自動(dòng)控制原理試題與答案解析

1、自動(dòng)控制原理試題與答案解析課程名稱：自動(dòng)控制理論（A/B卷閉卷）一、填空題（每空1分，共15分）k反饋控制又稱偏差控制，其控制作用就是通過(guò)與及饋量得差值進(jìn)行得。2、復(fù)合控制有兩種基本形式：即按 輸入 得前饋復(fù)合控制與按 擾動(dòng) 得前饋復(fù)合控制。3、兩個(gè)傳遞函數(shù)分別為G,（s）與G2 &丿得環(huán)節(jié)，以并聯(lián)方式連接，其等效傳遞函 數(shù)為，則 G（s）為 G （4分）5、（4分）令:得:五、（共15分）1、繪制根軌跡（8分）（1）系統(tǒng)有有3個(gè)開環(huán)極點(diǎn)（起點(diǎn)）：0. -3、-3,無(wú)開環(huán)零點(diǎn)（有限終點(diǎn)）；（1分）（2）（4）實(shí)軸上得軌跡：（ 3條漸近線：分離點(diǎn)：-8, -3）及（一3,0）;（2分）得：（2分

2、）（1分）與虛軸交點(diǎn):（2分）繪制根軌跡如右圖所示.2、（7分）開環(huán)增益K與根軌跡增益7C得關(guān)系：得（1分）系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)根軌跡增益/C得取值范國(guó):,系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時(shí)根軌跡增益/C得取值范國(guó)：,（3分） 系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時(shí)開環(huán)增益K得取值范圍：（1分）六、（共22分）解：1、從開環(huán)波特圖可知，原系統(tǒng)具有比例環(huán)節(jié)、一個(gè)積分環(huán)節(jié)、兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)。 （2分）（2分）故其開環(huán)傳函應(yīng)有以下形式由圖可知：處得縱坐標(biāo)為4 OdB,則，得（2分）故系統(tǒng)得開環(huán)傳函為（2分）2、寫出該系統(tǒng)得開環(huán)頻率特性、開環(huán)幅頻特性及開環(huán)相頻特性: 開環(huán)頻率特性 開環(huán)幅頻特性 開環(huán)相頻特性：3、求系統(tǒng)得相角裕度： 求幅值

3、穿越頻率，令（1分）（1分）（1分）得（3分）久（）= _90 -儀010 -農(nóng)0010. =-90 -rg36-/g0316a-180（2 分）自動(dòng)控制原理試題與答案解析（2分）對(duì)最小相位系統(tǒng)臨界穩(wěn)定4、（4分）可以釆用以下措施提商系統(tǒng)得穩(wěn)定裕度：增加串聯(lián)超前校正裝置;增加串聯(lián)滯后校正 裝置；增加串聯(lián)滯后-超前校正裝置；增加開環(huán)零點(diǎn);增加PI或PD或PID控制器；在積分環(huán)節(jié)外 加單位負(fù)反饋。試題二一、填空題（每空1分，共1 5分）1 在水箱水溫控制系統(tǒng)中，受控對(duì)象為,被控量為02、自動(dòng)控制系統(tǒng)有兩種基本控制方式，當(dāng)控制裝置與受控對(duì)象之間只有順向作用而無(wú)反向聯(lián)系時(shí)，稱為;當(dāng)控制裝置與受控對(duì)象之

4、間不但有順向作用而且還有及向聯(lián)系時(shí)，稱為;含有測(cè)速發(fā)電機(jī)得電動(dòng)機(jī)速度控制系統(tǒng)，厲于.3、穩(wěn)定就是對(duì)控制系統(tǒng)最基本得要求，若一個(gè)控制系統(tǒng)得響應(yīng)曲線為衰減振蕩，則該系統(tǒng).判斷一個(gè)閉環(huán)線性控制系統(tǒng)就是否穩(wěn)定，在時(shí)域分析中采用；在頻域分析中采用O4、傳遞函數(shù)就是指在_初始條件下、線性定常控制系統(tǒng)得與 之比。5、設(shè)系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù)為，則其開環(huán)幅頻特性為，相頻特性為 06、頻域性能指標(biāo)與時(shí)域性能指標(biāo)有著對(duì)應(yīng)關(guān)系,開環(huán)頻域性能指標(biāo)中得幅值穿越頻率對(duì)應(yīng)時(shí)域性能指標(biāo),它們反映了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程得0二、選擇題（每題2分，共20分）k關(guān)于傳遞函數(shù)，錯(cuò)誤得說(shuō)法就是（）A傳遞函數(shù)只適用于線性定常系統(tǒng)：B傳遞函數(shù)不僅取決于

