下载文档原格式
《电力系统自动装置原理》考试试题合肥工业大学一、单项选择题（每题1分，共5分）1. 可以根据线性整步电压周期的大小判别（ A ）A.频率差B.电压差C.相角差D.导前时间2.强励时间不允许超过规定值的原因是（ C ）A 发电机定子绕组发热限制B发电机定子绕组长时间欠励磁C 发电机转子绕组发热限制D发电机转子绕组长时间欠励磁3.对励磁系统进行分析，首先要求写出控制系统各个单元的（ B ）A 饱和函数B传递函数C 换算关系D电压方程4.励磁电压响应比表征的励磁电压上升的平均速率的时间范围是（ C ）A 最初0.2s内B最初0.3s内C最初0.5s内D最初1s内5.发电机并列操作中，当电压幅值不等时，冲击电流主要为（ B ）A 有功电流分量B无功电流分量C 空载电流分量D短路电流分量二、多项选择题。
（每题2分，共10分）6. 在正弦交流电压信号中含有的信息包括（ACD ）A 电压幅值B脉冲值C 相角D 频率E带宽7. 与无限大母线并联运行的机组，调节它的励磁电流，数值改变的是（BD ）A发电机有功功率的数值B发电机无功功率的数值C 功率因数角φD功率角δ E 发电机端电压8. 自动低频减载装置的组成包括：（CDE ）A自动重合闸B低电压启动回路C低频继电器D延时元件E 跳闸执行回路9.衡量电力系统电能质量的指标包括（ADE ）A电压B电感C 电容D频率 E 波形10.电力系统的电压和无功功率调节系统，主要的组成环节包括（ABCD ）A电容器B电抗器C 发电机组D变压器 E 调速器三、填空题（每空1分，共10分）11.发电机转子及其励磁回路都随轴转动，因此不能在转子回路中接入灭磁设备。
12. 为使无功负荷得到合理分配，两直接并联的同步发电机的外特性都应向右下倾，且完全重合。
13.励磁顶值电压是励磁功率单元在强行励磁时可能提供的最高输出电压值。
14.当同步发电机在空载额定电压情况下，发电机电压超调量应不大于阶跃量的50%。
第一章自动控制的一般概念1-1自动控制的基本原理与方式自动控制技术及其应用在现代科学技术的许多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。
所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称控制对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。
在国民经济各部门中，由于广泛应用了自动控制技术，改善了劳动条件，提高了生产品质和劳动生产率。
近几十年来，随着电子计算机技术的发展和应用，在宇宙航行、导弹制导以及核动力等高新技术领域中，自动控制技术更具有特别重要的作用。
不仅如此，自动控制技术的应用范围现已扩展到生物、医学、环境、经济管理和其他许多社会生活中，自动控制已成为现代社会生活中不可缺少的重要组成部分。
自动控制理论自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。
它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，并主要用于工业控制。
第二次世界大战期间，为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用装备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。
到战后，以形成完整的自动控制理论体系，这就是以传递函数为基础的经典控制理论，它主要研究单输入-单输出、线性定常系统的分析和设计。
60年代初期，随着现代应用数学新成果的推出和电子计算机技术的应用，为适应宇航技术的发展，自动控制理论跨入了一个新阶段——现代控制理论。
它主要研究具有高性能、高精度的多变量变参数系统的最优控制问题，采用的方法是以状态为基础的时域法。
目前，自动控制理论还在继续发展，并且已跨越学科界限，正向已控制论、信息论、仿生学为基础的智能控制理论发展。
自动控制的任务任何技术设备、机器和生产过程都必须按要求运行。
例如，要想发电机正常供电，其输出电压必须保持恒定，尽量不受负荷变化的干扰；要想数控机床加工出高精度的零件，其刀架的进给量必须准确地按照程序指令的设定值变化；要想热处理炉提供合格的产品，其炉温必须严格地按规定操纵，等等。
2-1 2-2 2-3 2-4 2-5（a ）01201()i mxf f x f x ++= （b ）1212001()i k k k k xx k xf++= （c ）01201()i i f xk k x f x k x ++=+ 2-6列写两质量块的微分方程有12()()()()()w w s w w w w s w m yf y y k y y k r y m yf y y k y y =-+-+-=-+-消去中间变量得1212122()()s s w w s w w s w m m y f m m y k m k m k m yfk y k k y fk r k k r +++++++=+ 2-7系统在下平衡位置附近有221121222212()()ml ka mg lF ml ka mg