自動(dòng)控制考試題一（及答案）

1、 自動(dòng)控制原理 一圖一一15分根據(jù)圖一所示系統(tǒng)答復(fù)或填空：1圖一所示系統(tǒng)的輸入量是 ,被控量是 ，系統(tǒng)中所使用的直流伺服電動(dòng)機(jī)的作用是 ，測速發(fā)電機(jī)的作用是 ,一對(duì)電位計(jì)的作用是 。2假設(shè)電位計(jì)的轉(zhuǎn)換系數(shù)為k1，放大倍數(shù)為k2，減速器的傳動(dòng)比i>1，電動(dòng)機(jī)的傳遞函數(shù)為，測速發(fā)電機(jī)的傳遞函數(shù)為，試畫出系統(tǒng)方框圖，并求出閉環(huán)傳遞函數(shù)。3對(duì)控制系統(tǒng)的根本要求是什么？二10分某系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖二所示，求系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)和閉環(huán)傳遞函數(shù)。當(dāng)C值為200時(shí)，求R的值。三15分單位反應(yīng)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為系統(tǒng)輸入量為r(t)，輸出量為C(t)，試求：(1) 當(dāng)r(t)=1(t)時(shí)，輸出C(t)的穩(wěn)態(tài)值和最

2、大值;(2) 為了減少超調(diào)量，使阻尼比等于0.6，對(duì)系統(tǒng)實(shí)施速度反應(yīng)控制，試畫出速度反應(yīng)系統(tǒng)方框圖，并確定速度反應(yīng)系數(shù)。四10分系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，并且在作用下的穩(wěn)態(tài)誤差，試確定K的取值范圍。五15分某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，（1） 畫出以K為參數(shù)的閉環(huán)系統(tǒng)根軌跡圖；（2） 求出使系統(tǒng)不出現(xiàn)衰減振蕩的K值范圍。六20分填空：1右圖所示RC電路的傳遞函數(shù)為 ，頻率特性為 ,當(dāng)時(shí)，穩(wěn)態(tài)輸出為 。2右圖所示為某最小相角系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性，該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 ，靜態(tài)誤差系數(shù)Kp= , Kv= , Ka= 。穩(wěn)定性為 。3一個(gè)設(shè)計(jì)良好的系統(tǒng)，中頻區(qū)斜率為 ,相角裕度應(yīng)大于 。4開環(huán)頻

3、率特性的幅相曲線如圖五所示，其中V為積分環(huán)節(jié)數(shù)，P為開環(huán)右極點(diǎn)數(shù)，判別閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性。5當(dāng)增加系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)時(shí)，對(duì)系統(tǒng)性能的影響是： 變好， 變差。系統(tǒng)的校正就是為了克服這兩者的矛盾。串聯(lián)超前校正的原理是 ，串聯(lián)遲后校正的原理是： 。七15分某最小相角系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性如圖六中所示：(1) 求系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)并計(jì)算相角裕量，判別閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性；(2) 為了改善系統(tǒng)性能，采用的校正裝置進(jìn)行串聯(lián)校正，試畫出校正后系統(tǒng)的Bode圖，求出相角裕量；(3) 在Bode圖上標(biāo)出相角裕量及幅值裕量。答案：一15分 5分 1輸入量 被控量為c，電動(dòng)機(jī)執(zhí)行元件，測速發(fā)電機(jī)速度反應(yīng)， 一對(duì)電位計(jì)測量比擬元件

4、 7分 2圖3分，化簡4分 3分 3穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性二10分 解：5分 5分 當(dāng)時(shí)， 三15分 解： 8分 1 7分 2 四10分要使系統(tǒng)穩(wěn)定： 5分 即： 要使時(shí)的 4分 一型系統(tǒng) 1分 綜合得： 五15分 10分 1 漸近線 2 實(shí)軸上 3 別離點(diǎn)： 4 與虛軸交點(diǎn)： 5分 5別離點(diǎn)處K值為： 不出現(xiàn)衰減振蕩的K值范圍為六20分1 傳函為 1分 頻率特性1分 2分1， 開環(huán)傳函為：，1分 一個(gè)1分 穩(wěn)定性為穩(wěn)定。 2分2， 中頻區(qū)，相角裕量應(yīng)大于。一空1分3， a圖略穩(wěn)定。1分 b圖略不穩(wěn)定。1分4， 穩(wěn)態(tài)精度準(zhǔn)確性變好，穩(wěn)定性變差。2分 利用超前網(wǎng)絡(luò)的相角超前原理。2分 利用遲后網(wǎng)