5、系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)參數(shù)，給定輸入與擾動(dòng)對(duì)傳遞函數(shù)也有影響；C 傳遞函數(shù)一般就是為復(fù)變量s得真分式；D 閉環(huán)傳遞函數(shù)得極點(diǎn)決定了系統(tǒng)得穩(wěn)定性.2、下列哪種措施對(duì)改善系統(tǒng)得精度沒有效果 （）。A、增加積分環(huán)節(jié)B、提高系統(tǒng)得開環(huán)增益KC、增加微分環(huán)節(jié)D、引入擾動(dòng)補(bǔ)償3、高階系統(tǒng)得主導(dǎo)閉環(huán)極點(diǎn)越靠近虛軸，則系統(tǒng)得（）.A、準(zhǔn)確度越高B、準(zhǔn)確度越低C、響應(yīng)速度越快D、響應(yīng)速度越慢4、已知系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù)為，則該系統(tǒng)得開環(huán)增益為 （）A、 50B、25C、1 0D、55、若某系統(tǒng)得根軌跡有兩個(gè)起點(diǎn)位于原點(diǎn)，則說(shuō)明該系統(tǒng)（）。A、含兩個(gè)理想微分環(huán)節(jié)B、含兩個(gè)積分環(huán)節(jié)C、位置誤差系數(shù)為OD、速度誤差系數(shù)為0自動(dòng)控制

6、原理試題與答案解析6、開環(huán)頻域性能指標(biāo)中得相角裕度對(duì)應(yīng)時(shí)域性能指標(biāo)（）。A、超調(diào)B、穩(wěn)態(tài)誤差 C、調(diào)整時(shí)間D、峰值時(shí)間7、已知某些系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù)如下，屬于最小相位系統(tǒng)得就是（）A、B、 C 、D、8、若系統(tǒng)增加合適得開環(huán)零點(diǎn)，則下列說(shuō)法不正確得就是（）。A、可改善系統(tǒng)得快速性及平穩(wěn)性；B、會(huì)增加系統(tǒng)得信噪比;C、會(huì)使系統(tǒng)得根軌跡向s平面得左方彎曲或移動(dòng)；D、可增加系統(tǒng)得穩(wěn)定裕度。9、開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性得低頻段決定了系統(tǒng)得（ ）oA、穩(wěn)態(tài)精度B、穩(wěn)定裕度C、抗干擾性能D、快速性10、下列系統(tǒng)中屬于不穩(wěn)定得系統(tǒng)就是（）。A、閉環(huán)極點(diǎn)為得系統(tǒng)B、閉環(huán)特征方程為得系統(tǒng)C、階躍響應(yīng)為得系統(tǒng) D、脈沖響

7、應(yīng)為得系統(tǒng)三、（8分）寫出下圖所示系統(tǒng)得傳遞函數(shù)（結(jié)構(gòu)圖化簡(jiǎn)，梅遜公式均可）。四、（共20分）設(shè)系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)，試求：1、；時(shí)單位階躍響應(yīng)得超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間及峰值時(shí)間。（7分）2、；與；時(shí)單位階躍響應(yīng)得超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間與峰值時(shí)間.（7分）3、根據(jù)計(jì)算結(jié)果，討論參數(shù)、對(duì)階躍響應(yīng)得影響.（6分）自動(dòng)控制原理試題與答案解析五、（共15分）已知某單位反饋系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù)為，試：1、繪制該系統(tǒng)以根軌跡增益/C為變量得根軌跡（求出：分離點(diǎn)、與虛軸得交點(diǎn)等）；（8分）2、求系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時(shí)開環(huán)增益K得取值范圍。（7分）六、（共22分）已知反饋系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù)為，試：k用奈奎斯特判據(jù)判斷系統(tǒng)得穩(wěn)