θθθθθθθθ=---+=---消去中间变量得()()()2422222222212m l ka mg ml ka mg m g ka lF θθθ+++++= 2-8电网络的输入输出微分方程为112201122110011221122()()i i i RC R C u RC R C RC u u RC R C u RC R C u u ++++=+++机械系统的输入输出微分方程为120221112012012112212()()i i i f f x f k f k f k x k k x f f xf k f k x k k x ++++=+++ 2-92-102-11 00(sin )d e E αα∆=-∆ 2-12（a ）假定B 孔封闭，A 孔打开，水泵流量1q ，流过截流孔A 、C 的流量A q 、C q 间满足11122A A C dh q q A dtdhq q A dt -=-=将A q 和C q 表示成液位差的函数有11122dh q A dtdh A dt-== 静态工作点的增量间满足11112122dh q h A dt dh A dt -==消去中间变量1h 有(221214222dh R A A RA RA h dt++= （b ）假定A 孔封闭，B 孔打开，水泵流量1q ，流过截流孔B 、C 的流量B q 、C q 间满足11122B BC dh q q A dtdh q q A dt -=-= 将A q 和C q 表示成液位差的函数有11122dh q A dtdh A dt-== 静态工作点的增量间满足))1112121222dh q h h A dt dh h h A dt -=-=消去中间变量1h 有(2212142222dh R A A RA RA RA h dt +=2-13给流量s q 一扰动，记s s s q q q=+ 、os os os t t t =+ 、w w w t t t =+ ，则有 1()()()1()()os ss s vs is os os os os w w w w w vw iw w w os os w w dt C q qc t t t t t t t dt Rdt C q c t t t t t t t dt R =+---+--=--++--将静态工作点满足条件代入得1()()1()os ss vs os s vs is os os os w w w w vw w os w dt C q c t qc t t t t t dt Rdt C q c t t t dt R =-+----=-+-略去二阶增量s os qt ，有 1()()11os s s vs os vs is os s os w w w w vw w os dt C q c t c t t q t t dt Rdt C q c t t dt R R =-+---⎛⎫=-++⎪⎝⎭消去中间变量os t得到 ()()()2211()w w s w s w vw w s vs s w vs vw s vs w vw w w vs is os s d t dtRC C C Rq c C Rq c Rq q c c q c q c t dt dtc t t q+++++++⎡⎤⎣⎦=-同理，给is t 一扰动，记is is is t t t=+ 、os os os t t t =+ 、w w w t t t =+ ，则有 1()()1()()os ss vs is is os os os os w w w w w vw iw w w os os w w dt C q c t t t t t t t t dt Rdt C q c t t t t t t t dt R =+---+--=--++--将静态工作点满足条件代入得1()()1()os s s vs is os os w w w w vw w os w dt C q c t t t t dt Rdt C q c t t t dt R=---=-+-消去中间变量os t得到 ()()()2211w w s w s s vs w w vw s w vs vw s vs w vw ws vs is d t dtRC C C Rq c C Rq c Rq q c c q c q c t dt dtq c t+++++++⎡⎤⎣⎦= 2-14()()2()()()m f m a m a a a m e f f C s U s J L s J R fL s fR C C L s R -Ω=+++++ 2-15传递函数为()73(s)=()(1)(3)C s s G R s s s +=++ 单位脉冲响为329tte e ---+。
自动控制原理：参考答案及评分标准一、单项选择题（每小题1分，共20分）1. 系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（C）A. 系统综合B.系统辨识C.系统分析D.系统设计2. 惯性环节和积分环节的频率特性在（A ）上相等。
