1)0.5s415.005s3100.15s2313.5s1000

〔2分〕構(gòu)造勞斯表如下s40.5100.15100s315.005313.50s289