8、定性；（10分）2、若給定輸入r（t）二2t+2時(shí)，要求系統(tǒng)得穩(wěn)態(tài)誤差為0、25,問(wèn)開環(huán)增益K應(yīng)取 何值。（7分）3、求系統(tǒng)滿足上而要求得相角裕度.（5分）試題二答案一、填空題（每題1分，共20分）1、水箱;水溫2、開環(huán)控制系統(tǒng):閉環(huán)控制系統(tǒng);閉環(huán)控制系統(tǒng)3、竺：勞斯判據(jù);奈奎斯特判據(jù)4、雯；輸出拉氏變換;輸入拉氏變換5、；（或:）6、調(diào)整時(shí)間;快速性二、判斷選擇題（每題2分，共20分）1、B2、C 3、D 4、C 5、B 6、A 7、B 8、B 9、A 10、D三、（8分）寫出下圖所示系統(tǒng)得傳遞函數(shù)（結(jié)構(gòu)圖化簡(jiǎn)，梅遜公式均可）。解:傳遞函數(shù)G （s） .根據(jù)梅遜公式（1分）4條回路：，,無(wú)互

9、不接觸回路。（2分）特征式：4 = 1一工& =1 + G2G）G3（s）H（s） + G4G）HCs） + GG）G2G）G3（s） + G|（$）G4（s）r-1（2分）2條前向通道：；（2分） = C（$）=人i+M? =G PG? （s）G3 （s） + q （CG4 （f）5R（S） A 1 + G2（5）G3（5）H（5）+ G4（5）/7（5）+ Gi（5）G2（5）G3（5）+G1（5）G4（5）（1分）四、（共20分）解：系統(tǒng)得閉環(huán)傳函得標(biāo)準(zhǔn)形式為：，其中自動(dòng)控制原理試題與答案解析1、當(dāng) 時(shí)，（4分）當(dāng)時(shí)，（3分）2、當(dāng) 時(shí)，（4分）當(dāng) 時(shí)， （3分）3、根據(jù)計(jì)算結(jié)果，討論參

10、數(shù)、對(duì)階躍響應(yīng)得影響。（6分）（1）系統(tǒng)超調(diào)只與阻尼系數(shù)有關(guān)，而與時(shí)間常數(shù)7無(wú)關(guān)，增大，超調(diào)減??；（2分）（2）當(dāng)時(shí)間常數(shù)7定，阻尼系數(shù)增大，調(diào)整時(shí)間減小，即暫態(tài)過(guò)程縮短;峰值時(shí)間增加，即初 始響應(yīng)速度變慢：（2分）（3）當(dāng)阻尼系數(shù)一定，時(shí)間常數(shù)廠增大，調(diào)整時(shí)間增加，即暫態(tài)過(guò)程變長(zhǎng)；峰值時(shí)間增加，即初 始響應(yīng)速度也變慢.（2分）五、（共15分）（1）系統(tǒng)有有2個(gè)開環(huán)極點(diǎn)（起點(diǎn)）：0、3, 1個(gè)開環(huán)零點(diǎn)（終點(diǎn)）為：T；（2分）（2）實(shí)軸上得軌跡：（一8,-1）及（0, 3） ;（2分）（3）求分離點(diǎn)坐標(biāo)，得；（2分）分別對(duì)應(yīng)得根軌跡增益為（4）求與虛軸得交點(diǎn)系統(tǒng)得閉環(huán)特征方程為，即令，得（2分）

11、根軌跡如圖1所示.2、求系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時(shí)開環(huán)增益K得取值范囤系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)根軌跡增益/C得取值范圍：，（2分）系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時(shí)根軌跡增益/C得取值范圍：，（3分）開環(huán)增益K與根軌跡增益您得關(guān)系：（1分）系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時(shí)開環(huán)增益/得取值范圍：（1分）六、（共22分）解:1、系統(tǒng)得開環(huán)頻率特性為（2分）自動(dòng)控制原理試題與答案解析幅頻特性:，相頻特性：（2分）終點(diǎn)：；（1分）系統(tǒng)穩(wěn)定。是點(diǎn)：；（1分）曲線位于第3象限與實(shí)軸無(wú)交點(diǎn)。（1分） 開環(huán)頻率幅相特性圖如圖2所示。判斷穩(wěn)定性：開環(huán)傳函無(wú)右半平面得極點(diǎn)，則，極坐標(biāo)圖不包國(guó)（-1, jO）點(diǎn)，則根據(jù)奈氏判據(jù)，Z=P-2N=02、

