自动控制原理期末考试题A卷

A 卷 一、填空题(每空 1 分,共10分)

1、在水箱水温控制系统中,受控对象为 ,被控量为 。

2、对自动控制的性能要求可归纳为___________、快速性与准确性三个方面, 在阶跃响应性能指标中,调节时间体现的就是这三个方面中的______________,而稳态误差体现的就是______________。

3、闭环系统的根轨迹起始于开环传递函数的 ,终止于开环传递函数的 或无穷远。

4、PID 控制器的输入－输出关系的时域表达式就是 ,其相应的传递函数为 。

5、 香农采样定理指出:如采样器的输入信号e(t)具有有限宽带,且有直到ωh 的频率分量,则使信号e(t) 完满地从采样信号e*(t) 中恢复过来的采样周期T 要满足下列条件:________________。

二、选择题(每题 2 分,共10分)

1、设系统的传递函数为G(S)＝

1

5251

2

++s s ,则系统的阻尼比为( )。 A.21 B.1 C.51 D.25

1 2、非单位负反馈系统,其前向通道传递函数为G(S),反馈通道传递函数为H(S),当输入信号为R(S),则从输入端定义的误差E(S)为 ( )

A 、 ()()()E S R S G S =⋅

B 、()()()()E S R S G S H S =⋅⋅

C 、()()()()E S R S G S H S =⋅-

D 、()()()()

E S R S G S H S =-

3、伯德图中的低频段反映了系统的( )。

A.稳态性能

B.动态性能

C.抗高频干扰能力

D.、以上都不就是

4、已知某些系统的开环传递函数如下,属于最小相位系统的就是( )。

A 、

(2)(1)K s s s -+ B 、(1)(5K s s s +-+） C 、2

(1)K s s s +－ D 、(1)

(2)

K s s s -- 5、已知系统的开环传递函数为

100

(0.11)(5)

s s ++,则该系统的开环增益为 ( )。

A 、 100

B 、1000

C 、20

D 、不能确定

三、(6分)系统方框图如图所示,画出其信号流图,并求出传递函数

()

()

C S R S 。

四、(8分)已知反馈系统的开环传递函数为)

6)(3()

1()(2

+++=s s s s K s G 。 1)试确定使系统稳定的K 的取值范围。(4分)

2)若要求系统对于输入r(t)= t 2作用下的静态误差e SS ≤0、5,试确定K 的取值范围。(4分)

五、(14分)已知系统的开环传递函数 )

22()()(2

++=

s s s K s H s G r

1)确定闭环系统根轨迹的出射角。(2分) 2)确定闭环系统的根轨迹与虚轴的交点。(3分) 3)绘制闭环系统的根轨迹图。(6分)

4)从图上确定5.0=ζ时,闭环系统复数极点的位置。(3分) 六 、(14分)某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线

0()

L ω如图所示:

1)、写出该系统的开环传递函数

)

(0s G ;(5分)

2)、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性。(3分) 3)、求系统的相角裕度γ。(3分)

4)、若系统的稳定裕度不够大,可以采用什么措施提高系统的稳定裕度？(3分) 七、(14分)一最小相位系统传递函数的渐近对数幅频曲线如下图所示。 1) 求其传递函数。(3分)

2) 概略绘制系统的奈氏曲线图及用奈氏判据分析该系统的稳定性。(8分) 3) 说明能否直接由该渐近对数幅频曲线判断系统的稳定性。(3分)

八、(14分)设控制系统如图所示,要求:单位斜坡输入时,位置输出稳态误差 rad ,

开环剪切频率 rad/s, 相角裕度 ,幅值裕度 。

设计串联超前校正网络。

九、 (10分)以下(a)、(b)、(c)、(d)四图中的G 曲线与负倒函数曲线的交点为N0,N10,N20,判断各图中N0,N10,N20对应的周期运动就是否稳定。

（a ）

(b)

(c) (d)

A 卷 答案

1.0≤ss e 4.4''≥c ωo 45''≥γdb db h 10)(''≥

一、填空题(每空 1 分,共10分)

1、水箱;水温

2、稳定性;快速性;稳定性与准确性。

3、极点;零点

4、

()

()()()t

p p p i

K de t m t K e t e t dt K T dt τ

=+

+⎰

;

1()(1)

C p i G s K s T s τ=++

5、

2(2)

2πωωω≤

≥s h h

T

二、选择题(每题 2 分,共10分)

A; D; A; B; C;

三、(6分)

解:

………………………………、、(2分)

……………………………、…………、、(４分)

四、(8分)

解:开环传递函数)6)(3()

1()(2+++=

s s s s K s G 特征方程:0)1()6)(3(2=++++s K s s s

………………………………………(2分) 系统稳定的K 取值范围0

由eSS=2*(1/K*)=36/K ≤0、5,72≤K 得:72≤K<81 …………………………………………………………………(4分)

五、(14分)

解1)图中标出开环零极点

S4 1 18 K S3 9 K S2 162- K 9K S1 K2-81K S0

9K