南京理工大学自动控制原理题库No8(含答案)

课程教学大纲编号：100102课程名称自动控制原理 学分 4.5 考试方式闭卷考试 考试时间120 分钟 满分分值100 组卷年月2000/5 组卷教师向峥嵘 审定教师陈庆伟 10分：若某系统的Bode图已知，其低频处的幅频特性是一条斜率为-20dB/dec的直线且当1时幅值为20dB，相频(0)90，则该系统（ ）（）0（2）I（3）10；10（）开环放大倍数为 （5）有一个积分环节。10在下列系统中，属于线性系统的有（ ）（1）

t)ax2t)； (2) t)4t)2xt)

(t)；0 i 0 0 0 i0（）0

(t)0

(t)4tx0

(t)5xi

t)（4）

(t)x0

t)0

(t)x2(t)x0

(t)；0（或元件x(sx(s0i 0记为G(s)，则（ ）X(s)(1)G(s)

0 ；X(s)iX(s)(2) G(s)

0X(s)i

，不管出始条件是否为零均成立；若g(t)为单位脉冲响应，则G(s)L[g(t)]；G(s)反映了系统本身的固有特性；G(s)表示某种比值，所以肯定没有量纲。

6s24s

，则系统（ ）（1）为过阻尼系统； （2）为临界阻尼系统； （3）增益为6；（4）增益为1.5； （5）其阶跃响应为衰减振荡曲线。Re

>0的条件下，costestdt =( )0(1) ；

s ；

s2 ； (4) 2s22 s

2 s

2 s2210分：单位负反馈系统的开环传递函数为k(2s)，如果k充分大系统就不稳定；s2(Ts（ ；高阶系统的动态性能总可以近似用二阶系统的计算公式来计算系统的阶跃响性能指标（ ；线性定常系统的稳定性只与闭环系统特征根有关（ ；系统的稳态误差有系统的开环放大倍数k及系统类型数来决定（ ；开环稳定的系统将其闭环后的系统一定稳定（ 。为了使系统的过度过程比较平稳，要求系统具有大于30的相角裕量（ ；如果开环传递函数分母多项式分子多项式的阶次分别为n,m，则对数幅频特高频段的斜率为(nm)(20)db/dec，( );对数相频特性时相角一定(nm)(90) （ ；Bode图的横坐标是对数分度的（ ；根据对数幅频特性就能画出相频频特（ 。5分：系统微分方程如下：试画出结构图，并求传递函数C(s)。R(s)x rc1

Tx kxx1 2 1 2x3（5分：

x k c2 H

Tcckx2 2 3某系统的结构图如图所示，图中放大器参数kp

4，电动机参数kd

Tm

0.1秒, Td

0.01秒,（１）求系统的单位阶跃响应及其%, t和e ；s ss（２）如要求稳态误差小于或等于5% (e 5%)，应该变哪一参数，并计算该参ss数的值。试分析该参数变化对系统性能的影响。（5分：设单位反馈系统的闭环传递函数为(s)

an1

s

n ，试证明系sna1

sn1

n1

san统在单位斜坡函数作用下，稳态误差为零。（设闭环系统是稳定的）六．计算作图题（１０分：已知闭环系统的特征方程为s2(sa)k(s1)0，画出a5时的根轨迹，当k=12时，已知一个闭环极点为－２，问该系统是否能等效为一个二阶系统。七．计算作图题（１０分：Bode图。（６分：已知系统的开环传递函数G(s)H(s)的奈奎斯特曲线如图所示，它们的开环传递函数分别为：(a) G(s)H(s)

ks2(Ts

,(b) G(s)H(s)

k(ss(s

,试根据奈奎斯特稳定性判据，判定闭环系统的稳定性。九．计算作图题（１５分：已知单位反馈控制系统，原有的开环传递函数G0(

(s)的对数幅频特性曲线如图（a）所示，两种串联校正装置G(s)的对数幅频特性曲线如图（b（）所示。要求：e（１）写出每种校正方案的开环传递函数G(s)；（２）试比较这两种校正方案对系统性能的影响（计算k及,）v c（３）试画出两种校正方案G(s)的对数幅频特性曲线。课程名称： 自动控制原理 学分 4.5 教学大纲编号： 100102试卷编号：100102008 考试方式闭卷考试 满分分100 考试时间120 分钟10分：（每题2分，错选，漏选均不得分）1.2（3（。2. （2（3。 3（1（3（410分：（每题1分）1.F. 2.F. 3.T. 4.F. 5.F 6.T. 7.T.F. 8.T. 9.F.5分：

5（2）C(s) KK 1 2 。R(s)

(TS1)(T1

S1KK2 H

)KK1 2（5分：KK 4

4000G(s) p d TTs2TS1 21 s2100S1000m d m4000 K2n(s) ns2100S5000

s2S2n n2n

100，K4/5，n

70.7, 0.707(1) c(t)k

etsin1121

t) 0.81 2e50t45 %e/pe 1/5ss

100%4.3%, t 3n

0.06s(2) 要减小ess

，需改变放大器放大倍数K ，pe 1 ss 1KKp d

KK 19p d20000取KK 20，则

20，G(s) p d p

s2100S1000(s) 20000s2100S210002n

100，n

0.34 %32%, tp

0.06s（5分：证明：方法一：H(s)1(s) G(s) ，1G(s)(s)

sa故G(s) n1 n1(s) sn

asn1 1

s2n2 an1

sans2(sn2

asn31

)n2由开环传函G(s)表达式可知，系统为二型系统，因此Kv稳态误差为零。方法二：E(s)R(s)C(s)

，单位斜坡输入时[1(s)]R(s)snasn1s2 1 n2 R(s)sna1

sn1

n1

sanR(s1/s2

sna

sn1

s2 1e limsE(s)lims 1 n2 ss s0 s0 sna

asn1 1

n1

sa s2nlims0

n20an六．计算作图题（１０分：解K(sG(s)H(s) s2(s渐进线a

2 a

90K12时s1

解有

2,3

3j152 215由主导极点的概念，不能等效为一个二阶系统。七．计算作图题（１０分：G(j)10.2j120.1j1（６分：不稳；稳。九．计算作图题（１５分：解：K 20v第1种校正方案（b图 12r/sG(s) 20(s滞后校正s(10s1)(0.2s

44.5

tg12tg120tg10.4校正后：开环增益加大，稳态误差减小，精度提高。中频段由40db/dec20db/dec %