2023～2023學年其次學期自動控制原理科目考試試題A卷及答案e

本文格式為Word版，下載可任意編輯——2023～2023學年其次學期自動控制原理科目考試試題A卷及答案e密封線（答題不能超出密封裝訂線）：姓名：學號：命題：審題：審批：班級（學生填寫）2023～2023學年自動控制原理科目考試試題A卷

使用班級（老師填寫）：題號得分閱卷人一二(1)二(2)二(3)二(4)二(5)二(6)二(7)二(8)總分一、填空題(共35分,除最終兩小題各為2分外,其它各小題均為每空1分)：1、線性定常連續(xù)控制系統(tǒng)按其輸入量的變化規(guī)律特性可分為_____________系統(tǒng)、隨動系統(tǒng)和_____________系統(tǒng)。2、線性系統(tǒng)的主要特點是具有_______性和齊次性。3、傳遞函數(shù)為[12(s+10)]/{(s+2)[(s/3)+1](s+30)}的系統(tǒng)的零點為________，極點為_____________，增益為____________，其單位階躍響應為________________________；該系統(tǒng)的可近似為傳遞函數(shù)為________________的二階系統(tǒng)。4、分析自動控制系統(tǒng)時常用的典型輸入信號是階躍信號、斜坡信號、拋物線信號、_________________和__________________。5、自動控制系統(tǒng)包含________________和自動控制裝置兩大部分。6、線性系統(tǒng)數(shù)學模型的其中五種形式是微分方程、傳遞函數(shù)、________________、___________________、____________________。7、________是確定平面上根軌跡的充分必要條件，而用____________確定根軌跡上各點的根軌跡增益k*的值。當n-m≥___________時,開環(huán)n個極點之和等于閉環(huán)n個極點之和。8、對自動控制的性能要求可歸納為___________、____________和確鑿性三個方面，在階躍響應性能指標中，調(diào)理時間表達的是這三個方面中的__________，而穩(wěn)態(tài)誤差表達的是___________________________。9、香農(nóng)采樣定理指出：假使采樣器的輸入信號e(t)具有有限寬帶，并且有直到ωh的頻率分量，則使信號e(t)完滿地從采樣信號e*(t)中恢復過來的采樣周期T要滿足以下條件：_____________________。10、對于給定的阻尼比，二階系統(tǒng)的峰值時間和調(diào)整時間均與系統(tǒng)的諧振頻率成_____比。11、非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)N（A）定義為非線性環(huán)節(jié)的輸出___________與輸入正弦量的復數(shù)比。非線性系統(tǒng)如其線性部分的傳遞函數(shù)為G（s），則系統(tǒng)產(chǎn)生自激振蕩的條件為G（jω）=____________；如G(s)是最小相位系統(tǒng)，若G（jω）曲線不包圍____________曲線，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。12、已知一系統(tǒng)單位脈沖響應為g(t)?3e?1.25t，則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為__________________。13、.表征一階系統(tǒng)K/（Ts+1）靜態(tài)特性的參數(shù)是_________，動態(tài)特性的參數(shù)是_______。14、線性二階系統(tǒng)當ζ=0時，系統(tǒng)有一對純虛根，其階躍響應為_______________過程，奇點類型是________________。第1頁（共頁）

15、差分方程為c(n?2)?(1?e?0.5T)?c(n?1)?e?0.5Tc(n)?(1?e?0.5T)?r(n?1)的系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)是：{}16、已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（S）=1/（S+1），則閉環(huán)系統(tǒng)在r(t)=sin2t時的穩(wěn)態(tài)輸出c(t)=______________________________。二．分析題（共65分）1、求下圖所示電路的傳遞函數(shù)及微分方程（8分）。2、已知系統(tǒng)的結構圖如下圖所示，求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)(6分)3、已知系統(tǒng)的特征方程為D(s)?s5?2s4?2s3?4s2?11s?10=0,試判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并說明位于右半S平面的特征根數(shù)目(8分)。4、一單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）=8/[s(s+2)],試計算輸入r(t)分別為1(t)、t和t時，以及r(t)=1(t)+t+t時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差（8分）。5、已知開環(huán)零極點分布如下圖，試繪出相應的閉環(huán)根軌跡概略圖（6分）。jjj222圖a圖b第2頁（共頁）

