自動控制理論2012年10月自考題及答案

自動控制理論（二）試題（2012年10月）一、單項選擇題（本大題共15小題，每小題2分，共30分）線性定常系統傳遞函數的變換基礎是（B）A.齊次變換B.拉氏變換C.富里哀變換D.Z變換在電氣環(huán)節(jié)中，可直接在復域中推導出傳遞函數的概念是（C）A.反饋B.負載效應C.復阻抗D.等效變換不同的物理系統，若可以用同一個方框圖表示，那么它們的（D）A.元件個數相同B.環(huán)節(jié)數相同仁輸入與輸出的變量相同D.數學模型相同設某函數威）的數學表達式為x（t）=[0，t〈°，式中為常數，則x（t）是（B）幅,t>°°A.單位階躍函數B.階躍函數C.比例系數D.常系數通常定義當t，s以后，系統的響應曲線不超出穩(wěn)態(tài)值的范圍是（D）A.±1%或±3%B.±1%或±4%C.±3%或±4%D.±2%或±5%若要改善系統的動態(tài)性能，可以增加（A）A.微分環(huán)節(jié)B.積分環(huán)節(jié)C.振蕩環(huán)節(jié)D.慣性環(huán)節(jié)當輸入信號為階躍、拋物線函數的組合時，為了使穩(wěn)態(tài)誤差為某值或等于零，系統開環(huán)傳遞函數中的積分環(huán)節(jié)數N至少應為（C）NN0B.NN1C.NN2D.NN3設開環(huán)系統傳遞函數為G（s）=05，則其頻率特性的奈氏圖與負實軸交點的頻率值3=（A）s（1°s+1）（°.1s+1）A.°.1rad/sB.°.5rad/sC.1rad/sD.1°rad/s9.設某開環(huán)系統的傳遞函數為G(s)=4(1°s+1)，其頻率特性的相位移9(?)=(D)s2(s+1)A.-9°°+tg-13-tg-11°3-9°°+tg-13+tg-11°3-18°°-tg-11°3+tg-13D.-18°°+tg-11°3-tg-131°.設II型系統開環(huán)幅相頻率特性為G（沁）=一W—，則其對數幅頻漸近特性與3軸交點頻率為（C）（加2（1+j°.1?）A.°.°1rad/sB.°.1rad/sC.1rad/sD.1°rad/s°型系統對數幅頻特性的低頻段漸近線斜率為（D）A.-6°dB/decB.-4°dB/decC.-2°dB/decD.°dB/dec系統的根軌跡關于（C）A.虛軸對稱B.原點對稱C.實軸對稱D.漸近線對稱計算根軌跡入射角的公式為（C）A。=±18°。-乳2°B"=±18（T+乳+￡P.A.-9°°+tg-13-tg-11°3-9°°+tg-13+tg-11°3i=1j=1i=1j=1C.0=±18°。-虹a.+￡P.D.0=±18°。+虹a-￡P.i=1j=1i=1j=1PD控制器具有的相位特征是(A)A.超前B.滯后A.超前B.滯后C.滯后-超前D.超前一滯后15.設系統*=-2:"0u,>』山’則（D）A.狀態(tài)可控可觀測B.狀態(tài)可控但不可觀測C.狀態(tài)不可控且不可觀測D.狀態(tài)不可控但可觀測二、填空題(本大題共10小題，每小題1分，共10分)常規(guī)控制器中比較元件的作用是發(fā)出偏差信號，表達式為e=r-y。傳遞函數的零、極點及傳遞系數決定了系統的靜態(tài)性能和動態(tài)性能。二階系統的阻尼比E在-1<E<0范圍時，響應曲線為振蕩發(fā)散的。在單位階躍輸入信號作用下，I型系統的穩(wěn)態(tài)誤差ess=^。當3從0變化到8時，慣性環(huán)節(jié)頻率特性的極坐標圖為第^象限的半圓。如果系統的開環(huán)傳遞函數在右半s平面上沒有極點和零點，則稱為最小相位傳遞函數。在某負反饋控制系統中，系統的前向傳遞函數G(s)=次面，反饋傳遞函數H(s)=1+Ks，那么閉環(huán)系統臨界穩(wěn)定的Kn值為^_。設某負反饋系統的開環(huán)傳遞函數為G(s)H(s)=-^—，則實軸上的根軌跡為［-9,0］。s3(s+9)閉環(huán)頻域指標有帶寬頻率3b、諧振頻率3,和諧振峰值Mr等。對單輸入單輸出系統的狀態(tài)空間描述可轉換為傳遞函數描述。三、名詞解釋題(本大題共4小題，每小題3分，共12分)前饋一一反饋復合控制系統在反饋控制系統的基礎上，增加了對擾動前饋補償作用的控制系統。穩(wěn)態(tài)加速度誤差系數KaK=lims2G(s)H(s)ST0式中G(s)H(s)——系統的開環(huán)傳遞函數S——運算子28.控制系統的BIBO穩(wěn)定性BIBO穩(wěn)定是指當系統受到外部的有界輸入時，輸出也是有界的，稱為有界輸入有界輸出的穩(wěn)定性。根軌跡的幅值條件kH|s+zj根軌跡上的點所應滿足的條件，即G(s)H(s)|=鏟=1s+Zjj=0Id四、簡答題(本大題共4小題，每小題5分，共20分)試舉出二個程序控制系統的例子。s+Zjj=0(1)機械加工的數控機床。(2)發(fā)電機開機過程控制。傳遞函數的概念適用于什么樣的控制系統？傳遞函數只適用于單輸入單輸出的線性定常系統。設系統的開環(huán)傳遞函數為G°(s)=s(0$+1：(10+口，試求系統的開環(huán)對數幅頻特性高頻段(3—8)漸近線的斜率。解：n=3,m=0高頻段漸近線斜率：-(n-m)20dB/dec=-60dB/dec線性系統非齊次狀態(tài)方程的解包含哪幾個部分?每個部分表示什么含義？....-...，，、?.....線性系統非齊次狀態(tài)方程x=Ax(t)+Bu()的解包含兩部分：X(t)=O(t)x(t)+j'8(t-T)Bu(T)dT'0一部分是初始狀態(tài)x(0)的轉移項①(t)x(t0),另一部分是輸入信號u(t)有關的項，是u(t)控制運動軌跡。五、計算題(本大題共3小題，第34小題8分，第35、36小題各10分，共28分)34.設控制系統的開環(huán)傳遞函數為G(s)=貝，試用調整增益的方法，使相位裕量達到45°。s(0.25s+1)(0.05s+1)⑴未校正時Y(3)=190(2)為使y(3)=450,調整增益使中(3)=-1800+450=-135。，3=30=23,幅值8.5dB(3)20lgK=-8.5,K=0.37635.設開環(huán)傳遞函數為G(s)H(s)=，試應用勞斯數據s(s+4)(s2+4s+20)求根軌跡與虛軸的交點及對應的K值。解：1+G(s)H(.)=1+s(占+4)(占2+4占+20)=0s4+8s3+36s2+80s+K=0S41s3(8)s226s1(260-k)/26s0k26s2+K=0^260-K=0〔26JK=260]<?=±「1036(80)

kk(本行同除以8)36.設控制系統的方塊圖如題36圖所示，已知輸入信號為r(t)=2(t)+3t，求系統的穩(wěn)態(tài)誤差％。(1)控制系統的開環(huán)傳遞函數T汕十1