自动控制原理考试试题(A卷)

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考生答题不得过此线··················密····························封·························线····························

院系

专业

年级

班级

姓名

学号

··················装····························订·························线···························· 课程代号：0312017

潍坊学院2008-2009学年第二学期期末考试

《自动控制理论》试卷（A卷）

题号 一 二 三 四 五 总分

得分

阅卷人

一、化简题(每小题10分，共20分)

1. 试用结构图等效化简或梅逊公式求图1所示系统的传递函数)()(sRsC。

图1

2. 用结构图等效变换或梅逊公式求图2所示系统的传递函数。

)(sR)(2sG)(1sG)(sC)(3sG

图2

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···················装·······················订·······················线·····································

院系

专业

年级

班级

姓名

学号

···················密·······················封·······················线·····································

考生答题不得过此线 二、分析计算题(第一小题12分，第二小题18分，共30分)

1. 设图3（a）所示系统的单位阶跃响应如图3（b）所示。试确定系统参数,1K2K和a。

图3（a）系统结构图 图3（b）系统的单位阶跃响应图

word. 自动控制原理期末考试卷与答案

一、填空题（每空 1

分，共20分）

1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：

稳定性

、快速性和

准确性

。

2、控制系统的

输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值

称为传递函数。

3、在经典控制理论中，可采用

劳斯判据(或：时域分析法)、根轨迹法或奈奎斯特判据(或：频域分析法) 等方法判断线性控制系统稳定性。

4、控制系统的数学模型，取决于系统 结构 和 参数, 与外作用及初始条件无关。

5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为20lg()A(或：()L)，横坐标为lg 。

6、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P是指 开环传函中具有正实部的极点的个数，Z是指 闭环传函中具有正实部的极点的个数，R指 奈氏曲线逆时针方向包围 (-1, j0 )整圈数。

7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，st定义为 调整时间 。%是超调量 。

8、设系统的开环传递函数为12(1)(1)KsTsTs，则其开环幅频特性为2212()()1()1KATT，相频特性为01112()90()()tgTtgT。

9、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。

10、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105ttgtee，则该系统的传递函数G(s)为1050.20.5ssss。

11、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为 开环控制系统；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为 闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于 闭环控制系统。

12、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。

13、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统 稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。

《 自动控制理论 》试卷 共7页第1页 安徽大学20 08 —20 09 学年第 一 学期

《 自动控制理论 》考试试卷（A卷）

（时间120分钟）

一、化简题（共15分）

某控制系统结构图如下，试求系统的闭环传递函数)()()(sRsCs.

题 号 一 二 三 四 五 六 七 总分

得 分

阅卷人

得分

院/系 专业 姓名 学号

答 题 勿 超 装 订 线

------------------------------装---------------------------------------------订----------------------------------------线----------------------------------------

《 自动控制理论 》试卷 共7页第2页 二、简答题（共15分）

已知一控制系统的结构图如下

(0.11)(0.251)KsssR(s)C(s)

（1） 求使系统稳定时K的取值范围；

（2） 如果要求闭环系统的极点全部位于1s垂线之左，求K的取值范围。

得分

《 自动控制理论 》试卷 共7页第3页 三、绘图题（共10分）

已知单位负反馈系统的开环传递函数为：

()(1)(0.51)KGssss

（1）绘制该系统的根轨迹图；

（2）为保证该系统稳定,试确定K的取值范围。

得分

《 自动控制理论 》试卷 共7页第4页 四、判断题（共15分）

已知单位负反馈系统，开环传递函数4(1)3(),0(1)ksGskss。

（1） 绘制k=6时的乃氏曲线，并用乃氏判据判断系统的稳定性；

（2） 给出系统稳定时k的范围。

自动控制原理试卷

一、简答题（本大题20分，每小题5分）

1、常见的建立数学模型的方法有哪几种？各有什么特点？

2、PD属于什么性质的校正？它具有什么特点？

3、幅值裕度，相位裕度各是如何定义的？

4、举例说明什么是闭环系统？它具有什么特点？

二、（10分）空调房间温度对象的数学模型为：)(fsnnTTKTdtdTT

式中：为干扰换算成送风温度为送风温度为回风温度fSnTTT

求传递函数 )()()(STsTsGfn

三、（10分）系统如图2所示

求：(1))()()(sEsYsG=

(2))()()(sRsCs=

四、（15分）

设单位反馈系统的开环传递函数为 12 )1()(23ssssKsG若系统以2rad/s频率持续振荡，试确定相应的K和值

五、（10分）理想PID算式为：)1(dtdeTedtTeKPDIP，试推导出离散PID的增量式算式。

六、（20分）已知最小相位开环系统的渐进对数幅频特性曲线如图3所示，试： （1）求取系统的开环传递函数

（2）利用稳定裕度判断系统稳定性

七、（15分）

控制系统方框图如下图所示。

试分析PI控制规律对该系统稳定性能的影响。

.

答案

一、简答题（本大题20分，每小题5分）

1、有以下三种：

1)机理分析法：机理明确，应用面广，但需要对象特性清晰

2)实验测试法：不需要对象特性清晰，只要有输入输出数据即可，但适用面受限

3)以上两种方法的结合,通常是机理分析确定结构，实验测试法确定参数，发挥了各自的优点，克服了相应的缺点

2、 超前校正。可以提高系统的快速性，改善稳定性。

3、 |)()(|1`gggjwHjwGK , 。180)()(ggjwHjwG

1|)()(| ),()(180)cccccjwHjwGjwHjwGw。（

4、 既有前项通道，又有反馈通道，输出信号对输入信号有影响。存在系统稳定性问题。