《自動控制原理》期末復(fù)習(xí)試題及答案10

課程教學(xué)

大綱編號：100102

課程名稱：自動控制原理____________學(xué)分4.5試卷編號：1001名030

考試方式：閉卷考試考試時間:120分鐘滿分分值：100

組卷年月：2000/5組卷教師：審定教師；

一（2分）簡答題

1.某系統(tǒng)的根軌跡均在實軸上，能否認為該系統(tǒng)對單位階躍信號的響應(yīng)無振蕩,

為什么？

2.傳遞函數(shù)的定義是什么?用傳遞函數(shù)求出的微分方程的解是否為全解？

3.系統(tǒng)在跟蹤指令信號時，出現(xiàn)無窮大的穩(wěn)態(tài)誤差,是否可以說該系統(tǒng)是不穩(wěn)定

的，為什么？

-.（15分）判斷題

1.線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，與系統(tǒng)的輸入信號及結(jié)構(gòu)有關(guān)。（）

2.線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性只與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有關(guān)。（）

3.閉環(huán)系統(tǒng)的極點是穩(wěn)定的實極點，則階躍響應(yīng)是無超調(diào)的。（）

4.傳遞函數(shù)中的s是無量綱的。（）

5.幅頻特性相同的系統(tǒng)相頻特性必相同。（）

6.當系統(tǒng)輸入是正弦信號時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出稱之為頻率特性。（）

7.單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性的中頻段決定了系統(tǒng)的動靜態(tài)特性

（）o

8.串聯(lián)滯后校正是利用校正網(wǎng)絡(luò)在高頻段的滯后特性來改善系統(tǒng)的性能的

（）o

9.系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)可以作為系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（）o

10.靜態(tài)速度誤差系數(shù)七反映了系統(tǒng)對速度信號響應(yīng)的速度誤差（）o

三.（6分）

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖所示，求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)必引=翌。

(a)(b)

四.（6分）

運算放大器放大倍數(shù)很大，輸入阻撓很大，輸出阻撓很小，試求如圖示的傳遞函

五.（10分）

一閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖所示：

1.試確定系統(tǒng)的暫態(tài)指標20%、=1.8⑸A=0.05條件下的系統(tǒng)匕戶值。

2.求上述系統(tǒng)的位置誤差系數(shù)kp,速度誤差系數(shù)均，加速度誤差系數(shù)片及響應(yīng)的穩(wěn)

態(tài)誤差.（輸入信號分別為單位階躍，單位斜坡，單位加速度函數(shù)。）

六.（15分）

控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性如圖所示.調(diào)節(jié)器的輸入輸出方程為

0c（t）=20le（t）+*《e（t）dt+Td舞2/式中:7；為積分時間常數(shù),均是微分時間常數(shù)。

1.如果調(diào)節(jié)器沒有積分作用，試求使閉環(huán)系統(tǒng)的阻尼比4時所需的微分時間

常數(shù).

2.如果微分時間常數(shù)二=0216估人試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的積分時間的最小值.

?⑷,⑴J------如布名⑷

-----------------------------------------------5--------------------~

木二10s2+80^+800

七.（10分）

設(shè)具有遲后環(huán)節(jié)的系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=手二，要求繪制k從0f8

s(s+1)

時系統(tǒng)的根軌跡。(設(shè)匯=0.5)

八.(5分)

已知兩個系統(tǒng)的開環(huán)幅相頻率特性曲線如圖所示，其中p為開環(huán)不穩(wěn)定極點的個

數(shù)，/為開環(huán)積分環(huán)節(jié)的個數(shù)，試判斷系統(tǒng)閉環(huán)的穩(wěn)定性。

九.(6分)

若系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G⑸=點7Go(s),式中G。⑸由最小相位環(huán)節(jié)組成.圖(a)和

S

圖(b)分別表示〃=1和口=2的情況。試證：

1.圖⑶中為=k;2.圖(b)中如=灰

十.(15分)

設(shè)未校正系統(tǒng)原有部分的開環(huán)傳遞函數(shù)為G/s)=---------&-----------，試設(shè)計串聯(lián)滯

s(s+\)(G.25s+\)

后校正裝置，使系統(tǒng)滿足下列性能指標，&>5,y>40°g>0.5『。

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

試卷編號：100102030考試方式:閉卷考試滿分分值1方考試時間:120分

鐘

一.（12分）

二.（15分）

FTTFFFFFTF

三（.6分）

1

..1+G...1+G

（a）--------=1b）------1

1+G1-G

四.（6分）

E式s）/:%

/Eds）R2CS+\

五.（10分）

fcl

G（s）=———=

S（S+kT）

1+&-rrs{

S

匹物

=2n=k1T

a%=e%，xlOO%=

=20%g=0.456

3

t?------=1.8秒CD-=3.654

s孫n

故k[=13.4r=0.25

e

kp-pss=°

（2）k卬=4euss=0.25

心=0°0ss=8

六.（15分）

解：

(1)調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)Gc(s)=20。+Tds)

20(l+qs)x40

G(s)G(s)=

c10s2+80s+800

次近800“"㈤-------

10s2+(80+800兀后+800+800

80“+&s)

-s2+(8+80勘后+160

0)^=1602^n=8+8OTd2二0.216秒

(2)有積分作用

&⑸川+直+T9

800fl+—^―+Tds)

1rS

G(S)G(S)

C10s2+80s+800

800“+Trs+兀TVs?)

2

Trs(\0s+80s+800；

22

特征方程式:107>3+8OTrs+80()Trs+80()+m)TrTds=0

3

10Trs+(80,+8007；*k+8(X)7；s+800=0

系統(tǒng)穩(wěn)定的沖要條件Tr>0

(807；+800TrTd；16000Tr>80007；

Td=0.216

252.87；x1600>8000

Tr>0.0198

使系統(tǒng)穩(wěn)定的最小4=0.01Wo

七.(10分)

近似的取e-=1-TS

則1+G⑸H⑸=l-k"

s(s+\)

(s--)

或G(s)=k*-------—k"=tk

s(s+\)

開環(huán)極點：0,-1開環(huán)零點：2用零度根軌跡法

實軸軌跡：[2,+8),[-刈

分離點：d=-0.454.45

與虛軸交點：8=土⑸71=1遲后環(huán)節(jié)對系統(tǒng)穩(wěn)定性不利，遲后越長，影響越嚴重。

A.（5分）

（a）閉環(huán)穩(wěn)定；（b）閉環(huán)不穩(wěn)定。

九.（6分）

(a)20lg—^~=20lgk:%=k

2

fbJ40lg^Y~=20Igk/.<y0=kg=灰

十.(15分)

k=5

未校正0c=2.24s-r=-5.f

1

a)c2=0.52s-

夕alO

校正后：＜y,=