2017自动控制原理期末考试试卷0001.docx

2017年自动控制原理期末考试卷与答案 一、填空题(每空1分，共20分) 1、 对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即： 稳定性、快速性和 准确性。 2、 控制系统的 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。 3、 在经典控制理论中，可采用 劳斯判据(或：时域分析法)、根轨迹法或奈奎斯特判据(或：频域分析 法)等方法判断线性控制系统稳定性。 4、 控制系统的数学模型，取决于系统 结构 和 参数,与外作用及初始条件无关。 5、 线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为 20lg A()(或：L())，横坐标为Jg_。 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 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。 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。 A( ) ! 2 / 2 8设系统的开环传递函数为 K ，则其开环幅频特性为 厲)1 卫2) 1，相 s(T1s 1)(T2s 1) 0 1 1 频特性为()90 tg (T ) tg (I )。 9、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 给定值与反馈量的差值进行的。 10、若某系统的单位脉冲响应为g(t)10e0.2t 10、若某系统的单位脉冲响应为 g(t) 10e0.2t 5e 0.5t，则该系统的传递函数 5 s 0.5s 11、 自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称 为 开环控制系统；当控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 闭环控制系 统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于 闭环控制系统。 12、 根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 13、 稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统 稳定。判断 一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 14、 频域性能指标与时域性能指标有着对应关系， 开环频域性能指标中的幅值越频率 c对应时域性能指 标调整时间ts，它们反映了系统动态过程的快速性 、(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 解：1、建立电路的动态微分方程 根据KCL有 Ui(t) Uo(t) C d[Ui(t) Uo(t)] Uo(t) R1 dt R2 (2 Ri R2C dU°^ (Ri R2)u°(t) dt Ri R2C -dU(t^ R2Ui(t) dt 2、求传递函数 对微分方程进行拉氏变换得 Ri R2CSU 0(s) (Ri R2)U°(s) R1R2CSUMS)RzU^s) (2 分) 得传递函数 )血 RiR2Cs R2 Ui(s) Ri R2Cs Ri R2 (2 分) 、(共20分)系统结构图如图4所示: i、写出闭环传递函数 ⑸鵲表达式；(4 分 2、要使系统满足条件:0.707, n 2,试确定相应的参数K和；(4 2、要使系统满足条件: 3、 求此时系统的动态性能指标 00, ts ；(4分) 4、 r(t) 2t时，求系统由r(t)产生的稳态误差e$s ；( 4 分) 又由 又由 1和=10的幅值分贝数分别为20和0,结合斜率定义，有 5、确定Gn（s），使干扰n（t）对系统输出c（t）无影响。（4分） 3、（4 分）00 e 1 24.3200t 3、（4 分） 00 e 1 2 4.3200 t 4 土 s n 2 2.83 K 4、 （4分） 2 G(s) 1 sK K 1 Kk 1 s(s K ) s(s 1) V 1 s K 1 ess Kk 1.414 5、（4分）令: n(S) C(s) N(S) ^-Gn(s) s =0 (s) 得：Gn (s) s K K (s) C(s) s K R(s) 1 K K s2 K s K s s 2 2 “ n 2 4 K 4 2 n 2 2 0.707 解：1、（ 4 分） 2、（4 分）K 2 n s2 2 nS 四、已知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） 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。 1 故其开环传函应有以下形式K( s 1) 故其开环传函应有以下形式 G(s) 才 (8 分) s2( -s 1) 2 由图可知： 1处的纵坐标为40dB,则L(1) 20lg K 40, 得 K 100 (2 分) 20 0 lg 1 lg10 40,解得 、10 3.16 rad/s (2 分) 或 20lg 或 20lg」 30 , 同理可得 20 (