大學(xué)《自動(dòng)控制原理》試題及答案(十九)

大學(xué)《自動(dòng)控制原理》試題及答案一.選擇題（每題2分，共20分）對(duì)于一階、二階系統(tǒng)來說，系統(tǒng)特征方程的系數(shù)都是正數(shù)是系統(tǒng)穩(wěn)定( A.充分條件 B.必要條件C.充分必要條件 D.以上都不是開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=,

KS3(S4)

則實(shí)軸上的根軌跡( )A.［－4,∞］ B.［－4,0］C.(－∞,－4) D.［0,∞］c進(jìn)行串聯(lián)滯后校正后，校正前的穿越頻率ω與校正后的穿越頻率的關(guān)系，通常是cc( )cA.ω=cc

ω>ccc

ω<ccc

ω與無關(guān)cccPID控制規(guī)律控制規(guī)律的英文縮寫( )比例與微分 B.比例與積分C.積分與微分 D.比例、積分與微5.比例環(huán)節(jié)的頻率特性相位移θ(ω)=( )A.90° B.－90° C.0° D.－180°用頻域法分析控制系統(tǒng)時(shí)，最常用的典型輸入信號(hào)( )A.脈沖函數(shù) B.斜坡函數(shù) C.階躍函數(shù) D.正弦函7.由電子線路構(gòu)成的控制器如圖，它( )A.超前校正裝置B.滯后校正裝置C.滯后—超前校正裝置D.超前—滯后校正裝置r 控制系統(tǒng)的上升時(shí)間t、調(diào)整時(shí)間t等反映出系統(tǒng)( A.相對(duì)穩(wěn)定性 B.r C.快速性 D.平穩(wěn)性Ⅱ型系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性的低頻段漸近線斜率( A.-60(dB/dec) B.-40(dB/dec)C.-20(dB/dec) D.0(dB/dec)下列頻域性能指標(biāo)中，反映閉環(huán)頻域性能指標(biāo)的( A.諧振峰值Mr B.相位裕量γC.增益裕量Kg D.剪切頻率ωc二.判斷題（每題2分，10分）二階系統(tǒng)在單位階躍信號(hào)作用下當(dāng) 0時(shí)輸出為1coswn

t ( )系統(tǒng)的特征方程為s

3s3

s

3s10則該系統(tǒng)穩(wěn)定 ( )典型慣性環(huán)節(jié)相頻特性(w)900 ( )單位負(fù)反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)G(s) 3 的幅值裕量為2.5DB( )s(0.01s20.04s閉環(huán)采樣系統(tǒng)的極點(diǎn)為PK

.當(dāng)0PK

1時(shí)該系統(tǒng)瞬態(tài)分量收斂 ( )三.簡(jiǎn)答題（17分）分）分）分）10z四.試求F(z)=(z1)(z2)Z（13分）五.求圖所示RC網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。設(shè)ui(t)為輸入，uo(t)為輸出。（13分）R1R1uiR2uo1六.若A(s)=s3+5s2+8s+6=0原系統(tǒng)穩(wěn)定，檢查是否有σ=1（13分）1KsG(ss(1

;T

T試分析系統(tǒng)參數(shù)與相角裕度的關(guān)系。2Ts 1 22

（14分）自動(dòng)控制原理試卷19答案一.1.C2.B、、、5.C、、7.B、9.B、10.A（每題2分分）二.1.√2.√3.×4.√5.√ （每題2分分三.簡(jiǎn)答題分）定值控制系統(tǒng)為給定值恒定，反饋信號(hào)和給定信號(hào)比較后控制輸出信號(hào)、伺服控制系統(tǒng)反饋通過程序來控制系統(tǒng)的輸出（5分）的傳遞函數(shù)是系統(tǒng)的輸入必須為線性系統(tǒng)（5分）答：設(shè)校正裝置的形式為

