自动控制原理试卷及参考答案

《自动控制理论》试卷（A卷）合用专业年级：级自动化考试形式：开（）、闭（√）卷题号一二三四五六七八总分统分人得分注：学生在答题前，请将密封线内各项内容精确填写清晰，涂改及含糊不清者、试卷作废。得分阅卷人一、填空题（每小题3分，共24分）1、按校正装置在系统中的连接方式，控制系统校正方式可分为串联校正、校正、校正、校正。2、在自动控制理论中，、、是控制系统的三种惯用数学模型。3、在非线性系统中，设线性系统的极点均位于s的左半平面。若采用描述函数法分析系统稳定性时可采用频率稳定判据，判断曲线与否包围曲线，若包围则非线性系统（稳定、不稳定）。4、已知一阶系统的单位阶跃响应调节时间为ts=0.3秒，则该系统的时间常数T=。图1-75、已知某单位负反馈系统的开环传递函数为，则其开环增益为。图1-7图图1-61.26、图1-6所示为某系统阶跃响应曲线，其超调量，峰值时间。7、图1-7所示为某最小相位系统的开环对数幅频曲线，则该系统的开环传递函数。8、已知某稳定系统的闭环传递函数为，则该系统在输入的作用下时，其输出。得分阅卷人二、传递函数。（第1题10分，第2、3题每小题8分，共26分）1、（10分）求图2-1所示系统的。图2-1图2-1－－图2-22、（8分）试求图2-2所示系统的传递函数。图2-2（a）（b）3、已知闭环采样系统的构造图如图2-3（a）（b）得分阅卷人三、判断题（每小题3分，共12分）已知最小相位系统的开环幅相曲线如图3（a~d）所示，试鉴别系统闭环的稳定性。若系统闭环不稳定，拟定其s右半平面的闭环极点个数。图图3（a~d）得分阅卷人四、综合题（第1题14分，第2、3题每小题12分，共38分）1、（14分）已知一系统的构造图如图4-1所示，规定系统在作用下的稳态误差，试拟定满足规定的开环增益K的取值范畴。图4-1图4-12、（12分）设单位负反馈系统的开环传函为，试绘制K由变动的系统闭环根轨迹，并根据根轨迹拟定系统阶跃响应无振荡的K的取值范畴。（绘图时应有简要的环节）3、(12分)系统如图4-3所示（1）试拟定，使干扰n(t)对系统c(t)无影响。（2）试拟定K2值，使系统在满足（1）的条件下含有最佳阻尼比。《自动控制理论》试卷（A卷）评阅原则及考核阐明合用专业年级：级自动化考试形式：开（）、闭（√）卷题号一二三四五六七八总分统分人得分注：学生在答题前，请将密封线内各项内容精确填写清晰，涂改及含糊不清者、试卷作废。得分阅卷人一、填空题（每小题3分，共24分）[三基类][教师答题时间：4分钟]1、开环，闭环，反馈；2、微分方程，传递函数，频率特性；3、，不稳定；4、0.1；5、；6、25%，0.1；7、；8、得分阅卷人二、传递函数。（第1题10分，第2、3题每小题8分，共26分）［三基类］［教师答题时间：15分钟］1、解：（能够选择用梅森公式或构造图化简，办法不限。下面以公式法为例）有三条回路：，（共3分）主余子式为：（共1分）有四条前向通道：代数余子式：（共4分）因此传递函数为（共2分）2、由复阻抗的概念可得，（4分）以及虚短和虚断的概念可得：（2分）整顿得（2分）3、解：（a）（4分）（b）（4分）得分阅卷人三、判断题（每小题3分，共12分）［三基类］［教师答题时间：3分钟］（注：系统不稳定时，稳定性分值为2分，不稳定根个数为1分）(a)不稳定，2个；(b)稳定；(c)稳定；(d)不稳定，2个。得分阅卷人四、综合题（第1题14分，第2、3题每小题12分，共38分）1、［综合型］［教师答题时间：8分钟］解：（1）首先求出系统闭环特性方程为（或写出闭环传递函数也可）（或）（1分）列出其劳斯表以下（若有错误的项，可根据答案内容适宜给分，而不全扣）（4分）（4分）要满足劳斯判据条件，因此应满足不等式（2分）（2分）（1分）即：（1分）（2）（能够采用静态误差系数法或终值定理，下面以静态误差系数法为例）由题得系统开环传递函数为（1（1分）（2分）系统开环增益为，型别为I（2分）（2分）（2分）（2分）（2分）（1分）即，结合稳定条件，可知开环增益的取值范畴为2、［普通综合型］［教师答题时间：10分钟］解：⑴系统的开环零极点分别为：。（1分）⑵表达在坐标轴上如图所示，实轴上的根轨迹区间为（1分）⑶分离点方程为（2分）得分离点。