西南交大2013自動控制原理A作業(yè)

1、自動控制原理A第1次作業(yè)（注意：若有主觀題目，請按照題目，離線完成，完成后紙質(zhì)上交學(xué)習(xí)中心，記錄成績。在線只需提交客觀題答案。)本次作業(yè)是本門課程本學(xué)期的第1次作業(yè)，注釋如下：?-?3?Yo?3?一、不定項(xiàng)選擇題(有不定個(gè)選項(xiàng)正確，共2道小題)1. 自動控制的基本控制方式包括: 不選全或者選錯(cuò)，不算完成(A)開環(huán)控制(B)閉環(huán)控制 (C)復(fù)合控制 (D)手動控制正確答案：A B C解答參考：2. 以下不屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是: 不選全或者選錯(cuò)，不算完成(A)采用了反饋(B)系統(tǒng)的響應(yīng)對擾動不敏感(C)構(gòu)造簡單(D)存在穩(wěn)定性問題正確答案：C解答參考：（注意：若有主觀題目，請按照題目，離線完成

2、，完成后紙質(zhì)上交學(xué)習(xí)中心，記錄成績。在線只需提交客觀題答案。)三、主觀題(共3道小題)3.對控制系統(tǒng)的基本要求主要包括 、 和 。參考答案：穩(wěn) 準(zhǔn) 快4.簡述反饋控制系統(tǒng)的工作原理。參考答案：反饋控制系統(tǒng)的工作原理是：反饋控制系統(tǒng)利用反饋將系統(tǒng)的輸出量通過測量元件返回到輸入端，與給定輸入相比較得到偏差信號。偏差信號經(jīng)過控制器產(chǎn)生控制作用，控制作用使得偏差減少或消除，保證系統(tǒng)的輸出量按給定輸入的要求變化。5. 直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)如下圖，簡述其工作原理，并說明系統(tǒng)中的輸入量、輸出量、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測量元件以及該系統(tǒng)采用何種控制方式？參考答案： 工作原理：輸入端輸入期望的轉(zhuǎn)臺速度（實(shí)際上是設(shè)

3、置一定的電壓），實(shí)際的轉(zhuǎn)臺速度通過轉(zhuǎn)速計(jì)（測量元件）轉(zhuǎn)換成與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速成比例的電壓信號返回輸入端與設(shè)置的電壓相比較。若存在偏差電壓，則該電壓經(jīng)直流放大器放大后，送入直流電機(jī)中，使直流電機(jī)控制轉(zhuǎn)臺的速度朝偏差減小的方向變化，從而使轉(zhuǎn)臺速度盡快恢復(fù)到期望值。輸入量： 轉(zhuǎn)臺期望的轉(zhuǎn)速輸出量： 轉(zhuǎn)臺實(shí)際的轉(zhuǎn)速測量元件： 轉(zhuǎn)速計(jì)控制器： 直流放大器執(zhí)行機(jī)構(gòu)： 直流電機(jī)被控對象： 轉(zhuǎn)臺該轉(zhuǎn)臺速度控制系統(tǒng)采用了反饋(閉環(huán))控制方式。 .自動控制原理A第2次作業(yè)（注意：若有主觀題目，請按照題目，離線完成，完成后紙質(zhì)上交學(xué)習(xí)中心，記錄成績。在線只需提交客觀題答案。)本次作業(yè)是本門課程本學(xué)期的第2次作業(yè)，注釋如下：

4、?-?3?t?t?Yo?3?一、不定項(xiàng)選擇題(有不定個(gè)選項(xiàng)正確，共2道小題)1. 在經(jīng)典控制理論中，常用的數(shù)學(xué)模型包括： 不選全或者選錯(cuò)，不算完成(A)微分方程(B) 傳遞函數(shù)(C)結(jié)構(gòu)圖(D)頻率特性函數(shù)正確答案：A B C D解答參考：2. 下列對傳遞函數(shù)描述正確的是： 不選全或者選錯(cuò)，不算完成(A)它是頻率域中的數(shù)學(xué)模型，包含了系統(tǒng)有關(guān)動態(tài)性能的信息。(B)它是在零初始條件下得到的。(C)它反映了輸入量與輸出量之間的關(guān)系。(D)物理結(jié)構(gòu)不同的系統(tǒng)，可能有相同的傳遞函數(shù)。正確答案：A B C D解答參考：（注意：若有主觀題目，請按照題目，離線完成，完成后紙質(zhì)上交學(xué)習(xí)中心，記錄成績。在線只需

5、提交客觀題答案。)三、主觀題(共4道小題)3. 線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)定義為： 。參考答案：在零初始條件下，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比。4. 系統(tǒng)的方框圖如下圖所示，計(jì)算傳遞函數(shù)Y(s)/R(s)。 參考答案：5. 假設(shè)下圖中所示的運(yùn)算放大器是理想的，各個(gè)參數(shù)取值為C=1F，R1=167k，R2=240k，R3=1k， R4=100k，試計(jì)算運(yùn)算放大器電路的傳遞函數(shù)G(s)=Vo(s)/V(s)。參考答案：6. 假設(shè)以下兩個(gè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)分別為：試寫出上述系統(tǒng)的微分方程（初始條件為零）。參考答案：自動控制原理A第3次作業(yè)（注意：若有主觀題目，請按照題目，離線完成，完成后紙質(zhì)上交

