《自动控制原理》期末复习试题及答案10

课程教学

大纲编号：100102

课程名称：自动控制原理____________学分4.5试卷编号：1001名030

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：审定教师；

一（2分）简答题

1.某系统的根轨迹均在实轴上，能否认为该系统对单位阶跃信号的响应无振荡,

为什么？

2.传递函数的定义是什么?用传递函数求出的微分方程的解是否为全解？

3.系统在跟踪指令信号时，出现无穷大的稳态误差,是否可以说该系统是不稳定

的，为什么？

-.（15分）判断题

1.线性系统的传递函数，与系统的输入信号及结构有关。（）

2.线性系统的稳定性只与系统的结构有关。（）

3.闭环系统的极点是稳定的实极点，则阶跃响应是无超调的。（）

4.传递函数中的s是无量纲的。（）

5.幅频特性相同的系统相频特性必相同。（）

6.当系统输入是正弦信号时，系统的稳态输出称之为频率特性。（）

7.单位负反馈系统的开环频率特性的中频段决定了系统的动静态特性

（）o

8.串联滞后校正是利用校正网络在高频段的滞后特性来改善系统的性能的

（）o

9.系统的脉冲响应可以作为系统的数学模型（）o

10.静态速度误差系数七反映了系统对速度信号响应的速度误差（）o

三.（6分）

系统的结构图如图所示，求系统的传递函数必引=翌。

(a)(b)

四.（6分）

运算放大器放大倍数很大，输入阻挠很大，输出阻挠很小，试求如图示的传递函

五.（10分）

一闭环系统的动态结构图如图所示：

1.试确定系统的暂态指标20%、=1.8⑸A=0.05条件下的系统匕户值。

2.求上述系统的位置误差系数kp,速度误差系数均，加速度误差系数片及响应的稳

态误差.（输入信号分别为单位阶跃，单位斜坡，单位加速度函数。）

六.（15分）

控制系统的结构性如图所示.调节器的输入输出方程为

0c（t）=20le（t）+*《e（t）dt+Td舞2/式中:7；为积分时间常数,均是微分时间常数。

1.如果调节器没有积分作用，试求使闭环系统的阻尼比4时所需的微分时间

常数.

2.如果微分时间常数二=0216估人试确定使系统稳定的积分时间的最小值.

«⑷,⑴J------如布名⑷

-----------------------------------------------5--------------------~

木二10s2+80^+800

七.（10分）

设具有迟后环节的系统开环传递函数为G(s)H(s)=手二，要求绘制k从0f8

s(s+1)

时系统的根轨迹。(设汇=0.5)

八.(5分)

已知两个系统的开环幅相频率特性曲线如图所示，其中p为开环不稳定极点的个

数，/为开环积分环节的个数，试判断系统闭环的稳定性。

九.(6分)

若系统的开环传递函数为G⑸=点7Go(s),式中G。⑸由最小相位环节组成.图(a)和

S

图(b)分别表示〃=1和口=2的情况。试证：

1.图⑶中为=k;2.图(b)中如=灰

十.(15分)

设未校正系统原有部分的开环传递函数为G/s)=---------&-----------，试设计串联滞

s(s+\)(G.25s+\)

后校正装置，使系统满足下列性能指标，&>5,y>40°g>0.5『。

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：100102030考试方式:闭卷考试满分分值1方考试时间:120分

钟

一.（12分）

二.（15分）

FTTFFFFFTF

三（.6分）

1

..1+G...1+G

（a）--------=1b）------1

1+G1-G

四.（6分）

E式s）/:%

/Eds）R2CS+\

五.（10分）

fcl

G（s）=———=

S（S+kT）

1+&-rrs{

S

匹物

=2n=k1T

a%=e%，xlOO%=

=20%g=0.456

3

t«------=1.8秒CD-=3.654

s孙n

故k[=13.4r=0.25

e

kp-pss=°

（2）k卬=4euss=0.25

心=0°0ss=8

六.（15分）

解：

(1)调节器传递函数Gc(s)=20。+Tds)

20(l+qs)x40

G(s)G(s)=

c10s2+80s+800

次近800“"㈤-------

10s2+(80+800兀后+800+800

80“+&s)

-s2+(8+80勘后+160

0)^=1602^n=8+8OTd2二0.216秒

(2)有积分作用

&⑸川+直+T9

800fl+—^―+Tds)

1rS

G(S)G(S)

C10s2+80s+800

800“+Trs+兀TVs?)

2

Trs(\0s+80s+800；

22

特征方程式:107>3+8OTrs+80()Trs+80()+m)TrTds=0

3

10Trs+(80,+8007；*k+8(X)7；s+800=0

系统稳定的冲要条件Tr>0

(807；+800TrTd；16000Tr>80007；

Td=0.216

252.87；x1600>8000

Tr>0.0198

使系统稳定的最小4=0.01Wo

七.(10分)

近似的取e-=1-TS

则1+G⑸H⑸=l-k"

s(s+\)

(s--)

或G(s)=k*-------—k"=tk

s(s+\)

开环极点：0,-1开环零点：2用零度根轨迹法

实轴轨迹：[2,+8),[-刈

分离点：d=-0.454.45

与虚轴交点：8=土⑸71=1迟后环节对系统稳定性不利，迟后越长，影响越严重。

A.（5分）

（a）闭环稳定；（b）闭环不稳定。

九.（6分）

(a)20lg—^~=20lgk:%=k

2

fbJ40lg^Y~=20Igk/.<y0=kg=灰

十.(15分)

k=5

未校正0c=2.24s-r=-5.f

1

a)c2=0.52s-

夕alO

校正后：＜y,=