自动控制原理试卷及答案.doc

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1、试题一答案1、给定值2、输入；扰动；3、G1(s)+G2(s)；4、；；；衰减振荡5、；6、开环极点；开环零点7、8、；；稳态性能1、D　　2、A　　3、C　　4、A　　5、D　　6、A　　7、B　　8、C9、B　10、B解：1、建立电路的动态微分方程根据KCL有(2分)即(2分)2、求传递函数对微分方程进行拉氏变换得(2分)得传递函数(2分)解：1、（4分）2、（4分）3、（4分）4、（4分）5、（4分）令：得：五、(共15分)1、绘制根轨迹（8分）(1)系统有有3个开环极点（起点）：0、-3、-3，无开环零点（有限终点）；（1分）(2)实轴上的轨迹：（-∞，-3）及（

2、-3，0）；（1分）(3)3条渐近线：（2分）(4)分离点：得：（2分）(5)与虚轴交点：（2分）绘制根轨迹如右图所示。2、（7分）开环增益K与根轨迹增益Kr的关系：得（1分）系统稳定时根轨迹增益Kr的取值范围：，（2分）系统稳定且为欠阻尼状态时根轨迹增益Kr的取值范围：，（3分）　系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K的取值范围：（1分）六、（共22分）　解：1、从开环波特图可知，原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节。故其开环传函应有以下形式　　(2分)由图可知：处的纵坐标为40dB,则,得(2分)（2分）故系统的开环传函为（2分）2、写出该系统的开环频率特性、开

3、环幅频特性及开环相频特性：开环频率特性（1分）开环幅频特性（1分）开环相频特性：（1分）3、求系统的相角裕度：求幅值穿越频率，令得（3分）（2分）（2分）对最小相位系统临界稳定4、（4分）可以采用以下措施提高系统的稳定裕度：增加串联超前校正装置；增加串联滞后校正装置；增加串联滞后-超前校正装置；增加开环零点；增加PI或PD或PID控制器；在积分环节外加单位负反馈试题二答案一、填空题(每题1分，共20分)1、水箱；水温2、开环控制系统；闭环控制系统；闭环控制系统3、稳定；劳斯判据；奈奎斯特判据4、零；输出拉氏变换；输入拉氏变换5、；(或：)6、调整时间；快速性二、判断选择题

4、(每题2分，共20分)1、B　　2、C　　3、D　　4、C　　5、B　　6、A　　7、B　　8、B9、A　10、D三、(8分)写出下图所示系统的传递函数（结构图化简，梅逊公式均可）。解：传递函数G(s):根据梅逊公式（1分）4条回路:,，无互不接触回路。（2分）特征式：（2分）2条前向通道:；（2分）（1分）四、(共20分)解：系统的闭环传函的标准形式为：，其中1、当时，（4分）当时，（3分）2、当时，（4分）当时，（3分）3、根据计算结果，讨论参数、对阶跃响应的影响。（6分）(1)系统超调只与阻尼系数有关，而与时间常数T无关，增大，超调减小；（2分）(2)当时间常数T一

5、定，阻尼系数增大，调整时间减小，即暂态过程缩短；峰值时间增加，即初始响应速度变慢；（2分）(3)当阻尼系数一定，时间常数T增大，调整时间增加，即暂态过程变长；峰值时间增加，即初始响应速度也变慢。（2分）五、(共15分)(1)系统有有2个开环极点（起点）：0、3，1个开环零点（终点）为：-1；（2分）(2)实轴上的轨迹：（-∞，-1）及（0，3）；（2分）(3)求分离点坐标，得　；（2分）分别对应的根轨迹增益为　(4)求与虚轴的交点系统的闭环特征方程为,即令　,得　（2分）根轨迹如图1所示。图12、求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K的取值范围系统稳定时根轨迹增益Kr的取值

6、范围：，（2分）系统稳定且为欠阻尼状态时根轨迹增益Kr的取值范围：，（3分）　开环增益K与根轨迹增益Kr的关系：（1分）系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K的取值范围：（1分）六、（共22分）　解：1、系统的开环频率特性为　　　　　　（2分）幅频特性：，相频特性：（2分）起点：　　；（1分）终点：　　；（1分），图2曲线位于第3象限与实轴无交点。（1分）开环频率幅相特性图如图2所示。判断稳定性：开环传函无右半平面的极点，则，极坐标图不包围（－1，j0）点，则根据奈氏判据，Z＝P－2N＝0系统稳定。（3分）2、若给定输入r(t)=2t＋2时，要求系统的稳态误差为0.25，求开

7、环增益K：　系统为1型，位置误差系数KP=∞，速度误差系数KV=K，（2分）依题意：，（3分）得　（2分）　　　故满足稳态误差要求的开环传递函数为　　　　　3、满足稳态误差要求系统的相角裕度：令幅频特性：，得，（2分），（1分）相角裕度：（2分）试题三答案一、填空题(每题1分，共20分)1、稳定性(或：稳，平稳性)；准确性(或：稳态精度，精度)2、输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值；；(或：)3、劳斯判据(或：时域分析法)；奈奎斯特判据(或：频域分析法)4、结构；参数5、(或：)；(或：按对数分度)6、开环传函中具