自动控制原理试卷及答案

1、自动控制原理考试问题及答案第一，填写空白问题(每个空白1分，共15分)1，反馈控制也称为偏差控制，通过与反馈的差异进行控制。2、复合控制有两种基本形式：前馈复合控制和前馈复合控制。3、G1(s)和G2(s)的两个传递函数并行连接，如果该传递函数是，则G(s)表示为G1(s)和G2(s)。4、典型的二次系统极点分布，如图1所示；无阻尼自然频率、阻尼比，这个系统的特性方程式是，系统的单位阶跃响应曲线为。5、系统的单位冲量响应，系统的传递函数G(s)为。6、开始和结束根轨迹。7、如果最小相位系统的相位频率特性为，则系统的开环传递函数为。8、PI控制器的输入输出关系的时域表达式。其传递函数是引入集成链

2、接可以提高系统的性能。第二，选择题(每个问题2分，共20分)1、负反馈连接后()a、必须能使闭环系统稳定；b、系统动态性能必须提高。c、逐渐减少干扰引起的错误，终于可以完全消除；d，为了提高系统性能，需要调整系统的结构参数。2、以下哪项对提高系统稳定性没有效果():a、开环极点增加；b、在积分链路上添加单位负反馈；c、开环零增加；d，介绍了系列先进校准装置。3，系统特性表达式为时的系统()a，稳定B，单位阶跃响应曲线为单调指数上升；c、临界稳定性；d，右半平面闭环极数。4、系统正常状态错误，说明()a、B型，系统不稳定性；c，输入振幅太大。d，闭环传递函数具有积分链接。5，在以下情况下，必须绘

3、制零轨迹()a，主反馈端口符号为“-”；b、排除其他参数发生变化时；c、非单位反馈系统；d，根轨迹方程式(标准形式)为。6、开环频域性能指标的相位角裕度对应于时域性能指标()。a，过冲b，正常状态错误c，调整时间d，峰值时间7，如图2所示，在开环幅频特性已知的情况下，图中不稳定的系统是()。系统系统系统图2a，系统 B，系统 C，系统 D，都不稳定8、如果最小相位系统存在角度容差，以下说明是正确的()。a，不稳定；b，只有存在振幅裕度时才稳定。c，稳定；d、不能判断相角裕量以确定系统的稳定性。9、如果串行校准设备的传输函数为，则校正设备属于()。a、前置修正b、后置修正c、延迟-前置修正d、无

4、法判断10，在以下串行校正装置的传递函数中，可以提供最大相位导引角：a、b、c、d、构建图3所示电路的动态微分方程，并找到传递函数。图3如图4所示，4，(共20点)系统结构图：图41、编写闭环传递函数表达式；(4点)2、系统要满足条件，请输入：相应参数和；(4点)3、此时找出系统的动态性能指标。(4点)4、查找系统生成的正常状态错误。(4点)5、不要让干扰影响系统输出。(4点)5，(15分钟)单位反馈系统的开环传递函数为：1、使用根轨迹增益Kr(渐近、分离点、与虚拟轴的交点等)绘制系统的根轨迹。(8点)2、确定满足系统的开环增益范围。(7点)如图5所示，6，(共22点)最小相位系统的开环代数幅

5、频特性曲线：1、编写系统的开环传递函数。(8点)2、建立系统的开环频率特性、开环幅频特性和开环时频特性。(3点)3、找出系统的相角裕度。(7点)4、如果系统的稳定性毛利不够大，可以采取什么措施来改善系统的稳定性毛利？(4点)试题的答案第一，填写空白问题(每个问题1分，共15分)1、指定值2、输入；扰乱；扰乱。3，G1(s)G2(s)；4、衰减振动5、6、开环极点；开环零7、8、正常状态性能第二，选择题判断(每个问题2分，共20分)1、D2、A3、C4、A5、D6、A7、B8、C 9、B 10、B构建3，(8分钟)电路的动态微分方程，并找到传递函数。解法：1，建立电路的动态微分方程根据KCL(两

6、点)也就是说(两点)2、查找传递函数微分方程的拉普拉斯变换(两点)传递函数(两点)第1/2页4，(共20分)解决方案：1，(4点)2，(4点)3，(4点)4，(4点)5，(4点)命令：得：5，(共15分)1、绘制管线轨迹(8点)(1)系统具有三个开环极点(起点):0、-3、-3、开环零无(有限端)；(1点)(2)实际轴的轨迹：(-，-3)和(-3，0)；(1点)(3) 3个渐近： (两点)(4)分隔点：例如(2分钟)(5)和假想轴交点：(两点)绘制根轨迹，如右图所示。2，(7分钟)开环增益k和根轨迹增益Kr的关系：得(1分)系统稳定时根轨迹增益Kr的值范围：(2分钟)系统稳定且欠阻尼时根轨迹增