12、若給定輸入廠（t）= 2t+2時(shí)，要求系統(tǒng)得槌鄭伏歪為u、ZS,艱廿壞增亞/（：系統(tǒng)為1型，位置誤差系數(shù)Kp=8,速度誤差系數(shù)KV=K 9（2分）（2分）（3分）分） 依題意: 得（2分）故滿足穩(wěn)態(tài)誤差要求得開環(huán)傳遞函數(shù)為3、滿足穩(wěn)態(tài)誤差要求系統(tǒng)得相角裕度： 令幅頻特性：，得.,（1 分）相角裕度:試題三一、填空題（每空1分，共20分）1、對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)得基本要求可以概括為三個(gè)方面，即：、快速性與O2、控制系統(tǒng)得稱為傳遞函數(shù).一階系統(tǒng)傳函標(biāo)準(zhǔn)形式就是,二階系統(tǒng)傳函標(biāo)準(zhǔn)形式就是3、在經(jīng)典控制理論中，可釆用、根彳九跡法或等方法判斷線性控制系統(tǒng)穩(wěn)定性。4、控制系統(tǒng)得數(shù)學(xué)模型，取決于系統(tǒng)與,與外作用及

13、初始條件無(wú)關(guān)。5、線性系統(tǒng)得對(duì)數(shù)幅頻特性，縱坐標(biāo)取值為，橫坐標(biāo)為6、奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)中，Z = P- R ,其中P就是指,乙就是指, R指o7、在二階系統(tǒng)得單位階躍響應(yīng)圖中，定義為o就是o8、P I控制規(guī)律得時(shí)域表達(dá)式就是P I D控制規(guī)律得傳遞函數(shù)表達(dá)式就是9、設(shè)系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù)為，則其開環(huán)幅頻特性為,相頻特性為二、判斷選擇題（每題2分，共16分）1、關(guān)于線性系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，正確得說(shuō)法就是：（）A、 一型系統(tǒng)在跟蹤斜坡輸入信號(hào)時(shí)無(wú)誤差：自動(dòng)控制原理試題與答案解析B、 穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算得通用公式就是：C增大系統(tǒng)開環(huán)增益K可以減小穩(wěn)態(tài)誤差；D、增加積分環(huán)節(jié)可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，而且不會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。2

14、、適合應(yīng)用傳遞函數(shù)描述得系統(tǒng)就是（）。A、單輸入，單輸出得線性定常系統(tǒng)；B、單輸入，單輸出得線性時(shí)變系統(tǒng)；C、單輸入，單輸出得定常系統(tǒng)；D、非線性系統(tǒng).3、若某負(fù)反饋控制系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù)為，則該系統(tǒng)得閉環(huán)特征方程為 （）。A、B、C、。、與就是否為單位反饋系統(tǒng)有關(guān)4、非單位負(fù)反饋系統(tǒng)，其前向通道傳遞函數(shù)為G （S）,反饋通道傳遞函數(shù)為片，當(dāng)輸入信號(hào)為/?，則從輸入端定義得誤差為 （）A、B .C、D、5已知下列負(fù)反饋系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù),應(yīng)畫零度根魏跡得就是（）A、B、 C、D、6閉環(huán)系統(tǒng)得動(dòng)態(tài)性能主要取決于開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性得：A、低頻段B、開環(huán)增益C.高頻段D.中頻段7. 已知單位反饋系統(tǒng)得

