《自動(dòng)控制原理》模擬試卷三和答案

. .. .《自動(dòng)控制原理》模擬試卷三一、填空題（115）1、在水箱水溫控制系統(tǒng)中.受控對(duì)象為 .被控為 。2自動(dòng)控制系統(tǒng)有兩種基本控制方式.當(dāng)控制裝置與受控對(duì)象之間只有順作用而無(wú)反向聯(lián)系時(shí).稱為 當(dāng)控制裝置與受控對(duì)象之間不但順向作用而且還有反向聯(lián)系時(shí).稱為 含有測(cè)速發(fā)電機(jī)的電動(dòng)速度控制系統(tǒng).屬于 。3穩(wěn)定是對(duì)控制系統(tǒng)最基本的要求.若一個(gè)控制系統(tǒng)的響應(yīng)曲線為衰減振蕩則該系統(tǒng) 。判斷一個(gè)閉環(huán)線性控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定.在時(shí)域分析中采用 ；在頻域分析中采用 。4、傳遞函數(shù)是指在 初始條件下、線性定常控制系統(tǒng)與 之比。5、設(shè)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為Ks1) .則其開(kāi)環(huán)幅頻特性s2(Ts1)為 .相頻特性為 。6穿越頻率 對(duì)應(yīng)時(shí)域性能指標(biāo) .它們反映了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程c的 。二、選擇題（220）1、關(guān)于傳遞函數(shù).錯(cuò)誤的說(shuō)法是( )A傳遞函數(shù)只適用于線性定常系統(tǒng)響；s的真分式；閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2、下列哪種措施對(duì)改善系統(tǒng)的精度沒(méi)有效果( )。A、增加積分環(huán)節(jié) B、提高系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益KC、增加微分環(huán)節(jié) D、引入擾動(dòng)補(bǔ)償3、高階系統(tǒng)的主導(dǎo)閉環(huán)極點(diǎn)越靠近虛軸.則系統(tǒng)的( )。A、準(zhǔn)確度越高 B、準(zhǔn)確度越低C、響應(yīng)速度越快 D、響應(yīng)速度越慢4

50(2s1)(s

.則該系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益為( )。A、50 B、25 C、10 D、55、若某系統(tǒng)的根軌跡有兩個(gè)起點(diǎn)位于原點(diǎn).則說(shuō)明該系統(tǒng)( )。A、含兩個(gè)理想微分環(huán)節(jié) B、含兩個(gè)積分環(huán)節(jié)C、位置誤差系數(shù)為0 D、速度誤差系數(shù)為6、開(kāi)環(huán)頻域性能指標(biāo)中的相角裕度對(duì)應(yīng)時(shí)域性能指標(biāo)( )。A、超調(diào)% B、穩(wěn)態(tài)誤差e C、調(diào)整時(shí)間t D、峰值時(shí)間tss s p7、已知某些系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)如下.屬于最小相位系統(tǒng)的是( )A、K(2s)

B、K(s1)

C、 K

D、K(1s)s(s1)

s(ss(s2－s1)

s(2s)8、若系統(tǒng)增加合適的開(kāi)環(huán)零點(diǎn).則下列說(shuō)法不正確的是( )。A可改善系統(tǒng)的快速性及平穩(wěn)性； B會(huì)增加系統(tǒng)的信噪比C、會(huì)使系統(tǒng)的根軌跡向s平面的左方彎曲或移動(dòng)；D、可增加系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度。9、開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性的低頻段決定了系統(tǒng)的( )。A、穩(wěn)態(tài)精度 B、穩(wěn)定裕度 C、抗干擾性能 D、快速10、下列系統(tǒng)中屬于不穩(wěn)定的系統(tǒng)是( )。A、閉環(huán)極點(diǎn)為s1,2

1j2的系統(tǒng) B閉環(huán)特征方程為s22s10的系統(tǒng)C、階躍響應(yīng)為c(t)20(1e0.4t)的系統(tǒng) D、脈沖響應(yīng)為h(t)8e0.4t的系統(tǒng)三、(8分)寫出下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)C(s)（結(jié)構(gòu)圖化簡(jiǎn).梅遜公式均R(s)可。四（共20分設(shè)系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)(s)C(s) 1 .試求：R(s) T2s2Ts11、0.2；T0.08s；0.8；T0.08s時(shí)單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量%、調(diào)節(jié)時(shí)間ts

及峰值時(shí)間tp

（7）2、0.4T0.04s和0.4T0.16s時(shí)單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間ts

和峰值時(shí)間tp

（7）3、根據(jù)計(jì)算結(jié)果.討論參數(shù)、T（6）五、(共15分)已知某單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(S)H(S)