5、絡(luò)的變頻衰減特性。2分七15分 5分 1 系統(tǒng)不穩(wěn)定。 5分 2參加后 5分 圖略。 自動(dòng)控制原理 二 一選擇題10分：1. 假設(shè)某系統(tǒng)的Bode圖，其低頻處的幅頻特性是一條斜率為的直線，且當(dāng)時(shí)幅值為，相頻，那么該系統(tǒng) （1） 是0型系統(tǒng)；2是I型系統(tǒng)；3開環(huán)放大倍數(shù)為10；4開環(huán)放大倍數(shù)為；5有一個(gè)積分環(huán)節(jié)。2. 在以下系統(tǒng)中，屬于線性系統(tǒng)的有1； (2)；3；4；3. 假設(shè)系統(tǒng)或元件的某輸入輸出的拉氏變換分別為，對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)記為G(s)，那么 (1) 在零出始條件下，；(2) ，不管出始條件是否為零均成立；(3) 假設(shè)為單位脈沖響應(yīng)，那么；(4) G(s)反映了系統(tǒng)本身的固有特性；(5)

6、 因?yàn)镚(s)表示某種比值，所以肯定沒有量綱。4二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，那么系統(tǒng) （1） 為過阻尼系統(tǒng)； 2為臨界阻尼系統(tǒng)； 3增益為6； 4增益為1.5； 5其階躍響應(yīng)為衰減振蕩曲線。5在>0的條件下， =( ) (1)； (2) ； (3) ； (4) 二判斷題10分：1. 單位負(fù)反應(yīng)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，如果k充分大系統(tǒng)就不穩(wěn)定； ；2. 高階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能總可以近似用二階系統(tǒng)的計(jì)算公式來計(jì)算系統(tǒng)的階躍響應(yīng)性能指標(biāo)；3. 線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性只與閉環(huán)系統(tǒng)特征根有關(guān) ；4. 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差有系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)k及系統(tǒng)類型數(shù)來決定 ；5. 開環(huán)穩(wěn)定的系統(tǒng)將其閉環(huán)后的系統(tǒng)一定穩(wěn)定 。6.

7、為了使系統(tǒng)的過度過程比擬平穩(wěn)，要求系統(tǒng)具有大于的相角裕量 ；7. 如果開環(huán)傳遞函數(shù)分母多項(xiàng)式 分子多項(xiàng)式的階次分別為，那么對(duì)數(shù)幅頻特性高頻段的斜率為，( ); 對(duì)數(shù)相頻特性時(shí)相角一定 ；8. Bode圖的橫坐標(biāo)是對(duì)數(shù)分度的 ；9. 根據(jù)對(duì)數(shù)幅頻特性就能畫出相頻頻特。三計(jì)算題5分：系統(tǒng)微分方程如下：試畫出結(jié)構(gòu)圖，并求傳遞函數(shù)。四計(jì)算題5分：某系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如下圖，圖中放大器參數(shù)，電動(dòng)機(jī)參數(shù)秒, 秒,（） 求系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)及其和；（） 如要求穩(wěn)態(tài)誤差小于或等于，應(yīng)該變哪一參數(shù)，并計(jì)算該參數(shù)的值。試分析該參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響。五計(jì)算題5分：設(shè)單位反應(yīng)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為，試證明系統(tǒng)在單位斜坡函

8、數(shù)作用下，穩(wěn)態(tài)誤差為零。設(shè)閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定的六計(jì)算作圖題分：閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程為，畫出時(shí)的根軌跡，當(dāng)k=12時(shí)，一個(gè)閉環(huán)極點(diǎn)為，問該系統(tǒng)是否能等效為一個(gè)二階系統(tǒng)。七計(jì)算作圖題分：試求圖示電路的頻率特性，并畫出Bode圖和極坐標(biāo)圖。八簡答題分：系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)的奈奎斯特曲線如下圖，它們的開環(huán)傳遞函數(shù)分別為：,試根據(jù)奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)，判定閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。九計(jì)算作圖題分：單位反應(yīng)控制系統(tǒng)，原有的開環(huán)傳遞函數(shù)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如圖a所示，兩種串聯(lián)校正裝置的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如圖bc所示。要求：（） 寫出每種校正方案的開環(huán)傳遞函數(shù)；（） 試比擬這兩種校正方案對(duì)系統(tǒng)性能的影響計(jì)算及（） 試畫出兩種校正方案的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線。 答案二一選擇題10分：每題2分，錯(cuò)選，漏選均不得分1. 2，3，5。 2. 2，3。 3 1，3，4。42，4 52二判斷題10分：每題1分 1.F. 2.F. 3.T. 4.F. 5.F 6.T. 7.T. F. 8.T. 9.F. 三計(jì)算題5分：。四計(jì)算題5分：，(1), (2) 要減小，需改變放大器放大倍數(shù)，取，那么，, 五計(jì)算題5分：證明：方法一：，故由開環(huán)傳函表達(dá)式可知，系統(tǒng)為二型系統(tǒng)，因此，單位斜坡輸入時(shí)穩(wěn)態(tài)誤差為零。方法二：當(dāng)時(shí)六計(jì)算作圖題分：解漸進(jìn)線時(shí) 解有由主導(dǎo)極點(diǎn)的概念，不能等效為一個(gè)二階系統(tǒng)。七計(jì)算作圖題分：八簡答