西安石油大学自动控制理论期末考试试题

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1、11/2012学年第一学期考试题（卷）■(蚱綠)逛{E-iy+H(<)側迄釤■课程名称自动控制理论I考试性质考试试卷类型A使用班级自0901-0905考试方法闭卷人数150题号—'二三四五六七八九十总成绩成绩is遐Mse奘K-M益郄11鏘卜一举一、简答题（共10题，每小题2分，共计20分）1.请画出一般控制系统的组成框图。2.什么是系统的状态空间描述。3.校正的FI的是什么？4.写出相角裕量的计算公式。5.什么是系统的频率特性。6.写出180°根轨迹的相角方程。7.按控制方式分自动控制系统可以分成哪几种?8.什么是开环系统的极点?9.什么是系统的型别?10.什么是

2、系统的状态转移矩阵?二、计算题（共6题）1.己知二阶系统的阻尼比^<0.707,自然角频率（on$2。请画出满足上述条件的闭环极点的分布区域。（10分）•…订不准作任何标记2，Pleaseterminatetheclosed-looptransferfunctionofthefollowingsystem。(10冷)§)=cs丨G-G2G3P/?Q)i—pG4//l+pp/7+pp.pp.?班级学号姓名装装订线以内3.已知系统的状态空间模型为：A=001-4c=[01]1）画出系统的状态变量模拟图;1)-r<2）试确定一个二维状态观测器，要求观测器极点为-1，-

3、2。（15分）1S"-410CCA011-4rank[SqJ=2系统是可观的，因此存在渐近稳定的状态观测器S2s0lTO00-4,观测器的特征多项式为f(s)=deils!-(A-GC)]=deb希望的状态观测器的特征多项式为f^（s）=（s-A]）（6’一义2）=52+35+2《1=24+^2=3全维状态观测器的方程为A人X2Si=2名2=-10-21-3XIX20[2J-3.B已知系统的状态空间模型为：A=001-4c=[01]1）両出系统的状态变量模拟图:2）试设计状态矩阵K使系统闭环极点配置在（15分）希望的闭环系统的特征多项式为设/Ch］，状态反馈闭环系

4、统的特征多项式为f(s)=det[si-(A-bK)]=s+k-1+f+4)s+Aki+々2<+4=6得，，[4^,+k2=18[k,=2则VK=io3.C判断系统;t=Ar=01*的稳定性。-2_2_解：取正定对称矩阵＜2为二阶单位矩阵，代入方程atp^pa=-q可得f4Pl2=1、Pn-2^12-2^22=°4^22-2p12=1联立求解得PlPi2P2P2254丄2丄238一阶主子式二阶主子式△,+0故户正定，系统在平衡点&=0处大范围渐近稳定。4.设单位负反馈系统的开环传递函数为设计串联滞后校正装置,解得5(54-1)(0.25+1)i两足Kr=Src

5、id/stY{(0c)=40°。Hv=K=S20lg20lg20lgco£or8co<11<69<569>569X69X0.269解得coc-2.8Y=180°-90°-arctgcoc-arctg(Q.leoc)90°-70.3°-15.6°=4.05°

6、(0.1coc)=-6°{-a)T(o'(-6()故选用的串联滞后校正网络为Ts+1.255+1aTs+114.15+14.B己知单位反馈系统传递函数G（5）6(5+1)(0.55+1)幅值裕量fi>l0dBo设计一串联校正网络，使校正后开环增益K=5,相位裕量7*240°解：对于校正前的系统£(69)=<20lg20lg20lg5_co5_co25co<11<69<2o)>269X69X0.569解得co=2.9Y=90°-arctgcoc-arctg(—coe)=-36.4°

7、-arctg(—0)c)-5{)=40°arctg(0c+arctg(—o)c)=45°o)c-0.56coZg(-5°)=tg[arctg(Ta)'c)-arctg(aTco'c)=arctg(Tet)'c)-90(}r=20.4故选用的串联滞后校正网络为G(s)=20As+11805+1201g—x-69,a204^x1eoa20,g^4(Ox<11<69,<269,>2co}=1.32^'(/^)=-178°>-180°满足幅值裕量条件，所以G(s)=G(s)Ge(s)=5

8、20Ay+15(5+l)(0.55+l)1805+14.C设系统开环传递函数为G(s

9、)K5(5