自動控制原理期末考試題A卷

A卷一、填空題（每空1分，共10分）在水箱水溫控制系統(tǒng)中，受控對象為，被控量為.對自動控制的性能要求可歸納為___________、快速性和準確性三個方面，在階躍響應性能指標中，調(diào)節(jié)時間體現(xiàn)的是這三個方面中的______________,而穩(wěn)態(tài)誤差體現(xiàn)的是______________。閉環(huán)系統(tǒng)的根軌跡起始于開環(huán)傳遞函數(shù)的,終止于開環(huán)傳遞函數(shù)的或無窮遠。PID控制器的輸入－輸出關系的時域表達式是，其相應的傳遞函數(shù)為.香農(nóng)采樣定理指出：如采樣器的輸入信號e（t)具有有限寬帶，且有直到ωh的頻率分量，則使信號e(t)完滿地從采樣信號e＊（t)中恢復過來的采樣周期T要滿足下列條件：________________。二、選擇題(每題2分，共10分）設系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(S）＝,則系統(tǒng)的阻尼比為（）。A．B．1C．D．非單位負反饋系統(tǒng)，其前向通道傳遞函數(shù)為G（S），反饋通道傳遞函數(shù)為H（S），當輸入信號為R(S)，則從輸入端定義的誤差E(S)為(）A、B、C、D、伯德圖中的低頻段反映了系統(tǒng)的()。A．穩(wěn)態(tài)性能B．動態(tài)性能C．抗高頻干擾能力D．。以上都不是已知某些系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下，屬于最小相位系統(tǒng)的是（)。A、B、C、D、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則該系統(tǒng)的開環(huán)增益為（）。A、100B、1000C、20D、不能確定三、（6分）系統(tǒng)方框圖如圖所示,畫出其信號流圖，并求出傳遞函數(shù).四、（8分)已知反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為。1)試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的K的取值范圍。(4分）2）若要求系統(tǒng)對于輸入r(t)=t2作用下的靜態(tài)誤差eSS≤0.5，試確定K的取值范圍.(4分）五、(14分)已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)1）確定閉環(huán)系統(tǒng)根軌跡的出射角。（2分）2）確定閉環(huán)系統(tǒng)的根軌跡與虛軸的交點。(3分）3）繪制閉環(huán)系統(tǒng)的根軌跡圖。(6分）4）從圖上確定時，閉環(huán)系統(tǒng)復數(shù)極點的位置。（3分）六、（14分）某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線如圖所示：1)、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)；（5分）2）、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性、開環(huán)幅頻特性及開環(huán)相頻特性。(3分)3）、求系統(tǒng)的相角裕度。（3分）4）、若系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度不夠大,可以采用什么措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度？（3分）七、（14分）一最小相位系統(tǒng)傳遞函數(shù)的漸近對數(shù)幅頻曲線如下圖所示.1）求其傳遞函數(shù)。（3分）2）概略繪制系統(tǒng)的奈氏曲線圖及用奈氏判據(jù)分析該系統(tǒng)的穩(wěn)定性.（8分）3）說明能否直接由該漸近對數(shù)幅頻曲線判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(3分）八、(14分）設控制系統(tǒng)如圖所示，要求:單位斜坡輸入時,位置輸出穩(wěn)態(tài)誤差rad，開環(huán)剪切頻率rad/s，相角裕度,幅值裕度.設計串聯(lián)超前校正網(wǎng)絡。九、（10分)以下（a）、（b）、（c）、(d）四圖中的G曲線與負倒函數(shù)曲線的交點為N0，N10，N20，判斷各圖中N0，N10，N20對應的周期運動是否穩(wěn)定。（b） （c）（d）A卷答案一、填空題（每空1分，共10分）1、水箱；水溫2、穩(wěn)定性；快速性；穩(wěn)定性和準確性.3、極點；零點4、；5、二、選擇題（每題2分，共10分）A；D；A;B；C；三、(6分）解:………………..（2分）……………?！?。（４分)四、（8分）解：開環(huán)傳遞函數(shù)特征方程：S4118KS39KS2162—K9KS1K2—81KS09K………(2分）系統(tǒng)穩(wěn)定的K取值范圍0<K<81?！?分)由eSS=2＊（1/K＊）=36/K≤0。5，72≤K得:72≤K〈81…………………（4分）五、（14分）解1）圖中標出開環(huán)零極點…………（2分）2）令代入則有所以……（3分）3）每條根軌跡各2分………………（6分）4）…………………（3分）畫出60度角的矢量線與根軌跡的交點六、（14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)傳函應有以下形式由圖可知：處的縱坐標為40dB，則,得…(2分）……………（2分）故系統(tǒng)的開環(huán)傳函為…………（1分）2、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性、開環(huán)幅頻特性及開環(huán)相頻特性：開環(huán)頻率特性……（1分）開環(huán)幅頻特性…………………(1分）開環(huán)相頻特性：…………………（1分）3、求系統(tǒng)的相角裕度：求幅值穿越頻率,令得……………（1分)………………（1分)……………（1分）對最小相位系統(tǒng)臨界穩(wěn)定4、可以采用以下措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度：增加串聯(lián)超前校正裝置；增加串聯(lián)滯后校正裝置;增加串聯(lián)滯后-超前校正裝置；增加開環(huán)零點；增加PI或PD或PID控制器；在積分環(huán)節(jié)外加單位負反饋?！?（3分)七、(14分）（1）依圖可寫出,………….…………（2分）所以……?！?.(1分）（2）………………?！?5分）…………….。(3分)（3）可以直接由該漸近對數(shù)幅頻曲線判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性?！?。………。。（3分）八、（14分）……………(4分）……………（6分）