自动控制原理期末考试题A卷.doc

A卷一、填空题（每空 1 分，共10分） 1、 在水箱水温控制系统中，受控对象为 ，被控量为 .2、 对自动控制的性能要求可归纳为_、快速性和准确性三个方面， 在阶跃响应性能指标中，调节时间体现的是这三个方面中的_,而稳态误差体现的是_。3、 闭环系统的根轨迹起始于开环传递函数的 ,终止于开环传递函数的 或无穷远。4、 PID控制器的输入输出关系的时域表达式是，其相应的传递函数为. 5、 香农采样定理指出：如采样器的输入信号e（t)具有有限宽带，且有直到h 的频率分量，则使信号e(t) 完满地从采样信号e（t) 中恢复过来的采样周期T 要满足下列条件：_。二、选择题(每题 2 分，共10分）1、 设系统的传递函数为G(S）,则系统的阻尼比为（ ）。A B1 C D2、 非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G（S），反馈通道传递函数为H（S），当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为 ( ）A、 B 、C 、 D、3、 伯德图中的低频段反映了系统的( )。A稳态性能 B动态性能 C抗高频干扰能力 D。以上都不是4、 已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是（ )。A、 B 、 C 、 D、5、 已知系统的开环传递函数为，则该系统的开环增益为 （ ）。A、 100 B、1000 C、20 D、不能确定三、（6分）系统方框图如图所示,画出其信号流图，并求出传递函数.四、（8分)已知反馈系统的开环传递函数为。1)试确定使系统稳定的K的取值范围。(4分）2）若要求系统对于输入r(t)= t2作用下的静态误差eSS0.5，试确定K的取值范围.(4分）五、(14分)已知系统的开环传递函数 1）确定闭环系统根轨迹的出射角。（2分）2）确定闭环系统的根轨迹与虚轴的交点。(3分）3）绘制闭环系统的根轨迹图。(6分） 4）从图上确定时，闭环系统复数极点的位置。（3分）六 、（14分）某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如图所示：1)、写出该系统的开环传递函数；（5分）2）、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性。(3分)3）、求系统的相角裕度。（3分）4）、若系统的稳定裕度不够大,可以采用什么措施提高系统的稳定裕度？（3分）七、（14分）一最小相位系统传递函数的渐近对数幅频曲线如下图所示. 1） 求其传递函数。（3分）2） 概略绘制系统的奈氏曲线图及用奈氏判据分析该系统的稳定性.（8分）3） 说明能否直接由该渐近对数幅频曲线判断系统的稳定性。(3分）八、(14分）设控制系统如图所示，要求:单位斜坡输入时,位置输出稳态误差 rad ，开环剪切频率 rad/s， 相角裕度 ,幅值裕度 .设计串联超前校正网络。九、 （10分)以下（a）、（b）、（c）、(d）四图中的G曲线与负倒函数曲线的交点为N0，N10，N20，判断各图中N0，N10，N20对应的周期运动是否稳定。（a） （b） （c） （d） A卷 答案 一、填空题（每空 1 分，共10分）1、水箱；水温 2、稳定性；快速性；稳定性和准确性. 3、极点；零点 4、 ； 5、二、选择题（每题 2 分，共10分）A；D；A;B；C；三、(6分）解:.（2分）。.。（分)四、（8分）解：开环传递函数 特征方程：S4118KS39KS2162 K9KS1K281KS09K(2分）系统稳定的K取值范围0K81。（2分)由eSS=2（1/K）=36/K0。5，72K 得:72K81（4分）五、（14分）解1）图中标出开环零极点 （2分）2）令代入则有 所以 （3分）3）每条根轨迹各2分（6分）4）（3分）画出60度角的矢量线与根轨迹的交点六 、（14分）解：1、从开环波特图可知，原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节。故其开环传函应有以下形式 由图可知：处的纵坐标为40dB， 则, 得 (2分） （2分）故系统的开环传函为 （1分）2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性：开环频率特性 （1分）开环幅频特性 (1分）开环相频特性： （1分）3、求系统的相角裕度： 求幅值穿越频率,令 得（1分) （1分) （1分）对最小相位系统 临界稳定4、可以采用以下措施提高系统的稳定裕度：增加串联超前校正装置；增加串联滞后校正装置;增加串联滞后-超前校正装置；增加开环零点；增加PI或PD或PID控制器；在积分环节外加单位负反馈。 . （3分)七、(14分）（1）依图可写出 , .（2分）所以 。.(1分）（2）。 (5分）.。(3分)（3）可以直接由该渐近对数幅频曲线判断系统的稳定性。（3分）八、（14分） (4分） （6分）（4分）九、 （10分） 图（a）N0稳定； （2分）图（b）N0不稳定； (2分）图（c）N10不稳定,N20稳定;(3分)图（d）N10稳定，N20不稳定。（3分）