2017自动控制原理期末考试试卷(含答案)

精心整理2017年自动限制原理期末考试卷与答案一、填空题〔每空1分，共20分〕1、对自动限制系统的根本要求可以概括为三个方面，即：稳定性、快速性和精确性。谢谢阅读2、限制系统的输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值称为传递函数。谢谢阅读3、在经典限制理论中，可采纳劳斯判据或：时域分析法或：频域分析法)感谢阅读等方法判定线性限制系统稳定性。4、限制系统的数学模型，取决于系统构造和参数,与外作用及初始条件无关。谢谢阅读5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为)(或：L))，横坐标为lg。感谢阅读6、奈奎斯特稳定判据中，Z=P-R，其中P是指开环传函中具有正实部的极点的个数，Z是指闭环谢谢阅读传函中具有正实部的极点的个数，R指奈氏曲线逆时针方向包围(-1,j0)整圈数。精品文档放心下载7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，ts定义为调整时间。%是超调量。K8、设系统的开环传递函数为，那么其开环幅频特性为sTsTs12K)T)21T)21，12相频特性为)90)。0tg1T)tg1T129、反应限制又称偏差限制，其限制作用是通过给定值与反应量的差值进展的。精品文档放心下载10g(t)10e0.2te0.5tG(s)为105s0.2ss0.5s。、自动限制系统有两种根本限制方式，当限制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称精品文档放心下载为开环限制系统；当限制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为闭环限制系精品文档放心下载统；含有测速发电机的电动机速度限制系统，属于闭环限制系统。精品文档放心下载12、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。13、稳定是对限制系统最根本的要求，假设一个限制系统的响应曲线为衰减振荡，那么该系统稳定。谢谢阅读判定一个闭环线性限制系统是否稳定，在时域分析中采纳劳斯判据；在频域分析中采纳奈奎斯特判据。精品文档放心下载14对应时域性能指感谢阅读c标调整时间ts，它们反映了系统动态过程的快速性精心整理二、(8分)试建立如图3所示电路的动态微分方程，并求传递函数。感谢阅读图3解：1、建立电路的动态微分方程依据KCL有ui(t)uR10(t)(t)u(t)]u(t)C(2分)i00R2即RRC12(t)(t)(RR)u(t)RCiRuR0120122i(t)(2分)2、求传递函数对微分方程进展拉氏变换得RRCsU120(s)(R1R2)U0(s)RCsUR12i(s)RU2i(s)(2分)得传递函数G(s)U(s)RRR(2分)0122U(s)RRRRi121220分〕系统构造图如图4所示：1、写出闭环传递函数(s)C(s)R(s)4分〕20.707,2,试确定相应的参数K和精品文档放心下载n4分〕

图43、求此时系统的动态性能指标,t00s4分〕精心整理4、r(t)2t时，求系统由r(t)产生的稳态误差e4分〕5、确定Gn(s)，使干扰n(t)对系统输出c(t)4分〕KC(s)s2K2分〕(s)nKKs2KsKs2R(s)1nss2s2nK224K42分〕nK22n分〕00e24.3200ts4n42KA2K1K1se2分〕G(s)精品文档放心下载Ks(sK)s(sv1谢谢阅读KK1Ks分〕令：n(s)K11G(s)C(s)ssn0得：GN(s)(s)n(s)sK四、确定最小相位系统的对数幅频特性如图3所示。试求系统的开环传递函数。(16分)谢谢阅读)ω2ω1ω1图3解：从开环伯德图可知，系统具有比例环节、两个积分环节、一个一阶微分环节和一个惯性环节。感谢阅读故其开环传函应有以下形式G(s)1K(s2(112s1)s1)(8分)由图可知：1处的纵坐标为40dB,那么L(1)K40,得K100(2分)精品文档放心下载精心整理又由和=10的幅值分贝数分别为20和0，结合斜率定义，有精品文档放心下载101，解得1rad/s(2分)同理可得(或2121，2100022110000得2100rad/s(2分)故所求系统开环传递函数为s100(1)G(s)10ss(1)100(2分)五、(共15分)确定某单位反应系统的开环传递函数为G(s)Krs(s3)2:1、绘制该系统以根轨迹增益Kr精品文档放心下载〔8分〕2、确定使系统满意01的开环增益K7分〕精品文档放心下载1、绘制根轨迹〔8分〕精心整理(1)系统有有31分〕感谢阅读〔1分〕精品文档放心下载332(3)3条渐近线：3〔2分〕a(4)分别点：120得：d1〔2分〕dd3Krdd342(5)与虚轴交点：D(s)s36s29sK0精品文档放心下载rD(j)303D(j)K0542Krr〔2分〕绘制根轨迹如右图所示。分〕开环增益K与根轨迹增益KrKrK9的关系：G(s)rs(ss22s3得KK9〔1分〕r系统稳定时根轨迹增益Kr的取值范围：Kr54，〔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：4Kr，〔3分〕精心整理系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K的取值范围：49K6〔1分〕22分〕某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线L)如图5所示：感谢阅读01、写出该系统的开环传递函数G(s)8分〕谢谢阅读023分〕精品文档放心下载3、求系统的相角裕度7分〕4、假设系统的稳定裕度不够大，可以采纳什么措施提高系统的稳定裕度？〔4分〕精品文档放心下载解：1、从开环伯德图可知，原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节。精品文档放心下载故其开环传函应有以下形式G(s)K11s(s12s(2分)由图可知：1处的纵坐标为40dB,那么L(1)K40,得K100(2分)谢谢阅读110和2=100〔2分〕故系统的开环传函为G(s)0sss11〔2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：精品文档放心下载开环频率特性G()0j1j1〔1分〕精心整理开环幅频特性A0)100221110100〔1分〕开环相频特性：(s)90tg10.1tg10.01〔1分〕精品文档放心下载03、求系统的相角裕度：求幅值穿越频率，令A0)1002211101001得c31.6rad/s〔3分〕0c)90tg10.1ctg10.01c90tg13.16tg10.316180〔2分〕1800c)1801800〔2分〕对最小相位系统0临界稳定44分〕可以采纳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；谢谢阅读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限制器；在积分环节外加单位负反精品文档放心下载应。六、确定最小相位系统的开环对数幅频特性L0)和串联校正装置的对数幅频特性Lc)如下列图所示，原系统的幅值穿越频率为c24.3rad/s30分〕1、写出原系统的开环传递函数G(s),并求其相角裕度0010分〕2、写出校正装置的传递函数Gc(s)5分〕3、写出校正后的开环传递函数G0(s)Gc(s)，画出校正后系统的开环对数幅频特性LGC)，并用劳斯判15分〕)L0Lc1精心整理解：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。谢谢阅读故其开环传函应有以下形式G(s)0K11s(s12s(2分)由图可知：1处的纵坐标为40dB,那么L(1)K40,得K100(2分)精品文档放心下载110和2=20故原系统的开环传函为G(s)010011s(s1)(s1)1020100sss1)〔2分〕求原系统的相角裕度0：(s)90tg10.1tg10由题知原系统的幅值穿越频率为24.3rad/s感谢阅读c0c)90tg10.1ctg1c208〔1分〕01800c)18020828〔1分〕对最小相位系统280不稳定02、从开环波特图可知，校正装置一个惯性环节、一个微分环节，为滞后校正装置。谢谢阅读故其开环传函应有以下形式Gc11s1s1'3.125s1(s)(5分)/r