西南交大網(wǎng)絡教育學院《自動控制原理A》第1、2、3、4、5次作業(yè)[稻谷書苑]

1、自動控制原理第1次作業(yè)，注釋如下：一、不定項選擇題(有不定個選項正確，共4道小題)1. 自動控制的基本控制方式包括: 不選全或者選錯，不算完成(A)開環(huán)控制(B)閉環(huán)控制(C)復合控制(D)手動控制你選擇的答案：前面作業(yè)中已經(jīng)做正確正確正確答案：A B C解答參考：2. 以下不屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點是: 不選全或者選錯，不算完成(A)采用了反饋(B)系統(tǒng)的響應對擾動不敏感(C)構造簡單(D)存在穩(wěn)定性問題你選擇的答案：前面作業(yè)中已經(jīng)做正確正確正確答案：C解答參考：3. 閉環(huán)控制系統(tǒng)中，測量元件的輸入信號是該控制系統(tǒng)的： 不選全或者選錯，不算完成(A)輸入信號(B)輸出信號(C)偏差信號(D)反

2、饋信號你選擇的答案：B正確正確答案：B解答參考：4. 自動控制系統(tǒng)按輸入特征分類，可分為: 不選全或者選錯，不算完成(A)恒值系統(tǒng)和隨動系統(tǒng)(B)線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)(C)連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)(D)單輸入單輸出系統(tǒng)和多輸入多輸出系統(tǒng)你選擇的答案：A正確正確答案：A解答參考：二、主觀題(共4道小題)5.對控制系統(tǒng)的基本要求主要包括穩(wěn) 、 準 、和 快 。6.自動控制系統(tǒng)的偏差是指系統(tǒng)的輸入信號 和反饋信號 的差值。7.簡述反饋控制系統(tǒng)的工作原理。 反饋控制系統(tǒng)的工作原理是：反饋控制系統(tǒng)利用反饋將系統(tǒng)的輸出量通過測量元件返回到輸入端，與給定輸入相比較得到偏差信號。偏差信號經(jīng)過控制器產(chǎn)生控制作用，控制

3、作用使得偏差減少或消除，保證系統(tǒng)的輸出量按給定輸入的要求變化。8. 直流電動機轉速控制系統(tǒng)如下圖，簡述其工作原理，并說明系統(tǒng)中的輸入量、輸出量、控制器、執(zhí)行機構、測量元件以及該系統(tǒng)采用何種控制方式？工作原理：輸入端輸入期望的轉臺速度（實際上是設置一定的電壓），實際的轉臺速度通過轉速計（測量元件）轉換成與轉軸轉速成比例的電壓信號返回輸入端與設置的電壓相比較。若存在偏差電壓，則該電壓經(jīng)直流放大器放大后，送入直流電機中，使直流電機控制轉臺的速度朝偏差減小的方向變化，從而使轉臺速度盡快恢復到期望值。輸入量： 轉臺期望的轉速輸出量： 轉臺實際的轉速測量元件： 轉速計控制器： 直流放大器執(zhí)行機構： 直流電

4、機被控對象： 轉臺該轉臺速度控制系統(tǒng)采用了反饋(閉環(huán))控制方式。本次作業(yè)是本門課程本學期的第2次作業(yè)，注釋如下：一、不定項選擇題(有不定個選項正確，共4道小題)1. 在經(jīng)典控制理論中，常用的數(shù)學模型包括： 不選全或者選錯，不算完成(A)微分方程(B)傳遞函數(shù)(C)結構圖(D)頻率特性函數(shù)你選擇的答案：前面作業(yè)中已經(jīng)做正確正確正確答案：A B C D解答參考：2. 下列對傳遞函數(shù)描述正確的是： 不選全或者選錯，不算完成(A)它是頻率域中的數(shù)學模型，包含了系統(tǒng)有關動態(tài)性能的信息。(B)它是在零初始條件下得到的。(C)它反映了輸入量與輸出量之間的關系。(D)物理結構不同的系統(tǒng)，可能有相同的傳遞函數(shù)。

5、你選擇的答案：前面作業(yè)中已經(jīng)做正確正確正確答案：A B C D解答參考：3. 在經(jīng)典控制理論中，采用的頻域數(shù)學模型為： 不選全或者選錯，不算完成(A)微分方程(B)傳遞函數(shù)(C)結構圖(D)頻率特性函數(shù)你選擇的答案：D正確正確答案：D解答參考：4. 控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)取決于： 不選全或者選錯，不算完成(A)輸入信號(B)輸出信號(C)系統(tǒng)的結構和參數(shù)(D)擾動信號你選擇的答案：C正確正確答案：C解答參考：二、主觀題(共5道小題)5.線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)定義為：在零初始條件下，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比。6.若某反饋控制系統(tǒng)前向通道的傳遞函數(shù)為G(s)，反饋通道的傳遞函數(shù)為H(

