1、精選優質文檔-傾情為你奉上 試 題參考答案2013年2014年第一學期 課程名稱： 自動控制原理 適用專業年級： 自動化2011級 考生學號： 考 生 姓 名： 試卷類型：A卷 B卷 考試方式：開卷 閉卷 一、(15分，每小題3分)簡答題（1）簡述頻率特性的定義。（2）按照校正裝置在系統中的連接方式，說說校正分哪幾種方式；按照校正原理的不同，串聯校正又分為哪幾種方式？（3）簡述線性系統和非線性系統區別。（4）簡述香農采樣定理。（5）簡述閉環采樣系統穩定的充要條件。答案：（1）頻率特性是線性系統正弦輸入信號作用下，系統穩態輸出與輸入的復數之比。（2）按照校正裝置在系統中的連接方式，校正分為：串聯

2、校正、反饋校正和前饋校正；按照校正原理的不同，串聯校正分為串聯超前校正、串聯滯后校正和串聯滯后-超前校正。（3）可以從數學模型、穩定性和運動形式三方面來區別非線性系統與線性系統。數學模型穩定性運動形式線性系統線性微分方程系統固有特性，與外力無關穩定、不穩定（臨界穩定）非線性系統非線性微分方程與系統固有特性、輸入及初始條件有關穩定、不穩定、自振（4）香農采樣定理：要使采樣信號不失真地恢復為原來信號，采樣角頻率s 必須滿足s2max （max: 連續信號最大頻率）（5）閉環采樣系統穩定的充要條件為：閉環采樣系統的閉環脈沖傳函的全部極點位于Z平面上以原點為圓心的單位園內。二、(10分) 工業上使用的

3、光電糾偏器常用于鋼廠、紡紗廠等長距離走料場合，其功能是糾正長距離物料在走料過程中偏離中心的誤差，其原理圖如圖1所示，其中，光電位置傳感器的輸出為電壓信號。圖1（1）（3分）指出該系統的輸入量、輸出量和反饋量；（2）（3分）簡述該系統工作原理；（3）（4分）繪制系統原理方塊圖。答案：（1）系統的輸入量：給定電位器電壓輸出量：物料的中心位置反饋量：光電位置傳感器電壓；（2）回答出偏差控制思想即可（3）三、(10分)已知某系統的動態結構圖如圖2所示，（1）（5分）求系統的傳遞函數；（2）（5分）求系統的傳遞函數。圖2答案：（1）系統的傳遞函數；（2）系統的傳遞函數四、（10分）已知單位負反饋某系統的

4、開環傳遞函數，試選擇參數和的值以滿足如下指標：1）當輸入信號為時，系統的穩態誤差；2）當輸入信號為單位階躍信號時，超調量，調節時間（）。答案：1） 系統為1型系統，當輸入信號為時，系統的穩態誤差，因此有（分）2） 與比較，可知：，（分）下面步驟二選一都得分而（分）綜合：；可以選擇：（分）或者選擇，驗算得此時，計算滿足要求（分）（五a、五b任選一題，不重復計分。）五a、(15分) 某單位負反饋系統開環傳遞函數為（1）(2分)確定根軌跡的起點、終點及實軸上的根軌跡分布；（2）(2分)計算根軌跡的漸近線；（3）(2分)根據根軌跡的走向法則，判斷根軌跡分離點的大致位置；（4）(4分)計算根軌跡與虛軸的

5、交點，并確定要求系統穩定時，的取值范圍；（5）(2分)確定系統臨界穩定時的開環放大系數；（6）(3分)繪制根軌跡。答案：（1）根軌跡的起點、終點及兩個無窮遠點，實軸上的根軌跡分布；(2分)（2）根軌跡的漸近線，；(2分)（3）根軌跡分離點的大致位置：-1,0；(2分)（4）根軌跡與虛軸的交點，并確定要求系統穩定時，的取值范圍；利用勞斯判據或代如特征方程均可，得到：，(2分)系統穩定時，的取值范圍為(2分)（5）系統臨界穩定時的開環放大系數為(2分)（6）繪制根軌跡。(分)五b、 (15分) （1）(2分) 設多項式的系數滿足如下條件： 和給定， 根據Kharitonov定理，判斷該區間多項式穩

6、定性的充分必要條件為判斷有限個確定多項式的穩定性，這幾個確定多項式的系數僅與和有關。問需判斷多少個確定的多項式？ （2）(7分) 如圖3所示反饋系統，設，設計比例積分（PI）控制器，使得閉環系統的極點為-2，-5。 u(t)圖3（3）(6分) 如圖五b所示反饋系統，設輸入為單位階躍信號且，設計比例控制器C(s)=K，使得代價函數最小，給出K和最小的J值。六、(15分)判斷穩定性（1）(5分) 某閉環系統特征方程為，試用勞斯判據分別判定其穩定性，并說明特征根在復平面上的分布。（2）(5分)已知某線性系統開環幅相頻率特性如圖4所示，已知系統開環穩定且為III型系統，即，試判斷閉環系統的穩定性。圖4

7、（3）(5分)在某非線性系統中，已知負倒描述函數與開環頻率特性曲線如圖5所示，試判斷曲線與曲線的交點、哪個為穩定的自振點。圖5答案：（1）(5分)系統不穩定，有兩個根在s右半平面（2）(5分) ，系統不穩定（3）(5分) N點為穩定的自振點七、(15分)已知單位負反饋最小相位系統開環對數幅頻特性如圖6所示： 圖6（1）(2分)求系統的型次和開環增益；（2）(3分)求系統開環傳遞函數；（3）(3分)求相位裕量；（4）(2分)根據相位裕量判定其閉環系統的穩定性；（5）(5分)假設系統輸入為，確定系統的穩態輸出。答案：（1）系統的型次：I型；開環增益為50；（分）（2）系統開環傳遞函數；（分）（3相位裕量；（分）（4），其閉環系統穩定；(2分)（5）(5分)假設系統輸入為，確定系統的穩態輸出。系統閉環傳遞函數，(2分)，(2分)所以系統的穩態輸出為：(分)八、（10分）已知某采樣系統結構圖如圖7所示，采樣周期：（1）（5分）求系統