15、開環(huán)傳遞函數(shù)為，當(dāng)輸入信號(hào)就是時(shí)，系統(tǒng)得穩(wěn)態(tài)誤差就是（）A、 0 ;B、 8；c、 10;D. 208、關(guān)于系統(tǒng)零極點(diǎn)位置對(duì)系統(tǒng)性能得影響，下列觀點(diǎn)中正確得就是（）A、如果閉環(huán)極點(diǎn)全部位于S左半平面，則系統(tǒng)一定就是穩(wěn)定得穩(wěn)定性與閉環(huán)零點(diǎn)位置無(wú)關(guān)；B、如果閉環(huán)系統(tǒng)無(wú)零點(diǎn)，且閉環(huán)極點(diǎn)均為負(fù)實(shí)數(shù)極點(diǎn)，則時(shí)間響應(yīng)一定就是衰減振蕩得；C、超調(diào)量?jī)H取決于閉環(huán)復(fù)數(shù)主導(dǎo)極點(diǎn)得衰減率，與其它零極點(diǎn)位置無(wú)關(guān)；D、如果系統(tǒng)有開環(huán)極點(diǎn)處于S右半平面，則系統(tǒng)不穩(wěn)定.三、（16分）已知系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中，輸入信號(hào)為單位斜坡函數(shù)，求系統(tǒng)得穩(wěn)態(tài)誤差（8分）分析能否通過(guò)調(diào)節(jié)增益，使穩(wěn)態(tài)誤差小于0、2 （8分）。CG）R

16、(s)四、（16分）設(shè)負(fù)反饋系統(tǒng)如圖2 ,，道/： G若釆H測(cè)速負(fù)反饋,試畫出以為參變瑩得根軌跡（10分），并討論大小對(duì)系純性膽得影響（6分）R（s）CG)五、已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞*于5G(s)奎斯*r,穩(wěn)定判據(jù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。（16分）第五題、第六題可任選其一穴、已知最小相位系統(tǒng)得對(duì)數(shù)幅頻特寸示。試求系 圖2 5專遞函數(shù)（16分）20L( 3) dB-40R(s)Q-20（i）1 10 -40自動(dòng)控制原理試題與答案解析.圖4七、設(shè)控制系統(tǒng)如圖4,要求校正后系統(tǒng)在輸入信號(hào)就是單位斜坡時(shí)得穩(wěn)態(tài)入亠于大于0、05,相角裕度不小于40 ,幅值裕度不小于10 dB,試設(shè)計(jì)串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)。（16分）試題三答案

17、一、填空題（每題1分，共20分）1、穩(wěn)定性（或：趨，平穩(wěn)性）;準(zhǔn)確性（或:穩(wěn)態(tài)精度,精度）2、輸出拉氏變換與輸入拉氏變換在零初始條件下得比值；：（或:）3、勞斯判據(jù)（或:吋域分析法）:奈奎斯特判據(jù)（或:頻域分析法）4、結(jié)構(gòu)；參數(shù)5、（或:）；（或:按對(duì)數(shù)分度）6、開環(huán)傳函中具有正實(shí)部得極點(diǎn)得個(gè)數(shù)，（或：右半S平面得開環(huán)極點(diǎn)個(gè)數(shù)）;閉環(huán)傳函中具有正實(shí)部得極點(diǎn)得個(gè)數(shù)（或：右半S平面得閉環(huán)極點(diǎn)個(gè)數(shù),不穩(wěn)定得根得個(gè)埜）：奈氏曲線逆時(shí)針?lè)较虬冢?1, J0 ）整圈數(shù)。1、系統(tǒng)響應(yīng)到達(dá)并保持在終值誤差內(nèi)所需得最短時(shí)間（或：調(diào)整吋間，調(diào)節(jié)吋間）;響應(yīng)得最大僞移量與終值得差與得比得百分?jǐn)?shù)。（或:，&8、（或

18、：）;（或：）9、；二、判斷選擇題（每題2分，共16分）1、C 2. A 3、B 4、D 5、A 6、D 7 D 8、A三、（16分）解：i型系統(tǒng)在$艮蹤單位斜坡輸入信號(hào)時(shí)，穩(wěn)態(tài)誤差為（2分）而靜態(tài)速度誤差系數(shù)（2分）穩(wěn)態(tài)誤差為。（4分）要使必須,即要大于5。（6分）但其上限要符合系統(tǒng)穩(wěn)定性要求.可由勞斯判據(jù)決定其上限。系統(tǒng)得閉環(huán)特征方程就是）（5）= s（s +1）（25 + 1） + 05K$ + K = 2s + 3s + （1 + 0.5K ）s + K = 0（1 分）構(gòu)造勞斯表如下為使首列大于0,必須。綜合穩(wěn)態(tài)誤差與穩(wěn)定性要求，當(dāng)時(shí)能保證穩(wěn)態(tài)誤差小于0、2。（1分）四、（16分）解