（1分）运用模方程求得时，（）（1分）时，（）（1分）绘制概略根轨迹如图所示。（3分）由根轨迹可知，当开环增益K在和的范畴内时，阶跃响应呈无振荡。（2分）3、［普通综合型］［教师答题时间：8分钟］解：（1）要使n(t)对系统c(t)无影响，则只需使即可。（2分）由构造图可得（2分）（1分）即（1分）（2分）（2）在满足（1（2分）对比二阶原则式可得（2分）（2分）（2分）由题知二阶系统要满足最佳阻尼比即（2分）（1分）（1分）《自动控制理论》试卷（B卷）合用专业年级：级自动化考试形式：开（）、闭（√）卷题号一二三四五六七八总分统分人得分注：学生在答题前，请将密封线内各项内容精确填写清晰，涂改及含糊不清者、试卷作废。得分阅卷人一、填空题（每小题3分，共24分）1、对自动控制系统的三个基本规定是、、j图1-3j图1-3-12、按参据量变化规律可将自动控制系统分为系统、系统和系统。L(ω)0oω0-7dB-85o-95o-180o-95oL(ω)0oω0-7dB-85o-95o-180o-95oφ(ω)图1-54、已知单位负反馈系统的开环传递函数为，则当时，该系统的峰值时间为。对二阶系统而言，工程上有一种最佳阻尼比，这个阻尼比ζ的值为。5、图1-5为某系统的Bode图，要使系统稳定，则ωc必须满足ωx（不大于、等于、不不大于）。从图中可看出，幅值稳定裕量h=dB；相角稳定裕量γ=。图1-76、已知系统的传递函数为，则在单位阶跃作用下该系统的调节时间为。图1-77、图1-7所示闭环离散系统的输出函数为。8、非线性系统普通状况下很难用非线性微分方程解析，只能采用工程近似办法，惯用的三种办法为、、。得分阅卷人二、求传递函数（每小题12分，共24分）1、（12分）求图2-1所示系统的。图2-1图2-1－－ 2、（12分）根据图2-2所示的对数幅频渐进特性曲线，写出对应系统的开环传递函数。图2-2得分阅卷人三、作图题（每小题3分，共18分）设开环系统零、极点在s平面的分布如图3(a~f)所示，试绘制大致根轨迹图。 图3(a~f)阅卷人四、计算题（第1、3题每小题12分，第2题10分，共34分）1、（12分）某系统构造图4-1所示。已知，为单位阶跃输入时，系统的超调量；而当，为单位斜坡输入时，系统的稳态误差。（1）当时，拟定系统的构造参数及；（2）设计使系统在时无稳态误差。2、（10分）设单位负反馈系统的开环传递函数为，，且，试绘制概略幅相曲线并判断闭环系统的稳定性。

3、（12分）已知系统构造图，试求（1）欲消除干扰对的影响，试选择；（2）求输入量为和时系统的稳态误差。《自动控制理论》试卷（B卷）评阅原则及考核阐明合用专业年级：级自动化考试形式：开（）、闭（√）卷题号一二三四五六七八总分统分人得分注：学生在答题前，请将密封线内各项内容精确填写清晰，涂改及含糊不清者、试卷作废。得分阅卷人一、填空题（每小题3分，共24分）[第3、5小题普通综合型，其它为三基类][教师答题时间：3分钟]1、稳，快，准；2、恒值，随动，程序控制；3、稳定，0；4、（或），0.707；5、不大于，7，95o；6、0.3；7、；8、相平面法，描述函数法，逆系统法。得分阅卷人二、传递函数。（每小题12分，共24分）［三基类］［教师答题时间：15分钟］1、解：（能够选择用梅森公式或构造图化简，办法不限。下面以公式法为例）有三条回路：，，（共3分）主余子式为：（共2分）有两条前向通道：（共2分）代数余子式：（共2分）因此传递函数为（共3分）2、（a）（共4分）（b）（共4分）（c）（共4分）得分阅卷人三、作图题（每小题3分，共18分）［三基类］［教师答题时间：5分钟］得分阅卷人四、计算题（第1、3题每小题12分，第2题12分，共34分）1、［综合型］［教师答题时间：8分钟］解：当时，由图得系统的开环传递函数（1分）得，（2分）由题知，时，系统的超调量，（1分）因此有（1分）此系统为I型系统，其静态速度误差系数为（1分）当，时，系统的稳态误差（1分）因此，由得（1分）（2）设计由图知，当时系统的闭环传递函数为（1分）其等效的单位负反馈开环传递函数为（1分）要使系统在时无稳态误差，则系统必须为II型以上系统，（1分）显然，只有取，为II型系统，满足规定。（1分）2、［普通综合型］［教师答题时间：10分钟］解：由可