西北工业大学鱼雷自动控制系统期末考试试题A

西北工业大学鱼雷自动控制系统期末考试试题A（一）诚信保证本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关规定，保证遵守考场规则，诚实做人。本人签字：编号：西北工业大学考试试题（卷）200X－200X学年第X学期开课学院航海学院课程鱼雷自动控制系统学时32考试日期考试时间2小时考试形式（）（）卷题号一二三四五六七总分得分注：1.命题纸上一般不留答题位置，试题请用小四、宋体打印且不出框。2.命题教师和审题教师姓名应在试卷存档时填写。共3页第1页考生班级学号姓名一、填空题（每空1分，共39分）1．鱼雷的控制装置主要由、、、四个部分组成。2．地面坐标系与雷体坐标系之间的位置可用、、三个角度来确定。雷体坐标系和速度坐标系之间的位置可用、来确定。地面坐标系和速度坐标系之间的位置可用、、三个角度来确定。3．鱼雷所受的俯仰力矩与流体动力参数、、有关。4．鱼雷空间一般运动方程组由、、三部分组成。鱼雷空间一般运动方程组简化的常用方法是和。5．在总体设计时，对于没有横滚控制的鱼雷，为了补偿双螺旋桨产生的失衡力矩，可采用的措施；为了增加鱼雷直航时的横滚稳定性，可采用的措施；为了减小回旋横滚，还采用了垂直鳍舵不对称配置。这种配置方式是垂直鳍，垂直舵是，前者可以直航横滚角，回旋横滚角；后者可以直航横滚角，回旋横滚角。6．测量鱼雷的姿态可用自由度陀螺仪，它主要利用陀螺的特性；测量鱼雷转动的角速度可用自由度陀螺仪，它主要利用陀螺的特性。7．舵机按操舵的功用可分为：、、；按采用的能源可分为：电动舵机、和。电动舵机的伺服功率放大器一般由和两部分组成。二、简答题（每小题6分，共24分）1、解释鱼雷弹道的袋形深度的概念；2、鱼雷为什么要设定自由角？3、说明横滚对鱼雷航行的影响。4、鱼雷的深度控制系统中，深度调节系数和纵倾调节系数对系统稳定性有什么样的影响？三、控制系统传递函数为（19分）试用极点配置方法，确定反馈增益矩阵，使闭环系统的特征值为，，教务处印制共3页第2页四、鱼雷航向控制系统如下图所示：（18分）图中，鱼雷航向控制系统的开环传递函数为试用渐近稳定频域判据,求该非线性系统的渐近稳定条件。教务处印制共3页第3页自动控制系统A卷评分标准一、填空题（每空1分，共38分）1．设定和/或指令装置；敏感元件；信息处理器；伺服机构2．俯仰角；偏航角；横滚角；攻角；侧滑角；弹道倾角；弹道偏角；倾斜角3．鱼雷的速度；攻角；横舵偏角4．鱼雷运动学方程；鱼雷动力学方程；几何学方程；线性化；分组5．重心侧移；重心下移；上小下大；上大下小；增大；减小；减小；减小6．双；定轴；单；进动7．横舵机；直舵机；差动舵机；气动舵机；液压舵机；功率放大器；伺服电动机二、简答题（每小题6分，共24分）1、指鱼雷发射后形成的袋形弹道的最大深度，水上发射时，袋形深度指从水面到鱼雷最大下潜深度的距离，水下发射时，袋形深度指发射重心线到鱼雷最大下潜深度的距离。2、自由角指为了使鱼雷在设定深度上航行，必须保持平衡，可在鱼雷发射之前预先将横舵转动一个角度，这个预先设定的横舵角习惯上称为自由角。由于加入自由角后，当鱼雷在设定深度上航行时，其攻角和舵角分别等于平衡攻角和平衡舵角，所以消除了深度偏差。3、横倾角的存在引起航行偏差，航行偏差随横倾角的增大而增大；横倾角的存在将使鱼雷左右回旋时回旋半径不对称，回旋半径不对称性随直航横倾的增大而增大；横倾的存在将导致自导系统作用距离减小。4、过大，纵倾调节作用相对于深度条件作用就可以忽略不计，会使系统稳定性变坏；过小，鱼雷受到扰动之后，其运动可能是稳定的，但却不能恢复到原来的定深线上，而是稳定在一个新的深度上航行，深度偏差的值取决于初始条件，因此不能太大，也不能太小。过大，纵倾调节作用所占的比重增加，深度调节作用相对纵倾调节作用非常小，可忽略不计，系统变得不稳定。过小，纵倾调节系统的开环传递函数特征根在右半S平面，系统也不稳定，因此不能太大，也不能太小。三、（20分）由于在传递函数中没有零极点对消现象，所以该单输入－单输出系统是完全可控和完全可观测的。其可控标准形实现为反馈向量可写成闭环系统的特征方程为按给定极点，系统的特征方程应为令上面两式中的同次项的系数相等，可得，，四、（18分）由于开环传递函数为根据继电控制系统地频域判据：第一条：如果且的零点有负实部，则系统渐近稳定。由于这里，不符合条件。第二条：如果，，，且的零点有负实部，则系统渐近稳定。可得如果，则闭环继电控制系统是渐近稳定的。