自動控制原理試卷答案1

PAGEPAGE2《自動控制原理》試題答案（1）單選題（每小題1分，共15分）1.C2.B3.C4.D5.A6.D7.A8.B9.C10.B11.C12.A13.D14.A15.B填空題（每空1分，共10分）16.疊加性17.實驗法18.最小相位19.20.021.動態(tài)22.4023.24.z變換25.穩(wěn)態(tài)誤差.簡答題（每小題5分，共15分）26.答：線性控制系統(tǒng)分類連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)。連續(xù)控制系統(tǒng)常見的有三類：恒值控制系統(tǒng)，如溫度控制系統(tǒng)；隨動控制系統(tǒng)，如火炮跟蹤系統(tǒng)；程序控制系統(tǒng)，如數控機床等。離散控制系統(tǒng)，如計算機控制系統(tǒng)。27.答：控制系統(tǒng)典型的階躍響應曲線及動態(tài)性能指標如題27圖所示。hh（t）h（tp）誤差帶超調量0trtpts題27圖h（∞）0.9h（∞）0.1h（∞）0.5h（∞）tdts/std延遲時間tr上升時間tp峰值時間ts調節(jié)時間超調量σ%=28.答：描述函數的物理意義表現為關于輸入正弦信號的幅值A的復數增益放大器。其應用條件有：非線性系統(tǒng)應能簡化成一個非線性環(huán)節(jié)和一個線性部分閉環(huán)連接的典型結構形式；非線性環(huán)節(jié)的特性是奇對稱的，即f（x）=-f（-x），因而在正弦信號作用下，輸出不含有直流分量；系統(tǒng)的線性部分應具有較好的低通濾波特性。四、計算題（每小題6分，共24分）29.解：（1）由已知的微分方程得對應的拉氏變換方程為：XX1（s）=R（s）–C（s）X2（s）=k1X1（s）X3（s）=X2（s）X4（s）=X3（s）–D（s）C（s）=X4（s）（3分）由此得系統(tǒng)的動態(tài)結構圖如題29圖。－－k1R（s）X1（s）－D（s）X2（s）X3（s）X4（s）題29圖C（sC（s）（3分）30.解：由已知的微分方程得對應系統(tǒng)的傳遞函數Φ（s)=，則：，為臨界阻尼情況，單位階躍響應是一條單調上升、無超調的曲線。故：t3=3T=6s。（3分）系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數為：則：系統(tǒng)靜態(tài)階躍位置誤差系數（3分）31.解：由結構圖得，系統(tǒng)開環(huán)脈沖傳遞函數為：（3分）當a=1，T=1s時，有系統(tǒng)閉環(huán)特征方程：令得域特征方程：根據勞思判據可知，系統(tǒng)臨界穩(wěn)定時有：0.786-0.18K=0得，Kc=2.4（3分）32．解：（1）由系統(tǒng)開環(huán)對數幅頻特性得系統(tǒng)的開環(huán)增益K=100，系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數為：。（2分）（2）由L(ω)得：（2分）（3）（2分）五、繪圖分析題（每小題8分，共16分）33.(a)圖3條根軌跡。（4分）(b)圖2條根軌跡。（4分）題題33圖jω0σ（a）×××jωoo××（b）σ0jω××（a）σ0jω0σ（b）o××o34．（1）該系統(tǒng)為Ⅱ型，零點數m=1，極點數n=3。開環(huán)乃氏圖起點坐標是（∞，-180°），終點坐標是（0，-180°），且φ(ω)=-180°-arctan2ω+arctan0.02ω，因此乃氏圖位于第Ⅱ象限，如題34圖（a）。（4分）（2）該系統(tǒng)開環(huán)增益K=10，兩個轉折頻率是ω1=0.5rad/s，ω2=50rad/s低頻漸近線是斜率為-40dB/dec的直線。開環(huán)對數幅頻特性漸近線如題34圖（b）所示。題34題34圖Im0Re（a）ωL（ω）/dBω（rad/s）（b）-20dB/dec0-40dB/dec0.550-40dB/dec六、綜合應用題（每小題10分，共20分）35．解：（1）G1(s)=K1，，v0=6，，；D（s）=，故：系統(tǒng)總誤差為：（5分）（2）要想減小擾動d(t)產生的誤差，應提高G1(s)的比例系數K1。（2分）（3）如果將積分因子移到擾動作用點之前，因G(s)不變，所以essr不變；而故：比原來減小。(3分)36．解：（1）由L0(ω)得，未校正系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數為：由Lc(ω)得，校正裝置傳遞函數為：（3分）（2）L(ω)=L0(ω)+Lc(ω)則：校正后系統(tǒng)開環(huán)對數幅頻特性如題36圖中的L(ω)所示。（3分）00.111010000.1110100ω(rad/s)L(ω)/dB－20dB/dec題36圖－40dB/decLc(ω)－20dB/decL0(ω)-60d/decL（ω）（3）屬于串聯(lián)滯后校正。比較L(ω)和L0(ω)知，校正前后系統(tǒng)性能的變化情況是：低頻段斜率和高