自動(dòng)控制原理試卷及答案

自動(dòng)控制原理試題及答案一、填空題（每空1分,共15分）1、反饋控制又稱偏差控制,其控制作用是通過與反饋量的差值進(jìn)行的。2、復(fù)合控制有兩種基本形式：即按的前饋復(fù)合控制和按的前饋復(fù)合控制。3、兩個(gè)傳遞函數(shù)分別為G1(s)與G2(s)的環(huán)節(jié),以并聯(lián)方式連接,其等效傳遞函數(shù)為（用G1(s)與G2(s)表示）。,則G(s)為4、典型二階系統(tǒng)極點(diǎn)分布如圖1所示,則無阻尼自然頻率,阻尼比,該系統(tǒng)的特征方程為,該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線為。5、若某系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)為則該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)為,。6、根軌跡起始于,終止于。7、設(shè)某最小相位系統(tǒng)的相頻特性為,則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為。8、PI控制器的輸入－輸出關(guān)系的時(shí)域表達(dá)式是,其相應(yīng)的傳遞函數(shù)為,由于積分環(huán)節(jié)的引入,可以改善系統(tǒng)的性能。二、選擇題（每題2分,共20分）1、采用負(fù)反饋形式連接后,則()A、一定能使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定；B、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能一定會(huì)提高；C、一定能使干擾引起的誤差逐漸減小,最后完全消除；D、需要調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù),才能改善系統(tǒng)性能。2、下列哪種措施對(duì)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有效果()。A、增加開環(huán)極點(diǎn)；C、增加開環(huán)零點(diǎn)；B、在積分環(huán)節(jié)外加單位負(fù)反饋；D、引入串聯(lián)超前校正裝置。3、系統(tǒng)特征方程為A、穩(wěn)定；,則系統(tǒng)()B、單位階躍響應(yīng)曲線為單調(diào)指數(shù)上升；C、臨界穩(wěn)定；D、右半平面閉環(huán)極點(diǎn)數(shù),說明(。4、系統(tǒng)在作用下的穩(wěn)態(tài)誤差)A、型別C、輸入幅值過大；5、對(duì)于以下情況應(yīng)繪制0°根軌跡的是(A、主反饋口符號(hào)為“-”；B、除C、非單位反饋系統(tǒng)；D、根軌跡方程（標(biāo)準(zhǔn)形式）為6、開環(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C、調(diào)整時(shí)間D、峰值時(shí)間7、已知開環(huán)幅頻特性如圖2所示,則圖中不穩(wěn)定的系統(tǒng)是()。；B、系統(tǒng)不穩(wěn)定；D、閉環(huán)傳遞函數(shù)中有一個(gè)積分環(huán)節(jié)。)外的其他參數(shù)變化時(shí)；。系統(tǒng)①系統(tǒng)②系統(tǒng)③圖2A、系統(tǒng)①8、若某最小相位系統(tǒng)的相角裕度B、系統(tǒng)②C、系統(tǒng)③D、都不穩(wěn)定,則下列說法正確的是()。A、不穩(wěn)定；C、穩(wěn)定；B、只有當(dāng)幅值裕度時(shí)才穩(wěn)定；D、不能判用相角裕度判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。9、若某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為,則該校正裝置屬于()。A、超前校正B、滯后校正C、滯后-超前校正D、不能判斷10、下列串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)中,能在處提供最大相位超前角的是：A、B、C、D、三、(8分)試建立如圖3所示電路的動(dòng)態(tài)微分方程,并求傳遞函數(shù)。圖3四、（共20分）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示：1、寫出閉環(huán)傳遞函數(shù)表達(dá)式；（4分）,,試確定相應(yīng)的參數(shù)和；（4分）2、要使系統(tǒng)滿足條件：3、求此時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)；（4分）產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差；（4分）無影響。（4分）4、時(shí),求系統(tǒng)由,使干擾5、確定對(duì)系統(tǒng)輸出五、(共15分)已知某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為1、繪制該系統(tǒng)以根軌跡增益Kr為變量的根軌跡（求出：漸近線、分離點(diǎn)、與虛軸的交點(diǎn)等）；（8分）2、確定使系統(tǒng)滿足的開環(huán)增益的取值范圍。（7分）六、（共22分）某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線:如圖5所示：1、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)；（8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。（7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？