6、學(xué)習(xí)中心，記錄成績。在線只需提交客觀題答案。)本次作業(yè)是本門課程本學(xué)期的第3次作業(yè)，注釋如下：?-?3y?y?Yo?3?一、不定項(xiàng)選擇題(有不定個(gè)選項(xiàng)正確，共2道小題)1. 根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)選擇情況，系統(tǒng)動態(tài)過程可以表現(xiàn)為： 不選全或者選錯(cuò)，不算完成(A)衰減(B)發(fā)散(C)等幅振蕩 (D)保持正確答案：A B C解答參考：2. 可以降低系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的方法有： 不選全或者選錯(cuò)，不算完成(A)增大系統(tǒng)開環(huán)總增益(B)增加系統(tǒng)前向通路中積分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)(C)降低系統(tǒng)開環(huán)總增益(D)減少系統(tǒng)前向通路中積分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)正確答案：A B解答參考：（注意：若有主觀題目，請按照題目，離線完成，完成后紙質(zhì)上交學(xué)

7、習(xí)中心，記錄成績。在線只需提交客觀題答案。)三、主觀題(共5道小題)3.單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算公式為 。參考答案：4.線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是，系統(tǒng)的所有 都具有負(fù)實(shí)部,即都位于S平面的左半部。參考答案：特征根(閉環(huán)極點(diǎn))5. 設(shè)某控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖E1.1所示，試計(jì)算該系統(tǒng)的暫態(tài)性能：超調(diào)量%，峰值時(shí)間Tp，上升時(shí)間 Tr和調(diào)整時(shí)間Ts。參考答案： 6. 單位反饋系統(tǒng)如圖E2所示，受控對象傳遞函數(shù)為：試確定系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)和斜坡響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差。參考答案：7. 某系統(tǒng)的特征方程為試確定使該系統(tǒng)穩(wěn)定的K 的取值范圍。參考答案：自動控制原理A第4次作業(yè)（注意：若有主觀題目，請按

8、照題目，離線完成，完成后紙質(zhì)上交學(xué)習(xí)中心，記錄成績。在線只需提交客觀題答案。)本次作業(yè)是本門課程本學(xué)期的第4次作業(yè)，注釋如下：?-?3?o?Yo?3?一、不定項(xiàng)選擇題(有不定個(gè)選項(xiàng)正確，共3道小題)1. 以下關(guān)于控制系統(tǒng)根軌跡法描述正確的是： 不選全或者選錯(cuò)，不算完成(A)根軌跡法是求解閉環(huán)系統(tǒng)特征方程根的一種圖式法。(B)在已知系統(tǒng)開環(huán)零、極點(diǎn)在s平面分布的情況下，繪制系統(tǒng)閉環(huán)極點(diǎn)在s平面隨某一參數(shù)變化時(shí)的運(yùn)動軌跡。(C)繪制根軌跡時(shí)，凡是滿足幅值條件的點(diǎn)都在根軌跡上。(D)根軌跡起始于系統(tǒng)開環(huán)極點(diǎn)終止于系統(tǒng)開環(huán)零點(diǎn)。正確答案：A B D解答參考：2. 以下關(guān)于控制系統(tǒng)根軌跡法描述錯(cuò)誤的是：

9、 不選全或者選錯(cuò)，不算完成(A)根軌跡法的分支數(shù)與開環(huán)有限零點(diǎn)數(shù)m和開環(huán)有限極點(diǎn)數(shù)n中的大者相等。(B)當(dāng)開環(huán)有限零點(diǎn)數(shù)m小于開環(huán)有限極點(diǎn)數(shù)n時(shí)，有n-m條根軌跡分支終止于無窮遠(yuǎn)處。(C)實(shí)軸上某區(qū)域，若其右側(cè)開環(huán)實(shí)數(shù)零、極點(diǎn)個(gè)數(shù)之和為偶數(shù)，則該區(qū)域具有根軌跡。(D)一部分根軌跡分支向右移動則必定有一部分根軌跡分支向左移動。正確答案：C解答參考：3. 控制系統(tǒng)頻率特性的圖示表示方式有： 不選全或者選錯(cuò)，不算完成(A)根軌跡圖(B)Bode圖(C)Nyquist圖(D)信號流圖正確答案：B C解答參考：（注意：若有主觀題目，請按照題目，離線完成，完成后紙質(zhì)上交學(xué)習(xí)中心，記錄成績。在線只需提交客觀

10、題答案。)三、主觀題(共7道小題)4.在控制系統(tǒng)中，除根軌跡增益K*以外，系統(tǒng)其它參數(shù)變化時(shí)的根軌跡稱為 。參考答案：廣義根軌跡5. 已知某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：(1) 確定實(shí)軸上的根軌跡； (2) 確定根軌跡的分離點(diǎn)； (3) 確定根軌跡的漸近線； (4) 求系統(tǒng)臨界穩(wěn)定的K*值； (5) 在下圖中繪制系統(tǒng)的根軌跡。參考答案： 6.是依據(jù)開環(huán)頻率特性來判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的一種準(zhǔn)則，其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是復(fù)變換數(shù)中的幅角原理。參考答案：奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)7. 開環(huán)頻率特性的幅值等于所對應(yīng)得頻率稱為；在開環(huán)頻率特性的相角等于-180度的角頻率上，開環(huán)頻率特性的幅值的倒數(shù)稱為系統(tǒng)的。參考答案：截止頻率（或幅穿頻率） 幅值裕度8. 某控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：試在下圖中繪制該系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的對數(shù)幅頻特性曲線。參考答案：9. 某條件穩(wěn)定的系統(tǒng)的極坐標(biāo)圖如下圖所示。(1) 已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)在s右半平面上無極點(diǎn)，試判斷閉環(huán)系統(tǒng)是否穩(wěn)定；(2) 當(dāng)圖中圓點(diǎn)處表示-1時(shí)，請判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定。參考答案： (1) P=0, N=2， Z=N+P=2，系統(tǒng)不穩(wěn)定，閉環(huán)在右半平面中有2個(gè)特征根。(