A. 幅频特性的斜率B.最小幅值C.相位变化率D.穿越频率3. 通过测量输出量，产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为（C）A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件4. 3从0变化到时，延迟环节频率特性极坐标图为（A ）A.圆B.半圆C椭圆 D.双曲线5. 当忽略电动机的电枢电感后，以电动机的转速为输出变量，电枢电压为输入变量时，电动机可看作一个（B ）A.比例环节B.微分环节C.积分环节D.惯性环节6.若系统的开环传递函数为10s(5s 2)则它的开环增益为（A.1B.2C.5D.107.二阶系统的传递函数G（s）5~2s 2s 5则该系统是（A.临界阻尼系统B.欠阻尼系统8. 若保持二阶系统的Z不变，提咼3n，A.提高上升时间和峰值时间C.提高上升时间和调整时间9. 一阶微分环节G（s） 1 Ts，当频率A. 45 °B.-45°10. 最小相位系统的开环增益越大，其（A.振荡次数越多C. 过阻尼系统D.零阻尼系统则可以（B ）B. 减少上升时间和峰值时间D. 减少上升时间和超调量卡时，则相频特性G（j ）为（A ）C. 90 °D.- 90°D ）B. 稳定裕量越大D. 稳态误差越小11设系统的特征方程为D s s4 8s3217s 16s 50，则此系统（A ）A.稳定B.临界稳定C.不稳定D.稳定性不确定。
12某单位反馈系统的开环传递函数为: G ss(s 1)(s 5)，当k= （ C ）时，闭环系统临界稳定。
B.20 C.30 D.4013.设系统的特征方程为Ds 3s310s 5s2s 2 0，则此系统中包含正实部特征的个数有(C )A.0B.1C.2D.316.稳态误差e ss 与误差信号E （s ）的函数关系为（B ）A.（-3,x ）B.（0宀）C.（- x ，-3）D.（-3，0）20.在直流电动机调速系统中，霍尔传感器是用作（ B ）反馈的传感器。
自动控制原理试卷A(1)2． （10分）已知某系统初始条件为零，其单位阶跃响应为)0(8.08.11)(94≥+-=--t e e t h t t ，试求系统的传递函数及单位脉冲响应。
3.（12分）当ω从0到+∞变化时的系统开环频率特性()()ωωj j H G 如题4图所示。
K 表示开环增益。
P 表示开环系统极点在右半平面上的数目。
v 表示系统含有的积分环节的个数。
试确定闭环系统稳定的K 值的范围。
4．（12分）已知系统结构图如下，试求系统的传递函数)(,)(s E s C0,3==p v （a ）0,0==p v （b ） 2,0==p v （c ） 题4图 题2图6．（15分）某最小相位系统用串联校正，校正前后对数幅频特性渐近线分别如图中曲线(1)、(2)所示，试求校正前后和校正装置的传递函数)(),(),(21s G s G s G c ，并指出Gc （S ）是什么类型的校正。
8．（12分）非线性系统线性部分的开环频率特性曲线与非线性元件负倒数描述曲线如下图所示，试判断系统稳定性，并指出)(1x N和G （j ω）的交点是否为自振点。
自动控制原理试卷A （2）1．（10分）已知某单位负反馈系统的开环传递函数为)5(4)(+=S S s G ，求该系统的单位脉冲响应和单位阶跃响应。
2．（10分）设单位负反馈系统的开环传递函数为)0()(3>=K SKs G ，若选定奈氏路径如图（a ）（b ）所示，试分别画出系统与图（a ）和图（b ）所对应的奈氏曲线，并根据所对应的奈氏曲线分析系统的稳定性。
3．（10分）系统闭环传递函数为2222)(nn n s s G ωξωω++=，若要使系统在欠阻尼情况下的单位阶跃响应的超调量小于16.3%，调节时间小于6s ，峰值时间小于6.28s ，试在S 平面上绘出满足要求的闭环极点可能位于的区域。
（8分） 4.（10分）试回答下列问题： （1） 串联超前校正为什么可以改善系统的暂态性能？ （2） 从抑制扰动对系统的影响这一角度考虑，最好采用哪种校正方式？ 5．（15分）对单位负反馈系统进行串联校正，校正前开环传递函数)12()(2++=S S S Ks G ，试绘制K 由0→+∞变化的根轨迹。
安徽大学20 10 —20 11 学年第 一 学期《 自动控制理论 》（A 卷）考试试题参考答案及评分标准一、 选择题（每小题2分，共10分）1、D2、D3、A4、B5、A二、填空题（每空1分，共10分）1、10，0.7072、s 左半平面3、5,104、主导极点1p =1L =1∆=∆=()()C s R s1、（)t 时，则ssr e =()1()n t t =时，212lim ()()1ssn en s e sN s s k k →=Φ=-+（4分）故21211ss ssr ssn k e e e k k -=+=+（2分）2、解：（10分）（1）系统有三个开环极点,2p ,1p ,0p 321-=-==没有开环零点，根轨迹起于,2p ,1p ,0p 321-=-==点，终止于无穷远处，共有三条根轨迹。
(1分) （2）由法则4可知道，实轴上的根轨迹区间为：]0,1[],2,[---∞。
