新吉大20年9月课程考试《自动控制原理》离线作业考核试题

吉林大学网络教育学院

2019-2020学年第二学期期末考试《自动控制原理》大作业

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年月日

作业要求：大作业要求学生手写完成，提供手写文档的清晰扫描图片，并将图片添加到word文档内，最终wod文档上传平台，不允许学生提交其他格式文件（如JPG，RAR等非word文档格式），如有雷同、抄袭成绩按不及格处理。

一综合题 (共3题，总分值30分 )

1. 已知下列系统开环传递函数（参数K，T，T i>0；i=1，2，…，6）：

其系统开环幅相曲线分别如图（1）～（10）所示，试根据奈氏判据判定各系统的闭环稳定性，若系统闭环不稳定，确定其s右半平面的闭环极点数。（10 分）

2. 设单位反馈控制系统的开环传递函数

要求：

(1) 画出准确根轨迹(至少校验三点)；

(2) 确定系统的临界稳定开环增益Kｃ；

(3) 确定与系统临界阻尼比相应的开环增益K。

（10 分）

3. 试用等倾线法证明

相轨迹中有两条过原点直线，其斜率分别为微分方程的两个特征根。（10 分）

二作图题 (共6题，总分值60分 )

4. 已知单位反馈控制系统开环传递函数如下，试概略画出相应的闭环根轨迹图(要求算出起始角θpi)：

（10 分）

答：

（1）

（2）

5. 设二阶控制系统的单位阶跃响应曲线如图所示。如果该系统为单位反馈控制系统，试确定其开环传递函数。

（10 分）

答：由图所示可知,该系统为欠阻尼二阶系统,从图中直接得出：σ％=30％,tp=0.1s得到：

解得：所以,开环传递函数为：

6. 试绘制的相轨迹（T>0，M>0）。（10 分）

答：

7. 设热水电加热器如图所示。为了保持希望的温度，由温度开关接通或断开电加热器的电源。在使用热水时，水箱中流出热水并补充冷水。试说明系统工作原理并画出系统原理方框图。

（10 分）

8. 已知开环零、极点分布如图所示，试概略绘出相应的闭环根轨迹图。

（10 分）

答：

9. 液位自动控制系统原理图如图所示。在任何情况下，希望液面高度c维持不变，试说明系统工作原理，并画出系统原理方框图。

（10 分）

三计算题 (共2题，总分值10分 )

10. 由运算放大器组成的控制系统模拟电路如下图所示，试求闭环传递函数U o(s)/U i(s)。

（5 分）答：

11. 已知控制系统结构图如下图所示。试写出系统在输入r(t)、扰动n(t) 分别作用下输出C(s)的表达式，以及系统在输入r(t)、扰动n(t)同时作用下输出C(s)的表达式。

（5 分）