《自動(dòng)控制原理》期末復(fù)習(xí)試題及答案14

課程教學(xué)

大綱編號(hào)：100102

課程名稱：自動(dòng)控制原理_________學(xué)分4.5試卷編號(hào)：1001名008

考試方式：閉卷考試考試時(shí)間:120分鐘滿分分值：100

組卷年月：2000/5組卷教師：審定教師；

--選擇題(10分)：

1.若某系統(tǒng)的Bode圖己知，其低頻處的幅頻特性是一條斜率為-20dWdec的直線，

且當(dāng)?=1時(shí)幅值為20dB,相頻奴0)-—90°,則該系統(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)為加；(5)有一個(gè)積分環(huán)節(jié)。

2.在下列系統(tǒng)中，屬于線性系統(tǒng)的有()

(1)x0(t)=axf(t)；(2)x0(z)+4x0(r)+2x0(r)=xf.(z)；

(3)2戊o(，)+3￡oQ)+4ao(z)=5XjQ)；(4)x0(r)+x0(r)x0(/)+x^(r)=x,(/)；

3.若系統(tǒng)(或元件)的某輸入輸出的拉氏變換分別為為"),/($),對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)

記為G(s),則()

(1)在零出始條件下，as)=§R；

匕⑸

(2)不管出始條件是否為零均成立：

Xj⑸

(3)若g⑴為單位脈沖響應(yīng)，則G(s)=L[g(t)]；

(4)G⑸反映了系統(tǒng)本身的固有特性；

(5)因?yàn)镚⑸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)為一筌—,則系統(tǒng)()

5+45+4

(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((s)>0的條件下，「cos創(chuàng)e"力=()

co(D~

(1)Q)29⑶(4)

7+COS+“S2+CD2

二.判斷題（10分）:

1.單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為弊主如果k充分大系統(tǒng)就不穩(wěn)定;

52（75+1）

（）；

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)kY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（）o

6.為了使系統(tǒng)的過度過程比較平穩(wěn)，要求系統(tǒng)具有大于30。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)式的階次分別為心機(jī)，則對(duì)數(shù)幅頻特性

高頻段的斜率為（〃-m）（-20）而/dec,（）;對(duì)數(shù)相頻特性@->8時(shí)相角一定

-^（n-/n）（-90s）（）；

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（）0

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)也。

R（s）

x{=r-c7]X2=kxx-x2

x=

3x2-kHcT2C-\-C=k2x3

四.計(jì)算題（15分）：

某系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖所示，圖中放大器參數(shù)的=4,電動(dòng)機(jī)參數(shù)砥=1,7；,,=0.1

秒，7；=0.01秒,

（1）求系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)及其b%,八和%;

（2）如要求穩(wěn)態(tài)誤差小于或等于5%（e.W5%）,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（15分）:

設(shè)單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為。（S）=1----->$+%-------，試證明系

s+qs+…….％$+%

統(tǒng)在單位斜坡函數(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（10分）：

己知閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程為/（5+〃）+以5+1）=0,畫出。=5時(shí)的根軌跡，當(dāng)

k=12時(shí)，已知一個(gè)閉環(huán)極點(diǎn)為一2,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（10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（6分）：

已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G（s）”（s）的奈奎斯特曲線如圖所示，它們的開環(huán)傳遞

函數(shù)分別為：⑷G(s)”(s)=——奎斯特穩(wěn)

s~(Ts+1)

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（15分）：

已知單位反饋控制系統(tǒng)，原有的開環(huán)傳遞函數(shù)GJs）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G<s）的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如圖（b）（c）所示。要求：

（1）寫出每種校正方案的開環(huán)傳遞函數(shù)G（s）；

（2）試比較這兩種校正方案對(duì)系統(tǒng)性能的影響（計(jì)算（及）

（3）試畫出兩種校正方案G（s）的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線。

520Ml/s)

課程名稱：自動(dòng)控制原理學(xué)分4.5教學(xué)大綱編號(hào)：100102

試卷編號(hào)：100102008考試方式:閉卷考試滿分分值100考試時(shí)間:120分鐘

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)o3(1),(3),(4)。4.(2),(4)5.(2)

二.判斷題(10分)：

(每題1分)l.F.2.F.3.T.4.F.5.F6,T.7.T.F.8.T.9.F.

三.計(jì)算題(5分)：

CG)=____________K、K?

R(s)一((S+1)(4S+1+K20)+&勺

四.計(jì)算題(15分):

3電44000

G(s)

22

TmT(ls+7；S+10.0011+o.lS+ls+100S+1000

4000Keo：

①(s)=

$2+100S+500052+2Ms+叱

叱=5000,2物〃=100,K=4/5,以=70.7,=0.707

⑴c(t)=k1——f,e一「sintozr+ft)

=0.8[1-V2^-50/sin(50r+45°)]

b%=e8Gxi00%=4.3%,4—=0.065

「S肛

%=1/5=0.2

(2)要減小需改變放大器放大倍數(shù)K.,

/.1=——-——<0.05,KK>19

1+KpK,/(I

^LKK=20則長〃=20,GGv)=--——

p'dfPs2\1005?1000

~、20000

①(s)=—;---------------------

52+1005+21000

21000,2物“=100,0“=145,4=0.34

區(qū),％=32%,r?0.065

K?

五.計(jì)算題(15分)：

證明：方法一：,.?〃($)=1

G(s)

...①(S)=

1+G(s)

①⑻%S+〃〃

故G(s)=1

1-0(5)s"++....+%.2s

63+%

/(s"-?+....+〃“_2)

由開環(huán)傳函G(s)表達(dá)式可知，系統(tǒng)為二型系統(tǒng)，因此降=8,單位斜坡輸入時(shí)

穩(wěn)態(tài)誤差為零。

方法二：E(s)=R(s)-C(s)

口一中(s)]/?(s)

=丁+4尸+……a"R⑸

nni

s+als-+……%s+a“

當(dāng)R(s)=l/$2時(shí)

s"+qs”1+...2s21

limsE(s)=lim5

5->0s-^On2

s+%s"T+...an_]s+ans

=lims""-2=o

?ioan

六.計(jì)算作圖題(10分):

解

G(s)“⑸=，s+?

s~(s+5)

漸進(jìn)線-％=-2色=±90°

K=[2時(shí)5]=-2W#s23=--1±

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（10分）:

10.2jco+\

G(jco)=

20.1j6?+l

八.簡答題(6分)：

(a)不穩(wěn)；

(b)穩(wěn)。

九.計(jì)算作圖題(15分)：

解：

(,=20

%=2r/s

第1種