KcG'

s。根據(jù)開環(huán)傳遞函數(shù)的形式以及對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)c sp cp的個(gè)數(shù)，以及比例環(huán)節(jié)kc或滯后超前校正網(wǎng)絡(luò)，實(shí)施動(dòng)態(tài)校正。態(tài)性能指標(biāo)要求的目的。動(dòng)校正的理論依據(jù)：通過改變中頻段特性，使穿越頻率和相角裕量足夠大，以達(dá)到滿足系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能要求的目的。（7分）四.（13分）解：分別用長(zhǎng)除法、部分分式發(fā)和留數(shù)計(jì)算發(fā)求解。長(zhǎng)除法：通過長(zhǎng)除法將F（z）表示為無窮級(jí)數(shù)形式F（z）=10z130z270z3

（2分）根據(jù)z變換的定義有?(0)=0,?(T)=10,?(2T)=30,?(3T)=70…部分分式發(fā)：先將F（z）分解為部分分式的和1 1

（2分）F（z）=10[

12z

1z1]

（2分）然后，再求各個(gè)分式的Z反變換，得?（nT）=10(2n

1) (n=0,1,2,3

（3分）留數(shù)計(jì)算法：zn1F（z）在極點(diǎn)1和2處的留數(shù)之和，得?（nT）=

10znz10znz2

10(2n（n=0,1,2,3……）10znz1z10znz113分）解：繪圖時(shí)第一步列出各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)方程，畫出傳遞函數(shù)框圖。I (s)RI (s)C

U(s)Ui Rii1oCsU(s)i1oCs

(s)(s)

（2分）（2分）（2分）I(s)IR

(s)IC

(s)U (s)I(s)RO 2

（2分）第二步按信號(hào)流向依次聯(lián)接傳遞函數(shù)的結(jié)構(gòu)圖。1/R1IR1/R1IR(s)+Ui(s)RUo(s)2-Cs+IC(s)13分）解：把虛軸右移σ1

Z平面，如圖所示。以

求得z坐標(biāo)函數(shù)后再進(jìn)行1判斷。11S=z-σ=z-1,代入1A(z)=(z-1)3+5z-1)2+8(z-1)+6=0 （2分）Z3+2z2+z+2=0排勞斯表z3 1 1z2 2 2 （3分）z1 s(≈0)z0 2第一列系數(shù)全正，但有一行為零，說明有一對(duì)相反根。 （1分）A′(z)=2z2+2=0,z=j說明愿系統(tǒng)剛好有σ=1的余量。A(s)=(s2+2s+2)(s+3)p j,p 3jωPjωP1P3σ1OσP2

（3分）（4分）14分）解為獲得一定的相角裕度，穿過0dB線的L()曲線斜率應(yīng)為20dBdec這時(shí)畫的曲線如圖其中1

1,T 1

1。系統(tǒng)的相角裕量為T2180)c180(180)arctgT1 C

arctgT2 CarctgT1 C

arctgT2 C

（3分）CarctgC1

arctg2由上式可知1）,c 2

保持不變，改變

則1

增大，減?。?

減小，增大。若T11 較大即 離較遠(yuǎn)則40dBdec斜率的低頻段對(duì)的影響可忽略不計(jì)相角裕為1 C90arctgC2

arctg2c

（2分）2）如果c

,保持不變，1

2

增大，增大。若T1

較大，即

離較2 c遠(yuǎn)，則40dBdec斜率的低頻段對(duì)的影響可忽略不計(jì)，相角裕度為arctgc1

（2分）3）1 2

固定不變，且令2

h，則1CarctgC1

arctgcc111K，L(40dBdec斜率的低頻段對(duì)的影響增大；減少KL(下移，減小40dBdec斜率的低頻段對(duì)的影響增大11當(dāng)為某一值時(shí)，有最大值，這個(gè)值可由上式求出。并對(duì)其求導(dǎo)并另其等于0，即dd(c1

0得

（1分） 2 2

h,c

1 2

對(duì)上式兩邊取對(duì)數(shù)，得clg2

1lgc

lgc

lg1

1lgh2 （1分）即適當(dāng)選擇K值，使處在 和 的幾何中點(diǎn)，將有最大可能的相角裕