7、益Kr的值范围：(3分钟)系统处于稳定欠阻尼状态时开环增益k的值范围：(1分钟)6，(共22分)解决方案：1，从开环波特图表中可以看出，原始系统有比例环、积分环和惯性环。因此，开环传输必须是以下形式(两点)如图所示，如果位置的纵坐标为40dB(两点)(两点)因此，系统的开环传输(两点)2、建立系统的开环频率特性、开环幅频特性和开环时频特性：开环频率特性(1点)开环幅频特性(1点)开环相位频率特性：(1分钟)3、查找系统的角度公差：振幅交叉频率查找，所以(三点)(两点)(两点)最小相位系统的临界稳定性4，(4点)添加串行高级校准装置，提高系统的可靠性裕度。增加串行滞后校正装置。串行迟滞增加-高级

8、校正装置；开环零增量；添加PI或PD或PID控制器。积分链接加上单位否定反馈。考试问题2第一，填写空白问题(每个空白1分，共15分)1、在水箱水温控制系统中，受控对象为，受控量为。2、自动控制系统具有两种基本控制方法，控制设备和受控对象之间没有反向连接。如果控制装置和受控对象之间不仅存在反向作用，而且存在反向连接：包含速度发电机的电动机速度控制系统属于。3、稳定性是一个控制系统的响应曲线为阻尼振动时对控制系统的最基本要求。确定闭环线性控制系统的稳定性，并在时域分析中使用；用于频域分析。4，传递函数表示初始条件下的线性常数控制系统的百分比。5、开环传输函数的系统设置、开环幅频特性、相位-频率特性

9、。6、频域性能指标与时域性能指标一致，开环频域性能指标的振幅交叉频率与时域性能指标相对应，反映了系统动态过程。第二，选择题(每个问题2分，共20分)1，传递函数的说明无效：()a传递函数仅适用于线性常数系统。b传递函数不仅取决于系统的结构参数，而且给定的输入和扰动会影响传递函数。c传递函数通常是复杂变量s的真正分数。d闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。2、以下哪一项对提高系统精度没有效果()。a，积分链路b增量，系统开环增益k的改进c、差分链路d增加，引入扰动补偿3，高阶系统的支配闭环极点越接近虚拟轴，系统的()。a，准确度越高，b，准确度越低c，响应速度越快，d，响应速度越慢4，如果已知

10、系统的开环传递函数是，则该系统的开环增益是()。a、50 B、25 C、10 D、55，如果系统的根轨迹在原点有两个起点，则表示系统()。a，包含两个理想微分链接b，两个积分链接c，位置误差系数0 D，速度误差系数06、开环频域性能指标的相位角裕度对应于时域性能指标()。a，过冲b，正常状态错误c，调整时间d，峰值时间7、某些已知系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是()a、b、c、d、8、如果系统添加了适当的开环零，则以下说明不正确()。a，可以提高系统的快速性和稳定性。b、提高系统的信噪比；c，弯曲或移动系统的根轨迹到s平面的左侧。d、可以增加系统的稳定性毛利。9、开环日志幅频特性的

11、低频带确定系统的()。a、稳态精度b、稳定性毛利c、抗干扰性能d、快速10，在以下系统中，不稳定的系统是():a、闭环极点系统b、闭环特性方程系统c、阶跃响应系统d、脉冲响应系统3，(8分钟)编写下图所示系统的传递函数(简化结构图，梅森公式都可以)。4、(共20点)设置系统闭环传递功能，尝试：1、超时调整时间单位步长响应，调整时间和峰值时间。(7点)2、和；时间单位步长响应的过冲、调整时间和峰值时间。(7点)3、根据计算结果，讨论了对参数、阶段响应的影响。(6分)5，(共15分钟)单位反馈系统的开环传递函数如下：1、使用根轨迹增益Kr(分离点、与虚拟轴的交点等)绘制系统的根轨迹。(8点)2、系

12、统稳定，欠阻尼状态下，寻找开环增益k的值范围。(7点)6，(22分钟)已知反馈系统的开环传递函数如下：1、使用奈奎斯特标准判断系统的稳定性；(10分)输入2，r (t)=2t 2时，如果系统的正常状态错误为0.25，则询问开环增益k应该具有什么值。(7点)3、找到符合上述要求的系统。(5分)试题2答案第一，填写空白问题(每个问题1分，共20分)1、坦克；水温2、开环控制系统；闭环控制系统；闭环控制系统3、稳定；劳氏标准；奈奎斯特标准4，0；输出拉普拉斯变换；拉普拉斯变换输入5、(或：)6、调整时间；快速第二，选择题判断(每个问题2分，共20分)1、B2、C3、D4、C5、B6、A7、B8、B 9、A 10、d3，(8分钟)编写下图所示系统的传递函数(简化结构图，梅森公