《自动控制原理》期末考试试卷

1/5《自动控制原理》期末考试试卷一、选择题：1.采用负反馈形式连接后，则（D）A、一定能使闭环系统稳定B、系统动态性能一定会提高C、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除D、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能2．下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果（A）A、增加开环极点B、在积分环节外加单位负反馈C、增加开环零点D、引入串联超前校正装置3．系统特征方程为32()2360Dssss，则系统（C）A、稳定B、单位阶跃响应曲线为单调指数上升C、临界稳定D、右半平面闭环极点书Z=24．系统在2()rtt作用下的稳态误差sse，说明（A）A、型别2vB、系统不稳定C、输入幅值过大D、闭环传递函数中有一个积分环节5.对于一下情况应绘制0根轨迹的是（D）A、主反馈符号位“-”B、除Kr外的其他参数变化时C、非单位反馈系统D、根轨迹方程（标准形式）为()()1GsHs6.关于传递函数，错误的说法是（B）A、传递函数只适用于线性定常系统B、传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响C、传递函数一般是为复变量s的真分式D、闭环传递函数的几点决定了系统的稳定性7.高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统（D）A、准确度越高B、准确度越低C、响应速度越快D、响应速度越慢2/58.已知系统的开环传递函数为50()(21)(5)Gsss，则该系统的开环增益为（C）A、50B、25C、10D、59.若某题的根轨迹有两个起点位于原点，则说明该系统（B）A、含两个理想微分环节B、含两个积分环节C、位置误差系数为0D、速度10.开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标（A）A、超调%B、稳态误差sseC、调整时间stD、峰值时间pt二、填空题：1.反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的。2.复合控制有两种基本形式：即按输入的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。3．两个传递函数分别为1()Gs与2()Gs的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()Gs，则()Gs为sGsG21（用1()Gs与2()Gs表示）。4．根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。5．判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用劳斯判据、根轨迹、奈奎斯特判据等方法。6．最小相位系统是指S右半平面不存在系统的开环极点及开环零点。三、分析设计：1.系统结构图如图1所示：（1）写出闭环传递函数()()()CssRs表达式；（2）要使系统满足条件：707.0,2n,试确定相应的参数K和；3/5（3）求此时系统的动态性能指标st，00；（4）ttr2)(时，求系统由()rt产生的稳态误差sse；（5）确定)(sGn，使干扰)(tn对系统输出)(tc无影响。解：（1）22222221)()()(nnnssKsKsKsKsKsKsRsCs（2）2224222nnKK707.04K（3）0010032.42e83.2244nst（4）)1(1)(1)(2ssKssKsKsKsG11vKK414.12KssKAe（5）令：0)()(11)()()(＝ssGssKsNsCsnn得：KssGn)(2.已知某单位反馈系统的开环传递函数为2()(3)rKGsss:（1）、绘制该系统以根轨迹增益Kr为变量的根轨迹（求出：渐近线、分离点、与虚轴的交点等）；（2）、确定使系统满足10的开环增益K的取值范围。解：(1)绘制根轨迹系统有有3个开环极点（起点）：0、-3、-3，无开环零点（有限终点）；实轴上的轨迹：（-∞，-3）及（-3，0）；4/53条渐近线：180,602333a分离点：0321dd得：1d432ddKr与虚轴交点：096)(23rKssssD06)(Re09)(Im23rKjDjD543rK绘制根轨迹如右图所示。（2）开环增益K与根轨迹增益Kr的关系：139)3()(22ssKssKsGrr得9rKK系统稳定时根轨迹增益Kr的取值范围：54rK，系统稳定且为欠阻尼状态时根轨迹增益Kr的取值范围：544rK，系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K的取值范围：694K四、计算题：1.已知单位负反馈系统的传递函数为)11.0()(ssKsG，试求当K=10时，系统的阻尼比ξ，无阻尼自然频率n，位置误差系数pK，速度误差系数vK和加速度误差系数aK。解：系统闭环传递函数为KssKKssKsGB1010101.022与二阶系统传递函数标准形式1222ssnn相比较，可得5/5Kn10,102n即K1021∴当K=10/s时秒弧度10n5.0位置误差系数)11.0(limlim00ssKsGKssp速度误差系数1011.0limlim00sKssGKssv加速度误差系数011.0limlim020sKssGsKssa2.设系统的特征方程为012234ssss，试用劳斯判据判断系统的稳定性。解：列劳斯表如下S4111S3210S2(2×1－1×1)/2=1/2(2×2－1×0)/(2)=0S1(1×1－2×2)/1=－3S0(－3×2－1×0)/(－3)=2由于劳斯表第一列的系数变号两次，一次由1/2变成－3，另一次由－3变成2，故特征方程有两个根在S平面右半部分，系统是不稳定的。