(1分)（3）根轨迹渐进线与正实轴的夹角：(1分)1,0,3)12(±=+=k k a πϕ 有︒︒±=180,60a ϕ（4）根轨迹渐进线与正实轴的交点(1分)1321331-=--==∑=iiapσ(5)分离点(1分)21111=++++ddd解得58.1,42.021-=-=dd，根据实轴上的根轨迹区间可以知道，2d并不在根轨迹上，故舍去，42.01-=d是分离点。
实轴上的分离点的分离角为︒±90。
（6）根轨迹与虚轴的交点令jws=带入特征方程，并令实部虚部为0，有：⎪⎩⎪⎨⎧=+-=+-253223Kwww解得：⎩⎨⎧=±===6,414.1w)(0,03,21KKw舍去(1分)根据以上条件，绘制根轨迹如下图：(4分)当60<<k时，系统稳定。
3、（15分）解：系统的开环频率特性为：1()(1)10jG jjjωωωω+=-（2分）(0),(0);2()0,(0);2A j jA j jπϕπϕ+++→∞→∞→→-（4分）其Nyquist曲线如图所示。
自动控制原理试题库20套和答案详细讲解word 格式文档一、填空（每空 1 分，共 18 分）1．自动控制系统的数学模型有、、、共 4种。
2．连续控制系统稳定的充分必要条件是。
离散控制系统稳定的充分必要条件是。
dc(t )3．某统控制系统的微分方程为：+0.5C(t)=2r(t) 。
则该系统的闭环传递函数dtΦ(s)= ；该系统超调σ %= ；调节时间 ts( =2%)= 。
4．某单位反馈系统G(s)=100(s 5)阶(0.1s，则该系统是s22)(0.02s 4)型系统；其开环放大系数K= 。
5．已知自动控制系统L(ω)曲线为：L( ω)dB40 [-20]则该系统开环传递函数G(s)= ；ωCω0.1ωC = 。
6．相位滞后校正装置又称为调节器，其校正作用是。
7 ．采样器的作用是，某离散控制系统(1e 10T )（单位反馈T=0.1 ）当输入r(t)=t 时.该系统稳态误差G(Z)2 (Ze 10T(Z 1) )为。
二 . 1. 求图示控制系统的传递函数 .G4+R(s) G1 G2 G3 C(s )-- -G5G6求：C(S)（10 分）R(S)专业整理2.求图示系统输出C （ Z）的表达式。
（ 4 分）R（ s）TG1 G2 G3 C（s）-TH1 H2四．反馈校正系统如图所示（12 分）求：（ 1） Kf=0 时，系统的ξ，ω n 和在单位斜坡输入下的稳态误差 e ss.（2）若使系统ξ =0.707 ，k f应取何值？单位斜坡输入下e ss.= ？R(s) 8 c(s)S(S 2)k f s专业整理五.已知某系统 L（ω）曲线，（12 分）（1）写出系统开环传递函数 G （ s）（2）求其相位裕度γ（ 3）欲使该系统成为三阶最佳系统.求其 K=？，γ=?maxL(ω)[-20]100ω10 25 ωc[-40]六、已知控制系统开环频率特性曲线如图示。
P 为开环右极点个数。
г为积分环节个数。
合肥工业大学2022年硕士研究生初试专业课笔试试题适用专业：化学工程；化学工艺；应用化学（考生请注意：答题请写在报考点统一发放的答题纸上，一、概念题（每小题2分，共30分。
所选答题要与题号对应，写在答题纸上）1.下列过程中，系统的ΔU≠0的是（（A）不可逆循环过程（C）理想气体的恒温膨胀过程）（B）可逆循环过程（D）纯液体的真空蒸发过程）2.某系统进行一不可逆循环过程。
下列说法正确的是（(A)(C)Sy>0，Samb=0Sy=0，Samb=0(B)(D)Sy=0，Samb>0Sy>0，Samb>03.液态的SO2的蒸汽压与温度的关系如下，可以计算出蒸发焓为（Log(p某/Pa)=-1425.7K/T+10.442（A）27.30kJmol1（C）-27.30kJmol1（B）11.85kJmol1（D）-11.85kJmol1））4.下列4种状态的纯水，化学势最高的是（（A）373.15K,101.325kPa的液态水(B)373.15K,101.325kPa的气态水(C)373.15K,202.650kPa的液态水(D)373.15K,202.650kPa的气态水5.在未平衡的多项系统中，组分B在各相中的物质的量分数都相等，则下列说法中正确的是（）（A）B在各相中的化学势相等（B）B在各相中的标准化学势相等（C）B在各相中的活度相等（D）说法都不正确6.在下列过程中，ΔG=ΔA的是（）（A）液体恒温蒸发（B）气体绝热膨胀（C）理想气体在恒温下混合（D）恒温恒压下的化学反应7.在25℃时，H2O(l)H2O(g)的vapGm=44.02kJ·mol1>0，而实际上H2O(l)在25℃及101.325kPa压力下的空气中一般都会慢慢蒸发，从热力学角度分析，这是由于（）（A）对于这种过程，ΔG不能作为判据（B）应当用vapGm而不是用vapGm作判据（C）热力学的结论是一种可能性，不一定与实际相符（D）水的物理性质有些反常8.定义偏摩尔量时规定的条件是（）（A）一定的温度、压力、组成（B）一定的压力、组成（C）一定的温度、组成（D）一定的温度、压力9.影响化学反应平衡常数的因素有（）（A）惰性气体（B）压力（C）温度（D）以上都是10.下述关于相图的说法中，错误的是（）（A）通过相图可确定一定条件下平衡系统由几个相构成(B)相图可表示平衡系统每一相的组成(C)相图可表示出达到相平衡所需要的时间(D)通过杠杆规则可由相图计算出两相的相对数量11.在用对消法测定电池的电动势时，需要选用一个标准电池作为电动势的量度标准。
