武漢理工大學(xué)自動(dòng)控制理論期末考試試題B

1、武漢理工大學(xué)考試試題紙（B卷）課程名稱自動(dòng)控制原理 A專業(yè)班級(jí)自動(dòng)化、電氣20XX級(jí)題號(hào)一二三四五六七八九十總分題分1015151015101015100備注：學(xué)生不得在試題紙上答題（含填空題、選擇題等客觀題 ）一、（10分）根據(jù)結(jié)構(gòu)圖簡(jiǎn)化的等效法則，簡(jiǎn)化圖 1所示的系統(tǒng)，并求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)C（s）/R（s）。圖1二、（15分）設(shè)單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 G（s） = K（s + 1）/s（s + 5）（2s+1）,求使系統(tǒng)穩(wěn)定的K的取值范圍。如果要求閉環(huán)系統(tǒng)所有的極點(diǎn)全部位于s = -1的垂線之左，K的取值范圍是多少？。、（15分）已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為Go (s) =2,s(s2

2、 2s 4)畫出系統(tǒng)的根軌跡圖，并求出系統(tǒng)在臨界穩(wěn)定的情況下的 K值四（10分）、典型二階系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為G (s) =642s2 10s 641）阻尼比之和無(wú)阻尼振蕩頻率2）系統(tǒng)的超調(diào)量仃和上升時(shí)間tr五、（15分）已知開環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)為 G（s） =s(0.2s 1)(0.3s 1),應(yīng)用奈奎斯特判據(jù)分析閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并計(jì)算閉環(huán)臨界穩(wěn)定時(shí)的開環(huán)增益 六、（10分）利用串聯(lián)超前校正裝置的什么特性改善系統(tǒng)性能？加入串聯(lián)超前校正裝置后系統(tǒng)的 性能有哪些變化？2所示,試確定系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。七、（10分）最小相位系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻漸近特性曲線如圖L( co)圖3八、（15分）設(shè)系統(tǒng)如圖3所示

3、，求系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù) C（z）/R（z）。（T=0.2s）（3分）（3分）>Gl G2 G3/（1+ Gl H1+ G2 H2+ +G3 H3 +G1 Hi G3 H3）R（s）傳遞函數(shù)為:A武漢理工大學(xué)教務(wù)處試題標(biāo)準(zhǔn)答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)用紙課程名稱自動(dòng)控制原理A （自動(dòng)化、電氣07級(jí)）（B卷）（2分）（4分）（2分）C（s）/R（s）=Gi G2 G3/（1+ Gi Hi+ G2 H2+ +G3 H3 +G1 Hi G3 H3）、（15 分）閉環(huán)特征方程為：_3_ 2_2S 11S（5 K）S K =0S312K 5勞斯表為：S |11KS IK 5 -2K/11S0 IK（1分）（3

4、分）（2分）（1分）（3分）K +5 -2K /11、0系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)勞斯表第一列大于零即：K 5 2K/I1K >0系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)K值取值范圍為：K >032K . 17時(shí)系統(tǒng)的特征根均在S - -1之左邊（1分）三、（15 分）Go（s） =2_s（s 2s 4）s =& -1 代入特征萬(wàn)程有：2s5S1 -（K-11）S 15 =0S3 I2K -11勞斯表為：S2 I515S1 |K -17s° I15（2分）實(shí)軸上的跟軌跡-8,0（2分）（2）漸進(jìn)線 d =-2/3 4=60°180°、300° （ 2 分）(3)與虛軸的交點(diǎn)S=j

5、 w代入特征：-j3=2 K=8（4分）(4)四、(10分)3 +K=03 3-2 3 2+j4（5分）（1）u=641/2=8,厚10/（2 ）=10/16=0.625（4分）（2）tr二（3.14-cos -1（ 8） / （1- $1/2=0.36 秒（3分）（1）開環(huán)極點(diǎn)：-1+j1.732 -1-j1.7320（3分）（%=e-3.14 %-盯/2=8.1%64-2 Z Z-s 10s 64五、(15分)G(j )- jK(1 j0.2 )(1 j0.3 )-jK(1 - j0.2 )(1 - j0.3 ) 2Z 2(1 0.04 . )(1 0.09 .)(2分)-2-0.5K-

6、jK(1 -0.06 .)2- 2-2- 2(1 0.04- )(1 0.09 )(1 0.04 )(1 0.09 )（3分），:- 0 G (j ) - -0.5k - j 二（1分）2 一 一一 一一2 =50/3 G (j ) - -0.12K j0匕一' G (j ) = 0 j0（1分）（1分）K>8.33時(shí)奈奎斯特軌跡順時(shí)針包圍臨界穩(wěn)定點(diǎn)兩次，系統(tǒng)不穩(wěn)定。（2分）系統(tǒng)臨界穩(wěn)定時(shí)開環(huán)增益K=8.33（ 1分）(4分)六、（10分）利用串聯(lián)超前校正裝置相位超前特性提高系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性。加入串聯(lián)超前校正裝置后系統(tǒng)的截止頻率增大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度加快，頻帶寬度增加，系統(tǒng)抗高頻干擾的能力下降。七、（10分）系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：G（s） = K”）（3分）s& 1）低頻段對(duì)數(shù)幅頻特性為：L（）=20lgK-401g（2分）L（3） =201gK 401g3=0K =9（3 分）因此，系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：G（s）= 乎+1）;邢尹。 （2分） s2（80 1） s2（s 80）八、（15分）G(s)=占 s4Zs (s 2)s4s(s 2)2 =Z-sTS= (1-e )4s2(s 2)2Tz z2 一(z-1) z-1z2Trz - eG"”)(言閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為：zz -1z