6、s)，則其開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s) 。7.系統(tǒng)的方框圖如下圖所示，計算傳遞函數(shù)Y(s)/R(s)。8. 假設下圖中所示的運算放大器是理想的，各個參數(shù)取值為C=1F，R1=167k，R2=240k，R3=1k， R4=100k，試計算運算放大器電路的傳遞函數(shù)G(s)=Vo(s)/V(s)。9. 假設以下兩個系統(tǒng)的傳遞函數(shù)分別為：試寫出上述系統(tǒng)的微分方程（初始條件為零）。本次作業(yè)是本門課程本學期的第3次作業(yè)，注釋如下：一、不定項選擇題(有不定個選項正確，共4道小題)1. 根據(jù)系統(tǒng)結構和參數(shù)選擇情況，系統(tǒng)動態(tài)過程可以表現(xiàn)為： 不選全或者選錯，不算完成(A)衰減(B)發(fā)散(C)等幅振蕩(D)保持

7、你選擇的答案：ABC正確正確答案：A B C解答參考：2. 可以降低系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的方法有： 不選全或者選錯，不算完成(A)增大系統(tǒng)開環(huán)總增益(B)增加系統(tǒng)前向通路中積分環(huán)節(jié)的個數(shù)(C)降低系統(tǒng)開環(huán)總增益(D)減少系統(tǒng)前向通路中積分環(huán)節(jié)的個數(shù)你選擇的答案：AB正確正確答案：A B解答參考：3. 若某控制系統(tǒng)閉環(huán)特征方程的根為-2，-5和-1j5，則該系統(tǒng)： 不選全或者選錯，不算完成(A)臨界穩(wěn)定(B)穩(wěn)定(C)不穩(wěn)定(D)不能判斷其穩(wěn)定性你選擇的答案：B正確正確答案：B解答參考：4. 某控制系統(tǒng)為1型系統(tǒng)，當輸入為單位斜坡信號時，其輸出的穩(wěn)態(tài)誤差為： 不選全或者選錯，不算完成(A)不能確定(B)

8、零(C)常數(shù)(D)無窮大你選擇的答案：C正確正確答案：C解答參考：二、主觀題(共7道小題)5.單位負反饋控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計算公式為 。6.線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是，系統(tǒng)的所有特征根(閉環(huán)極點) 都具有負實部,即都位于S平面的左半部。7.某負反饋控制系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為Gc(s)=9/(s2+3s+9)，則系統(tǒng)的無阻尼自然頻率為3rad/s ，阻尼比為0.5 ，系統(tǒng)單位階躍響應的調(diào)節(jié)時間為2.33s 。8.若某單位負反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)是G(s)=100/s2(0.1s+1)，則該系統(tǒng)為2 型系統(tǒng)，其靜態(tài)位置誤差系數(shù)Kp=無窮大 。9.設某控制系統(tǒng)的結構圖如圖E1.1所示，試計算

9、該系統(tǒng)的暫態(tài)性能：超調(diào)量%，峰值時間Tp，上升時間 Tr和調(diào)整時間Ts。10.單位反饋系統(tǒng)如圖E2所示，受控對象傳遞函數(shù)為：試確定系統(tǒng)單位階躍響應和斜坡響應的穩(wěn)態(tài)誤差。11.某系統(tǒng)的特征方程為試確定使該系統(tǒng)穩(wěn)定的K 的取值范圍。本次作業(yè)是本門課程本學期的第4次作業(yè)，注釋如下：一、不定項選擇題(有不定個選項正確，共4道小題)1. 以下關于控制系統(tǒng)根軌跡法描述正確的是： 不選全或者選錯，不算完成(A)根軌跡法是求解閉環(huán)系統(tǒng)特征方程根的一種圖式法。(B)在已知系統(tǒng)開環(huán)零、極點在s平面分布的情況下，繪制系統(tǒng)閉環(huán)極點在s平面隨某一參數(shù)變化時的運動軌跡。(C)繪制根軌跡時，凡是滿足幅值條件的點都在根軌跡上