19、：系統(tǒng)得開環(huán)傳函，其閉環(huán)特征多項(xiàng)式為,（1分）以不含得各項(xiàng)與除方程兩邊，得,令，得到等效開環(huán)傳函為 （2分）參數(shù)根軌跡,起點(diǎn)：,終點(diǎn)：有限零點(diǎn)，無(wú)窮零點(diǎn) （2分）實(shí)軸上根軌跡分布：一8, 0（2分）自動(dòng)控制原理試題與答案解析實(shí)軸上根軌跡得分離點(diǎn)：令，得 合理得分離點(diǎn)就是，（2分）該分離點(diǎn)對(duì)應(yīng)得根軌跡增益為,對(duì)應(yīng)得速度反饋時(shí)間常數(shù)（1分）根軌跡有一根與負(fù)實(shí)軸重合得漸近線.由于開環(huán)傳函兩個(gè)極點(diǎn),一個(gè)有限寒點(diǎn)且零點(diǎn)不在兩極點(diǎn)之間，故根跡為以零點(diǎn)為圓心，以該圓心到分離點(diǎn)距離為半徑得圓周。根軌跡與虛軸無(wú)交點(diǎn)，均處于s左半平面。系統(tǒng)絕對(duì)穩(wěn)定根軌跡如圖1所示（4分）討論大小對(duì)系統(tǒng)性能得影響如下：（1）當(dāng)時(shí)，

20、系統(tǒng)為欠阻尼狀態(tài)。根軌跡處在第二、三象限，閉環(huán)極點(diǎn)為共扌尼得復(fù)數(shù)極點(diǎn)系統(tǒng) 阻尼比隨著由零逐漸增大而增加動(dòng)態(tài)響應(yīng)為阻尼振蕩過(guò)程，增加將使振蕩頻率減?。ǎ?，但響應(yīng)速 度加快，調(diào)節(jié)時(shí)間縮短（）。（1分）（2）、當(dāng)，為臨界阻尼狀態(tài)，動(dòng)態(tài)過(guò)程不再有振蕩與超調(diào)。（1分）（3）、當(dāng)，為過(guò)阻尼狀態(tài)。系統(tǒng)響應(yīng)為單調(diào)變化過(guò)程。（1分）P1 p2圖1四題系統(tǒng)參數(shù)根軌跡五、（1 6分）解：由題已知：,系統(tǒng)得開環(huán)頻率特性為（2分）開環(huán)頻率特性極坐標(biāo)圖起點(diǎn)：；（1分）終點(diǎn)：；（1分）與實(shí)軸得交點(diǎn)：令虛頻特性為零，即得（2分）實(shí)部（2分）開環(huán)極坐標(biāo)圖如圖2所示。（4分）由于開環(huán)傳函無(wú)右半平面得極點(diǎn)，則當(dāng)時(shí)，極坐標(biāo)圖不包圍（

21、1, jO）點(diǎn)，系統(tǒng)穩(wěn)定.（1分）當(dāng)時(shí)，極坐標(biāo)圖穿過(guò)臨界點(diǎn)（-1, jO） A,系統(tǒng)臨界穩(wěn)定。（1分）當(dāng)時(shí)，極坐標(biāo)圖順時(shí)針?lè)较虬鼑?guó)（1, j 0）點(diǎn)臥自動(dòng)控制原理試題與答案解析按奈氏判據(jù),Z=P-N二2。系統(tǒng)不穩(wěn)定。（2分） 閉環(huán)有兩個(gè)右平面得極點(diǎn)。六、（16分）解：從開環(huán)波特圖可知，系統(tǒng)具有比例環(huán)節(jié).兩個(gè)積分環(huán)節(jié)、一個(gè)一階微分環(huán)節(jié)與一個(gè)慣性環(huán)節(jié). 故其開環(huán)傳函應(yīng)有以下形式（8分）由圖可知：處得縱坐標(biāo)為40 dB,則，得 （2分）又由 得幅值分貝數(shù)分別為20與0,結(jié)合斜率定尢有,解得 a d / s （2分）同理可得或 ，得r a d/s （2 分）故所求系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為（2分）七、（16分