K(s1).試：rs(s－3)r1K為變量的根軌跡（求出：分離點(diǎn)、與虛軸的r交點(diǎn)等8）2K（7）（共22分）G(s)H(s)試：

K .s(s1)1（10）2、若給定輸入r(t)=2t＋2時(shí).要求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為0.25.問(wèn)開(kāi)環(huán)增益K應(yīng)取何值。（7分）3、求系統(tǒng)滿足上面要求的相角裕度（5）《自動(dòng)控制原理》模擬試卷三參考答案1201、水箱；水溫2、開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)；閉環(huán)控制系統(tǒng)；閉環(huán)控制系統(tǒng)3、穩(wěn)定；勞斯判據(jù)；奈奎斯特判據(jù)4、零；輸出拉氏變換；輸入拉氏變換2215、2 T221

arctan180arctanT180arctanT)1T26、調(diào)整時(shí)間t；快速性s二、判斷選擇題(每題2分.共20分)1、B 、C 、D 4、C 5、B 6、A 、B 、B A10、DC(s)三、(8R(s)（。C(s)解：傳遞函數(shù)G(s):根據(jù)梅遜公式G(s)R(s)

Pni ini1 （1）4L1

G2

(s)G3

(s)H(s),L2

G4

(s)H(s).LG3

(s)G2

(s)G3

(s), L4

G1

(s)G4

(s) （2）特 征 式 ：14Lii1

1G2

(s)G3

(s)H(s)G4

(s)H(s)G1

(s)G2

(s)G3

(s)G(s)G1

(s)

）2條前向通: P1

G(s)G1

(s)G3

(s), 1

1；PG2 1

(s)G4

(s), 2

1 （2）C(s) PP

G(s)G

(s)G

(s)

(s)G

(s)G(s)

R(s)

1 1

2 21G

(s)G

1(s)H(s)G

2(s)H

3(s)

1(s)G

4(s)G

G(s)G

(s)2 3 4 1 2 3 1 4（1分）四、(共20分)解：系統(tǒng)的閉環(huán)傳函的標(biāo)準(zhǔn)形式為： (s) 1

2 n 1n T

T2s21 s2n11210.22

s2n%e/

e0.2

52.7%

4 40.081、當(dāng) 時(shí).t0.08s

0.2 1.6s （41210.22 1210.22

0.08 12t 12dp dn分）11210.82

T 0.26s%e/

e0.8

1.5%0.8

4 40.08當(dāng) 時(shí).t

0.4s

（3分）0.08s s 0.81210.821210.82

0.08 12 12

T 0.42sdp dn11210.42%e/

e0.4

25.4%

4 40.042、當(dāng) 時(shí).t

0.4s （4T0.04s

s 0.41210.421210.42

0.04 12 12

T 0.14sdp dn分）11210.42%e/

e0.4

25.4%0.4

4 40.16當(dāng) 時(shí).t0.16s

0.4 1.6s （31210.42 1210.42

0.16 12t 12dp dn分）

T 0.55s3、根據(jù)計(jì)算結(jié)果.討論參數(shù)、T（6）系統(tǒng)超調(diào)只與阻尼系數(shù)有關(guān).而與時(shí)間常數(shù)T增大.超調(diào)減小；當(dāng)時(shí)間常數(shù)T一定.阻尼系數(shù)增大.調(diào)整時(shí)間ts增加.即初始響應(yīng)速度變慢；（2分）當(dāng)阻尼系數(shù)一定.時(shí)間常數(shù)T增大.調(diào)整時(shí)間ts增加.即初始響應(yīng)速度也變慢。（2分）

（2分）tptp五、(共15分)(12個(gè)開(kāi)環(huán)極點(diǎn)（起點(diǎn)：、3.1個(gè)開(kāi)環(huán)零點(diǎn)（終點(diǎn)）(2-∞.-）及0.；求分離點(diǎn)坐標(biāo)1 1 1

（2分）（2分）d1d

d

.得d1

1, d2

3 ；

（2分）分別對(duì)應(yīng)的根軌跡增益為Kr求與虛軸的交點(diǎn)

1, K 9r系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為s(s－3)Kr

(s1)0s2(Kr

3)sK 0r令s2(Kr

3)s

0,得 3, K 3rsj r

（2分）根軌跡如圖1所示。圖12、求系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時(shí)開(kāi)環(huán)增益K的取值范圍系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)根軌跡增益Kr

的取值范圍：Kr

3.

（2分）系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時(shí)根軌跡增益Kr

的取值范圍：KrK

3~9.

（3分）開(kāi)環(huán)增益K與根軌跡增益Kr

的關(guān)系：K r3

（1分）系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時(shí)開(kāi)環(huán)增益K的取值范圍：K1~3

（1分）（22）解：1、系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率特性為

G(j)H(j)

Kj(1j) （2）幅頻特性：

K

.

()90arctan

（2分）12起點(diǎn)： 12

(

,0010終點(diǎn)： ,A( ) 0, ) 1分）0~:()90~180.3（12判斷穩(wěn)定性：開(kāi)環(huán)傳函無(wú)右半平面的極點(diǎn).則P0.極坐標(biāo)圖不包圍（－1.j0）點(diǎn).則N0根據(jù)奈氏判.Z＝P－2N＝0 系統(tǒng)穩(wěn)定（3分）圖22、若給定輸入r(t)=0.25.求開(kāi)環(huán)增益1型.位置誤差系數(shù)

.速度誤差系數(shù)KP A A 2

=K. （2）依題意： e ss Kv分）得 K分）