华南农业大学自动控制原理2010-2011期末考

PAGEPAGE7PAGEPAGE6华南农业大学期末考试试卷（A卷）2010-1011学年第2学期 考试科目： 自动控制原理 考试类型（闭卷）考试 考试时间 120 分钟学姓年级专 装题号一二二二二二二二二二 总分得分（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）评阅人可欣荣可欣荣可欣荣可欣荣可欣荣孔莲芳孔莲芳孔莲芳孔莲芳孔莲芳订得分得分一、填空题（本大题共14小题，每空1分，共25分）1、自动控制是指没有人参与的情况下，利用控制装置或控制器，使被控对象的某个作状态或参按照预定规律运行。2、自动控制系统的基本要求可以归结稳准快 。3、控制系统按照使用的数学方法来分类，可分为线性系统和非线性系统，其中线性系统满叠加原理，它有两重含义，即具叠加性均匀性。20(s0.5)4系统的开环传递函数为 则该系统I型系统其开环增益40 。s(s22s5、线性系统稳定的充要条件是：闭环系统特征方程的所有根均具有 负实部；或者说，环传递函数的极点均严格位s平面左半平面。6、二阶系统根据阻尼系数的不同，其响应形式不同，当其阶跃响应为衰减振荡曲线时，则尼系数的范围（0,1） 。7、幅值裕度的物理意义是：对于闭环稳定的系统，如果系统开环增益再增大倍，则统处临界稳定 状态。8、一阶系统的时间常数为T，反映系统的惯性，惯性越小，响应过程越 快 。9、传递函数的零点距极点的距离越远，该极点所产生的模态所占的比大。10、两个系统的开环传递函数分别为G

1Ts(s) 1

1T(s) 1

其 G（） 为1 1Ts 22

1Ts2线线最小相位系统。、工程实践中常用的校正方法有串联校正并联校正 、复合校正。12系统的带宽反应了系统对噪声的滤波特性同时也反映了系统的响应速度越宽 ，则系统的瞬态响应速度越快，对高频噪声的过滤能越差。13、串联滞后网络主要是利用滞后网络的 高频幅值衰减 特性，使已校正系统开环截止频率下降，从而使系统获得足够相位裕量 。14、频率法对系统进行校正，要求校正后系统的开环频率特性具有：低频段的增益稳态的要求；中频段具较宽的频带；高频段要求幅快速衰减 。得分得分二、分析题（本大题共9小题，共75分）1、在下图所示的无源网络中，已知R1

100k，R2

100M，C1

10F，C F。试求网络的传递函数U(s/U(s（6分）2 0 i1U(s) Cs2解：o 2U(s)

1 1 1 1i ((R )* )/((R ) )R2 Cs C2 1

2 Cs Cs 2 1U(s)

RCsC 1C C o 2 U(s) RRCCs2(RCRC RC)s1i 1 2 1 2 1 1 12 2 1 2U(s) 1000s1 o U(s) 100s2101.1s1i2、试用结构图化简方法对下图系统结构图进行化简，求出相应的传递函数C(s)/R(s)和C(s/N(s（12分）解：当考虑R（s）输入时-G1G1G-G1G1G2 22H3GGC(s) 1GH1212R(S)

G21H311G2 *H1H32 2C(s) GG 1 2R(S) 1GH GGH2 2 1 2 3当考虑N（s）输入时H2++H1--G1H2++H1--G1G2H3装订线H2+装订线H2++GH1 1--G2GH1 3

C(s)H GH GH2 1 3+1GH1 1G2

C(s)C(s) G (1GH) 2N(S)

1 11G(H2 2

GH)1 33、控制系统如下图所示，求10分：使系统的阻尼比=0.5的Kt值，(=0.05)。Gk

(s) 10s(s110k)tG(s) 10B s(s110kt

)1010 3.1610n当0.5时，k0.216t当输入为单位阶跃输入时，%e *100%16.3%t 3s n

1.9s4、设潜艇潜水深度控制系统如下图所示，试问放大器增益K统稳定？（10分）

应取多大才可以保证系1解：系统的闭环传递函数为G

(s)

0.1k1

(s1)2B s(s20.09)1

(s1)2系统的闭环特征方程为D(s)s(s20.09)1

(s1)20D(s)s30.1ks2(0.2k0.09)s0.1k01编制劳斯表如下：s3 1 0.2k1

1 10.09s2 1

k1s1 0.2k1

0.91s0 1

0要使系统稳定，必须：

，即k

4.55k1

0.91

1G(s) 1005、已知单位反馈系统的开环传递函数：

，试求输入分别为r(t)2t2时，系统的稳态误差（8分）解：单位负反馈系统，其开环传递函数为

G(s) 100，是零型系统，不能装装订线跟踪斜波输入和加速度输入，因此其稳态误差为无穷大。6、设单位反馈控制系统的开环传递函数如下，试概略绘制闭环根轨迹图（5分）G(s)K*(S(s2)3解：根轨迹的概略曲线如下：iAmI

10.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.8

RootLocus-1-2.5 -2 -1.5 -1RealAxis

-0.5 0 0.5MATLABz=[-1,-1,-1]p=[-2,-2,-2]k=1G=zpk(z,p,k)rlocus(G)7、试由下图所示的对数幅频渐近特性曲线，确定最小相位系统的传递函数（10分）解：由系统的对数幅频渐近特性曲线写出其开环传递函数形式如下：G(s)k (12

kss1)(13

s1)由于在

k111s 1 G(s) 1 所以：k

(1s1)(1

s1) 2 38、已知开环系统的幅相曲线如下图所示，试判断闭环系统的稳定性。（6分）解：有开环系统的幅相频率特性曲线知，当从0到+，没有逆时针包围-，j，而P=1，所以系统不稳定。G(s)H(s)

T,T 09、已知系统的开环传递函数为：

s(Ts

s1) 1

，试分1 2析K（K>0）的变化对截止频率、相角裕度的影响（8分）KG(s)G(s)H(s)

T,T 0解：k

s(Ts

s1) 1 21 2其对数幅频渐近特性概略曲线如下：BodeBodeDiagramdtina

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