贵州大学2009自动控制原理考试试题A

1、贵州大学2009-2010学年第一学期考试试卷 A选矿自动化参考答案及评分标准一、计算题（共60分）1、已知二阶控制系统，其闭环传递函数为，求其自然振荡角频率和阻尼比，并求上升时间、峰值时间、回复时间，超调量。（6分）解：二阶控制系统的标准形式为(1分)对比得：，解得：（1分）所以自然振荡角频率为5 rad/s,阻尼比为0.6.上升时间（1分）峰值时间（1分）回复时间；（1分）超调量（1分）2、简化下列自动控制系统结构方框图，并写出简化后的传递函数。（10分）转换：(2分)(2分)(2分)(2分)因此，其传递函数为： (2分)3、设单位反馈系统的开环传递函数为，求取K的取值范围并判断系统的稳定

2、性。（10分）解：，其闭环传递函数为：(2分）特征方程为列写劳斯判据：（1分） （1分）（1分）（1分） 若使系统稳定，则（2分）解得：，没有交集，解矛盾，因此没有适合的使系统稳定。(2分）4、 单位负反馈的开环传递函数为,试绘制其根轨迹。（10分）解：（1）系统有三个开环极点没有开环0点，根轨迹起于点，终止于无穷远处，共有三条根轨迹。(1分)（2）由法则4可知道，实轴上的根轨迹区间为：。(1分)（3）根轨迹渐进线与正实轴的夹角：(1分) 有（4）根轨迹渐进线与正实轴的交点(1分)(5)分离点(1分) 解得，根据实轴上的根轨迹区间可以知道，并不在根轨迹上，故舍去，是分离点。实轴上的分离点的分离

3、角为。 （6）根轨迹与虚轴的交点令带入特征方程，并令实部虚部为0，有：解得：(1分)根据以上条件，绘制根轨迹如下图：(4分)5、已知一反馈系统的开环传递函数为，试求相位裕量为50°时的的值，并求此时的幅值裕量。（10分）解：令，带入得（1分）根据上式，幅值，相频（2分）根据题意有： ，此时，（2分）联立两式解得：（1分）此时，（2分）所以有：，。（2分）6、已知换热器出口温度自动控制系统中，工艺要求热物料出口温度保持为某一设定值。流程图见图1。图1中，TT为温度测量变送器，TC为温度调节控制器。(14分) 此系统是前馈控制系统还是反馈控制系统？是开环控制系统还是闭环控制系统？ 请画出

4、自动控制系统的方框图,并分析图中每一个环节的作用。TT冷物料热物料蒸汽TC 方框图中各环节的输入信号和输出信号是什么？整个系统的输入信号和输出信号是什么？偏差信号，控制信号，操纵变量又是什么？ 当出现扰动时,本系统是怎样进行调节的? 图1 换热器温度控制流程图解：此控制系统是反馈控制系统，闭环控制系统。(2分)系统自动控制的方框图见图2。 （3分） TCTT换热器电动阀x0y（温度）比较+-xeuQ给定值实测值反馈系统执行器控制对象干扰图2 温度控制系统方框图 图中，TT环节为测量温度，并把温度的非电量信号变成电量信号。比较环节把温度的电量信号和设定值相比较。TC环节计算温度调节的信号并把它传

5、给执行器。执行器和一个变速电动机相连，推动阀门的开启和关闭。（2分）如图2的方框图中，检测环节的输入信号是热物料的实际温度，输出信号是这一温度变成的电流信号；调节器的输入信号是和温度有一一对应关系的电流信号和给定值信号，输出值为两种信号相减的偏差信号，执行器吸收调节器的偏差信号为输入信号，输出为推动阀门开闭的电流信号或电压信号。（2分）整个系统的输入信号为给定值信号和干扰信号，输出信号为实际的温度信号。（1分）偏差信号为给定值信号和实际测量值信号的差值信号；控制信号为经过控制器计算而得的信号，它是阀门开闭的推动信号；操纵变量是指阀门的开闭大小的信号。（2分） 当出现干扰时，温度测量变送器将检测到变化的值