《自动控制原理》A卷答案(电气工程及自动化专业)

1、山东科技大学2007 2008学年第一学期自动控制原理考试试卷( A卷)答案及评分标准题号-一一-二二-三四总得分评卷人审核人得分班级 姓名 学号一、填空题(每空1 分，共15 分)1、 对自动控制系统的基本性能要求可归纳为三个方面，这三个方面是稳快_、准_。2、 对于最小相位系统，开环对数幅频特性的低频区决定了系统的准确性能；中频区决定了系统的快速性能。高频区决定了系统_抗干扰性能。若要求提高系统的响应速度应选择超前校正装置。若要求提高系统抑制噪声的能力应选择滞后校正装置。3、 某反馈控制的特征函数F(s) 1 G(s)H(s) 0.1s)(1 0.5s)则该系统的开环极点-5,(10.2s

2、)(1 5s)-0.2，为闭环极点为 _-10，-2。4、 如下图所示系统的开环放大倍数为100，当输入信号r(t) 4时，系统稳态误差为4/101 ，当输入信号r(t) 4t时，系统稳态误差为 _。5s 40105、系统传递函数G(s) 2，其可控标准型为xx u, y 45 xs2 3s 2231024。可观测标准型动态方程为 xxu,y 0 1 x。135二、选择题(每题3分，共15分)1、若系统(或元件)的某输入 输出的拉氏变换分别为Xj(S),X(S)，对应的传递函数记为G(s)，IS，描述了系统的全部信息;则下列说法是不正确的有(B)A在零初始条件下，G(s)红勺；B G(s)Xi

3、(s)C 若g(t)为单位脉冲响应，则G(s) Lg(t) ； D G(s)反映了系统本身的固有特性。A )。2、 已知系统的状态方程和输出方程为x3 x 2 u,y 2 3 5 x，则系统状态（1 1A .可控，可观 ；B.可控，不可观； C.不可控，可观； D.不可控，不可观13、 非线性系统周期运动如下图，G曲线和 曲线有两个交点1、2,下列说法正确的是N（A）八A、 1对应的周期运动是稳定的，2对应的周期运动是稳定的。Lj *B、 1对应的周期运动是不稳定的，2对应的周期运动是不稳定的。AC、1对应的周期运动是不稳定的，2对应的周期运动是稳定的。D、1对应的周期运动是稳定的，2对应的周

4、期运动是不稳定的。4、 若某系统的Bode图已知，其低频处的幅频特性是一条斜率为-20dB/dec的直线，且当幅值为20dB，相频（0）90，则该系统（B）A 是0型系统，开环放大倍数为10; B 是I型系统，开环放大倍数为10;C 是0型系统，开环放大倍数为.10 ; D 是I型系统，开环放大倍数为.10。5、 已知系统特征方程s4 3s3 3s2 3s 2 0，下列说法正确的是（B ）A .系统稳定。B.系统临界稳定。C.系统不稳定。D.无法判断。三、计算题（每题10分，共40分）1、如下图所示系统，其单位阶跃响应曲线 h（t）所示，试确定参数k及a。解:依题可知h( tp)10.75(3

5、 分)9% s2 as Ks 2 nS（H）分）tP -12 n 0.75(41 分)In 0.09% e L 0.090.76650.76652 1 0.766520.60833(n :5.236弧秒0.75.1 0.608Kn2 5.2362 27.4(2 分)a 2 n 2 0.608 5.236 6.37(5)2 分)52.55 )(61 分)2、系统结构图如下图所示，求系统的闭环传递函数（s）.解（1）:等效变换法：（每步2分）3、采样系统结构如下图所示，其中 K=1，T=1s，1） 求闭环脉冲传递函数（z） o2）判断系统稳定性。解: 1) G(z)(1z1)Z1s2(s 1)20

6、.368z 0.264(4 分)z 1.368z 0.368GO1 G(z)0f8z 0.264 (2 分)z z 0.6322）系统闭环特征方程为：D（z） z2 z 0.632 0（2分）特征根 乙,2 0.5 j 0.618，在单位圆内，系统稳定。（2分）4、系统的动态方程为，x2u，y 2 0x，能否通过状态反馈把系统的极点配0 2置在-10,-10处，若可以，求出实现上述极点配置的反馈矩阵 Ko S b Ab， ranks=2,2 4系统可控，可以通过状态反馈实现极点配置。（3分）Kk1k2，sI (A bK)s1s2 2(k2 1)s 2k1 33 2k1 s 2 2k2(3分)*

7、 2a (s) s 20s100 (2 分)2(k2 1) 20K 51.52k1 3 100Jk2 11（2分）四、绘图题（每题15分，共30 分）1、已知某系统的开环传递函数为 G（s）H（s）s(s 1)(s 2)1）画出以K为参数的闭环系统根轨迹图;2）求出使系统稳定的K值范围。解：开环极点:p10, p21, p32渐近线:60(2 分)a180实轴上的根轨迹:（,2,1,0 ( 2 分)分离点：s1,2dG(s)H(s) 0ds6 1263s1 2 6s 20.4331.577舍(3 分)与虚轴交点：s33s22s(2 分)得：S 1,23 s2 sj26时，有3s20,单位阶跃响应呈阻尼衰减振荡的k值范围为：0 k 6（ 3分）绘图（3 分）2、已知单位反馈系统的开环传递函数为G(s)H(s)5s(0.1s 1)(0.4s 1)，要求:解：1）起点：,G（j0）H（j0）90( 1 分)终点：G(j )H(j )0270( 1 分)与实轴的交点：X 5 ,G j x H(j x) 0.4(4分)概略幅相曲线为：(1分)2) R=0, P=0 Z=0,由奈氏判据可知系统不稳定。(2分)13) h 2.5 ( 2 分)|G(j x)H(j x)|G(j c)H(j c)1 c 3.5( 2 分)(