10、。(D)根軌跡起始于系統(tǒng)開環(huán)極點終止于系統(tǒng)開環(huán)零點。你選擇的答案：ABD正確正確答案：A B D解答參考：2. 以下關于控制系統(tǒng)根軌跡法描述錯誤的是： 不選全或者選錯，不算完成(A)根軌跡法的分支數(shù)與開環(huán)有限零點數(shù)m和開環(huán)有限極點數(shù)n中的大者相等。(B)當開環(huán)有限零點數(shù)m小于開環(huán)有限極點數(shù)n時，有n-m條根軌跡分支終止于無窮遠處。(C)實軸上某區(qū)域，若其右側開環(huán)實數(shù)零、極點個數(shù)之和為偶數(shù)，則該區(qū)域具有根軌跡。(D)一部分根軌跡分支向右移動則必定有一部分根軌跡分支向左移動。你選擇的答案：C正確正確答案：C解答參考：3. 下列系統(tǒng)中無論增益K*為何正值，系統(tǒng)均不穩(wěn)定的是： 不選全或者選錯，不算完成

11、(A)(B)(C)(D)你選擇的答案：C正確正確答案：C解答參考：4. 兩條或兩條以上的根軌跡分支在復平面上相遇又立即分開的點，稱為根軌跡的： 不選全或者選錯，不算完成(A)與虛軸的交點(B)起始點(C)漸近線與實軸的交點(D)分離點你選擇的答案：D正確正確答案：D解答參考：二、主觀題(共5道小題)5.在控制系統(tǒng)中，除根軌跡增益K*以外，系統(tǒng)其它參數(shù)變化時的根軌跡稱為廣義根軌跡。6.在根軌跡的條件方程中，相角 條件是決定根軌跡的充分必要條件。7.根軌跡是開環(huán)系統(tǒng)某一參數(shù)從零 變化到無窮 時，閉環(huán)系統(tǒng)特征方程的根在s平面上變化的軌跡 。8.已知某單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：(1) 確定實軸上

12、的根軌跡；(2) 確定根軌跡的分離點；(3) 確定根軌跡的漸近線；(4) 求系統(tǒng)臨界穩(wěn)定的K*值；(5) 在下圖中繪制系統(tǒng)的根軌跡。9.某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：試求：(1) 實軸上的分離點和與該點對應的增益K；(2) 當有兩個閉環(huán)特征根位于虛軸上時，系統(tǒng)的增益值和特征根；(3) K=6時的閉環(huán)特征根；(4) 畫出根軌跡圖。 本次作業(yè)是本門課程本學期的第5次作業(yè)，注釋如下：本次作業(yè)是本門課程本學期的第5次作業(yè)，注釋如下：一、不定項選擇題(有不定個選項正確，共3道小題)1. 控制系統(tǒng)頻率特性的圖示表示方式有： 不選全或者選錯，不算完成(A)根軌跡圖(B)Bode圖(C)Nyquist圖(D

13、)信號流圖你選擇的答案：前面作業(yè)中已經(jīng)做正確正確正確答案：B C解答參考：2. 如果已知一系統(tǒng)G(s)，p是開環(huán)極點在s右半平面的個數(shù)，當w從-變化到時，下列關于該系統(tǒng)奈奎斯特（Nyquist）曲線描述正確的是： 不選全或者選錯，不算完成(A)奈奎斯特曲線不包圍(-1,j0)點，且p=0，則閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。(B)奈奎斯特曲線按逆時針方向包圍(-1,j0)點p周，則閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。(C)奈奎斯特曲線按順時針方向包圍(-1,j0)點p周，則閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。(D)奈奎斯特曲線按順時針方向包圍(-1,j0)點p周，無論p為何值，閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。你選擇的答案：ABD正確正確答案：A B D解答參考：3. 在一

14、階慣性環(huán)節(jié)的伯德圖中，當 時，其相位為： 不選全或者選錯，不算完成(A)45(B)-45(C)90(D)-90你選擇的答案：D正確正確答案：D解答參考：二、主觀題(共6道小題)4. 奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù) 是依據(jù)開環(huán)頻率特性來判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的一種準則，其數(shù)學基礎是復變換數(shù)中的幅角原理。5.開環(huán)頻率特性的幅值等于所對應得頻率稱為截止頻率（或幅穿頻率）；在開環(huán)頻率特性的相角等于-180度的角頻率上，開環(huán)頻率特性的幅值的倒數(shù)稱為系統(tǒng)的幅值裕度。6.根據(jù)奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)，若N=-2，P=2，則Z=0 ，可判斷該系統(tǒng)為閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定 。7.某控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：試在下圖中繪制該系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的對數(shù)幅頻特性曲線。8. 某條件穩(wěn)定的系統(tǒng)的極坐標圖如下圖所示。(1) 已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)在s右半平面上無極點，試判斷閉環(huán)系統(tǒng)是否穩(wěn)定；答：(1) P=0, N=2， Z=N+P