（4分）試題一答案一、填空題(每題1分,共15分)1、給定值2、輸入；擾動(dòng)；3、G1(s)+G2(s)；4、；；；衰減振蕩5、；6、開環(huán)極點(diǎn)；開環(huán)零點(diǎn)7、8、；；穩(wěn)態(tài)性能二、判斷選擇題(每題2分,共20分)1、D2、A3、C4、A5、D6、A7、B8、C9、B10、B三、(8分)建立電路的動(dòng)態(tài)微分方程,并求傳遞函數(shù)。解：1、建立電路的動(dòng)態(tài)微分方程根據(jù)KCL有(2分)即(2分)2、求傳遞函數(shù)對(duì)微分方程進(jìn)行拉氏變換得(2分)得傳遞函數(shù)(2分)第1頁共2頁四、(共20分)解：1、（4分）2、（4分）3、（4分）4、（4分）5、（4分）令：得：五、(共15分)1、繪制根軌跡（8分）(1)系統(tǒng)有有3個(gè)開環(huán)極點(diǎn)（起點(diǎn)）：0、-3、-3,無開環(huán)零點(diǎn)（有限終點(diǎn)）；（1分）(2)實(shí)軸上的軌跡：（-∞,-3）及（-3,0）；（1分）(3)3條漸近線：(4)分離點(diǎn)：（2分）得：（2分）(5)與虛軸交點(diǎn)：（2分）繪制根軌跡如右圖所示。2、（7分）開環(huán)增益K與根軌跡增益Kr的關(guān)系：（1分）系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)根軌跡增益Kr的取值范圍：得,（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：,（3分）系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時(shí)開環(huán)增益K的取值范圍：六、（共22分）（1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(gè)積分環(huán)節(jié)、兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)。故其開環(huán)傳函應(yīng)有以下形式(2分)由圖可知：處的縱坐標(biāo)為40dB,則（2分）,得(2分)故系統(tǒng)的開環(huán)傳函為（2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（3分）（2分）（2分）對(duì)最小相位系統(tǒng)臨界穩(wěn)定4、（4分）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(diǎn)；增加PI或PD或PID控制器；在積分環(huán)節(jié)外加單位負(fù)反饋。試題二一、填空題（每空1分,共15分）1、在水箱水溫控制系統(tǒng)中,受控對(duì)象為,被控量為。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)象之間只有順向作用而無反向聯(lián)系時(shí),稱為；當(dāng)控制裝置與受控對(duì)象之間不但有順向作用而且還有反向聯(lián)系時(shí),稱為機(jī)的電動(dòng)機(jī)速度控制系統(tǒng),屬于；含有測(cè)速發(fā)電。判斷一。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)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?？刂葡到y(tǒng)的與之比。5、設(shè)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為,則其開環(huán)幅頻特性為,相頻特性為。6、頻域性能指標(biāo)與時(shí)域性能指標(biāo)有著對(duì)應(yīng)關(guān)系,開環(huán)頻域性能指標(biāo)中的幅值穿越頻率,它們反映了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程的對(duì)應(yīng)時(shí)域性能指標(biāo)。二、選擇題（每題2分,共20分）1、關(guān)于傳遞函數(shù),錯(cuò)誤的說法是()A傳遞函數(shù)只適用于線性定常系統(tǒng)；B傳遞函數(shù)不僅取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù),給定輸入和擾動(dòng)對(duì)傳遞函數(shù)也有影響；C傳遞函數(shù)一般是為復(fù)變量s的真分式；D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)的精度沒有效果()。A、增加積分環(huán)節(jié)C、增加微分環(huán)節(jié)B、提高系統(tǒng)的開環(huán)增益KD、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、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為A、50B、25C、105、若某系統(tǒng)的根軌跡有兩個(gè)起點(diǎn)位于原點(diǎn),則說明該系統(tǒng)()。,則該系統(tǒng)的開環(huán)增益為()。D、5A、含兩個(gè)理想微分環(huán)節(jié)C、位置誤差系數(shù)為0B、含兩個(gè)積分環(huán)節(jié)D、速度誤差系數(shù)為06、開環(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C、調(diào)整時(shí)間D、峰值時(shí)間7、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、D、B、C、8、若系統(tǒng)增加合適的開環(huán)零點(diǎn),則下列說法不正確的是()。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