习题参考答案【习题1参考答案】 1-1~1-4 略 1-5工作原理：当合上开门开关时，产生偏差电压信号，信号被放大后，驱动伺服电动机转动，带动绞盘使大门向上提起。
同时，电位器电刷上移，测量电路重新达到平衡，电动机停止转动。
反之，当合上关开关时，伺服电动机反向转动，带动绞盘转动使大门关闭。
图答1 习题1-5原理框图1-6~1-7 略 1-8图1-20a 中的系统能够恢复到110V ，图1-20b 中的系统端电压将稍微低于110V 。
对图1-20a 系统，当端电压低于给定电压时，其偏差电压经放大器放大使伺服电机SM 转动，从而带动电刷，使得励磁电流增加，发电机端电压得以升高。
偏差电压减小，直到伺服电机停止转动，故图1-20a 中的系统端电压能够恢复到110V 。
对图1-20b 系统，当偏差电压为零时，励磁电流也为零，发电机不能工作，故图1-20b 中的系统端电压将稍低于110V 。
1-9（1）线性定常系统；（2）线性时变系统；（3）非线性定常系统。
【习题2参考答案】 2-1（a ）0i 12120122i ()()()()()du t du t R R C R R u t R R C R u t dt dt++=+ 2-2 （b ）221c c r du R R C u u dt R += （c ）12=c r r du duR C R C u dt dt+ 2-3（b ）200i1212()d x dx dx m K K K dt dt dt++= 2-4~2-6 略2-7（a ）0122i 1212()()()U s R R Cs R U s R R Cs R R +=++（b ）022i 11212()()()()U s R U s R LCs R R C L s R R =++++ 2-8 （a ）c 21r 1()(1)()U s R R Cs U s R += （b ）c 2r 12()()(1)U s R U s R R Cs =+ （c ）c 2r 1()1()U s R Cs U s R Cs+= 2-9 2()()4t t dc t g t e e dt−−==−+，32()[()](1)(2)s G s L g t s s +==++ 2-10 2(21)()[()](6)s G s L g t s s +==+2-11图答2 习题2-11结构图1234345236123478()()1()c r X s G G G G X s G G G G G G G G G G G G =+++− 2-12图答3 习题2-12结构图234133452341()()()()(1)()K K K s K C s R s s K Ts K K K K K K s K ττ+=+++++ 2-13 试化简题2-13图所示的系统结构图，并求传递函数 （a ）122()()1G G C s R s G H−=+ （b ）1231223123()()1G G G C s R s G G G G G G G =+++ （c ）1234233344123212341()()1G G G G C s R s G G H G G H G G G H G G G G H =++++ 2-14 （a ）121122()()1G G C s R s G H G H =++ （b ）123341211122121322312312(1)()()1G G G G G G G H PP C s R s G G H G H G H G G G H H −+∆+∆==∆++++ 2-15 （a ）123221122()()1G G G G C s R s G H G G H +=++ （b ）121312132()()12G G G G C s R s G G G G −++=−++ （c ）123412121232()()1G G G C s G R s G G H G H G G H =++++ 2-17 （b ）1111234()()1C s G R s G G G G =−，134121234()()1G G G C s R s G G G G −=−， 123211234()()1G G G C s R s G G G G −=−，3221234()()1G C s R s G G G G =− 2-181231123()()1G G G C s R s G G G G =++ ，1311123()()1G G C s N s G G G G =++，2()1()C s N s =， 111231()()1G E s R s G G G G +=++，1311123()()1G G E s N s G G G G −=++2-19122122121312122()()()()()1G G R s G D s G D s G G H D s C s G G H G H +−−=+−【习题3参考答案】 3-1144s 242s 441s t s s s s K t T K t T K t T K =========当时，；当时，；当时，；故增大将使减小。
