华南理工大学大二自动化专业自动控制原理试卷及答案3

《自动控制原理》试卷第2页共4页姓名学号姓名学号学院专业座位号(密封线内不答题)……………………密………………封………线……线………_____________________…华南理工大学期中考试《自动控制原理》试卷A注意事项：1.考前请将密封线内各项信息填写清楚；2.所有答案请直接答在试卷上(或答题纸上)；3．考试形式：闭卷；4.本试卷共6大题，满分100分， 考试时间150分钟。题号一二三四五六总分得分评卷人一、（15分）位置控制系统的原理图如图1所示图1其中为外部给定信号;功率放大器的输入与电动机角速度的拉氏变换之比为:;电动机角速度与机械装置在时刻的位移满足下面关系;位置测量元件的输出与机械装置的位移满足下面关系;测速电机的输出与电动机角速度的关系如图2所示(图中直线斜率为)，测速电机输出端电位器的触点在电位器的中心点。图2求出该系统各个环节的传递函数;画出该系统的方框图;若，，，和。求出系统输入到系统输出的传递函数。二、（15分）某控制系统如图3所示。:1)根据对闭环系统极点的影响说明增大对系统稳定性的影响；2)试分析增大对系统单位斜坡响应稳态误差ess的影响；3）利用伯特图说明1）和2）中的结论。图3图3三、（15分）控制系统结构图如图4所示,1)试绘从0→∞时根轨迹的近似图形;2)为何值时系统的阻尼系数ξ小于0.707;3)当时,增大会不会影响闭环系统的超调量?会不会影响过度过程时间?为什么?图4（20分）反馈系统如图5所示，是外部命令，是干扰信号，是系统输出。当外部命令；干扰信号时，当时间趋向无穷大时，系统输出是否会趋向零？在1）中的条件下，要求在稳态时系统输出在[-0.01,0.01]之中，应该选取什么？说明理由。图5五、（20分）系统如图6所示图6其中和是正实数。画出该系统开环传递函数的幅相频率特性的草图并由此判断闭环系统的稳定性。在超前校正和滞后校正这两种控制器设计方案中选择一个适合该反馈系统的控制器设计方案，说明理由。六、（15分）反馈系统如图7所示，图7其中采样开关的采样周期为。1）求出参数的稳定范围；3）当输入信号为阶跃信号时，求出该系统的稳态误差。

2005《自动控制原理》考题A答案一、1）第一个运算放大器的传递函数为；第二个运算放大器的传递函数为；功率放大器的输入到电动机角速度的传递函数为:；电动机角速度到机械装置位移的传递函数为:；电动机角速度到速度反馈信号的传递函数为:；机械装置位移到位移反馈信号的传递函数为:。2）系统方框图为3）该系统的传递函数为。二、1）增大时，系统的根轨迹逐渐向虚轴靠近，最后穿过虚轴进入复平面右半平面。从根轨迹可以看出：当很小时，增大可以提高系统的稳定性；但是大到一定值以后增大会减弱系统稳定性。2）系统跟踪单位斜坡的稳态误差为：增大会提高系统稳态精度。3）系统开环伯特图如图所示（实线），当增大变成虚线。由此可以看出当增大系统系统低频段增益增大，稳态精度提高；稳定裕量减小，稳定性变差。三、1）系统根轨迹如图2）根据根轨迹可知，阻尼系数等于0.707时，闭环系统的极点为,所以根据幅值条件有:。因此，当时，该系统阻尼系数小于0.707。3）该系统是一个典型的二阶系统。当时，系统有一对共軛复极点。这时，系统过渡过程时间是由系统极点的实部决定的。从根轨迹图可知，增大不会影响系统极点的实部，所以增大不会从根本上影响系统的过渡过程时间。四、1）由系统的结构图可知，从躁声到系统输出的传递函数为。当，时，系统稳态输出是一个正弦信号，不会趋于零。2）在上述情况下，系统稳态输出是为。若要求则。五、1）对任意，系统开环传递函数的幅相频率特性总在第二相限，如图，因此，系统开环传递函数的幅相频率特性总是包围两圈，系统总是不稳定。2）因为该系统开环传递函数的相角总是小于，滞后校正装置的相角总是负的，加上滞后校正装置后系统开环传递函数的相角也总是小于，所以滞后校正装置不可能稳定该系统。另一方面，超前校正装置将产生正的相角，使得校正后系统开环传递函数的相角大于，所以对于该系统来说，超前校正装置是一个可行的选择。六、1）连续对象的脉冲响应为：。所以，离散化后的脉冲响应传递函数为，相应闭环系统的脉冲响应传递函数为