圖c密封線（答題不能超出密封裝訂線）6、一最小相位系統(tǒng)傳遞函數(shù)的漸近對數(shù)幅頻曲線如下圖所示。（12分）（1）求其傳遞函數(shù)。（2）概略繪制系統(tǒng)的奈氏曲線圖及用奈氏判據(jù)分析該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（3）說明能否直接由該漸近對數(shù)幅頻曲線判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。：姓名：學號：班級（學生填寫）7、已知離散控制系統(tǒng)結構如下圖所示，采樣周期T=1秒，求系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)及分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性（10分）。r?t??y*?t?T10s?s?1?y?t?8、已知非線性系統(tǒng)的微分方程為???0.5x??2x?x2?0x試求系統(tǒng)的奇點并判斷其類型（7分）。第3頁（共頁）

2023～2023學年其次學期自動控制原理試題A卷答案一、填空題1、恒值控制；程序控制。2、疊加。3、-10；-2，-3，-30；2；；16?2t28?3t12?e?e?e?30t3921[1.2(s+10)]/[(s+2)(s+3)]。4、正弦信號；脈沖信號。5、被控對象。6、差分方程；脈沖傳遞函數(shù)；方框圖和信號流圖。7、相角條件；幅值條件；2。8、穩(wěn)定性；快速性；快速性；穩(wěn)定性和確鑿性。9、T?2?2?h(?s?2?h)10、反。11、輸出基波分量；-1/N(A)；-1/N(A)。12、3/（s+1.25）。13、K；T。14、等幅振蕩；穩(wěn)定中點。C(z)z(1?e?0.5T)15、G(z)?。?2?0.5T?0.5TR(z)z?(1?e)z?e16、css?rm?(j2)sin(2t???)?0.35sin(2t?45?)。二．分析題Uc(s)R2C2s2?2RCs?11、傳遞函數(shù)：；?222Ur(s)RCs?3RCs?1duc2dur23duc12dur1微分方程：2??22uc?2??22ur。dtCRdtCRdtCRdtCR第4頁（共頁）

密封線（答題不能超出密封裝訂線）2、：姓名：學號：班級（學生填寫）3、D(s)?s5?2s4?2s3?4s2?11s?10=0Routh：S51211S42410S3?6S24??12?10S6S010第一列元素變號兩次，有2個正根。4、為2型系統(tǒng)，Kp=?，Kv=?，Ka=K=4當輸入r(t)分別為1(t)、t和t時，ess分別為0，0，1/4；當r(t)=1(t)+t+t時，根據(jù)線性系統(tǒng)的疊加原理，ess=1/4225、jj=1/4j圖a圖b圖c6、（1）依圖可寫出G(s)?K(s?1?1)(s?2?1)K?10020lgK?L(?)?40db，所以G(s)?10011(s?1)(s?1)?1?2第5頁（共頁）

（2）由于P=0，N=0，Z=0，所以系統(tǒng)穩(wěn)定。（3）可以直接由該漸近對數(shù)幅頻曲線判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。7、106.32zG(Z)=Z[]=s(s?1)(z?1)(z?0.368)?(z)?Y(z)G(z)6.32z??R(z)1?G(z)(z?1)(z?0.368)?6.32z閉環(huán)特征方程Z2+4.952Z+0.368=0Z1=-0.076,Z2=-4.876系統(tǒng)特征方程的根有一個在單位圓外，因此，該離散系統(tǒng)不穩(wěn)定。8、???2x?x2dx0.5x解：相軌跡方程為：???dxx令?dx0?dx0??0x?有?2??0.5x?2x?x?0??x1?0,x2??2?x1?0?x2??2?有二個奇點：,???1?0?x?2?0?x?)?f(x,x|(0,0)?(?2?2x)|(0,0)??2在奇點(0,0)處，?x?)?f(x,x|(0,0)??0.5??x?f?f?????2?x?0.5?x????x?x??x??x?x第6頁（共頁）

密封線（答題不能超出密封裝訂線）??0.5?x??2?x?0解得：?x1,2??0.25?1.39j???x系統(tǒng)在奇點(0,0)處有一對具有負實部的共軛復根，故奇點(0,0)為穩(wěn)定的焦點。在奇點(-2,0)處，?)?f(x,x|(-2,0)?(?2?2x)|(-