22、）解：（1）、系統(tǒng)開環(huán)傳函，輸入信號(hào)為單位斜坡函數(shù)吋得穩(wěn)態(tài)誤差為,由于要求穩(wěn)態(tài)誤差不大于0. 05,取故（5分）（2）、校正前系統(tǒng)得相角裕度 計(jì)算：得 r a d/s;而幅值裕度為無(wú)窮大，因?yàn)椴淮嬖?。?分）（3）、根據(jù)校正后系統(tǒng)對(duì)相位裕度得要求，確定超前環(huán)節(jié)應(yīng)提供得相位補(bǔ)償角（2分）（4）、校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計(jì)算（2分）（5）、超前校正環(huán)節(jié)在處得幅值為：使校正后得截止頻率發(fā)生在處，故在此頻率處原系統(tǒng)得幅值應(yīng)為一5、31 dBL（a）m） = E（q ） = 20lg20-20Igco： -20lg Jy+1 =-5.31解得（2分）（6）、計(jì)算超祈網(wǎng)絡(luò)在放大3、4倍后，超祈校正網(wǎng)絡(luò)為校正后得總開環(huán)

23、傳函為：（2分）（7）校驗(yàn)性能指標(biāo)相角裕度由于校正后得相角始終大于一180：故幅值裕度為無(wú)窮大。符合設(shè)計(jì)性能指標(biāo)要求。（1分）試題四、填空題（每空1分，共15分）自動(dòng)控制原理試題與答案解析1對(duì)于自動(dòng)控制系統(tǒng)得性能要求可以槪括為三個(gè)方面，即： 、與,其中最基本得要求就是。2、若某單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)得前向傳遞函數(shù)為，則該系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù)為o3、能表達(dá)控制系統(tǒng)各變董之間關(guān)系得數(shù)學(xué)表達(dá)式或表示方法,叫系統(tǒng)得數(shù)學(xué)模型，在古典控制理論中系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型有、等。4、判斷一個(gè)閉環(huán)線性控制系統(tǒng)就是否穩(wěn)定，可釆用. 、等方法。5、設(shè)系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù)為，則其開環(huán)幅頻特性為,相頻特性為6、P ID控制器得輸入一輸出關(guān)

24、系得時(shí)域表達(dá)式就是,其相應(yīng)得傳遞函數(shù)為O7、置小相位系統(tǒng)就是指o二、選擇題（每題2分，共20分）1 關(guān)于奈氏判據(jù)及其輔助函數(shù)F （s）= 1 + G（s） H（s），錯(cuò)誤得說(shuō)法就是（）A、F （s）得零點(diǎn)就就是開環(huán)傳遞函數(shù)得極點(diǎn)B、F（s）得極點(diǎn)就就是開環(huán)傳遞函數(shù)得極點(diǎn)C、F（s）得零點(diǎn)數(shù)與極點(diǎn)數(shù)相同D、F （s）得零點(diǎn)就就是閉環(huán)傳遞函數(shù)得極點(diǎn)2、已知負(fù)反饋系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù)為，則該系統(tǒng)得閉環(huán)特征方程為（）oA、B、C、D與就是否為單位反饋系統(tǒng)有關(guān)3、一階系統(tǒng)得閉環(huán)極點(diǎn)越靠近S平面原點(diǎn)，則（）。D、響應(yīng)速度越慢D.不能確定D、階躍響應(yīng)A、準(zhǔn)確度越離B、準(zhǔn)確度越低C響應(yīng)速度越快4、已知系統(tǒng)得開環(huán)

25、傳遞函數(shù)為，則該系統(tǒng)得開環(huán)增益為（ ）oA、100B、1000C、205、若兩個(gè)系統(tǒng)得根軌跡相同，則有相同得：A、閉環(huán)零點(diǎn)與極點(diǎn)B、開環(huán)零點(diǎn)C、閉環(huán)極點(diǎn)6、下列串聯(lián)校正裝置得傳遞函數(shù)中，能在處提供最大相位超前角得就是（）。A、B、C、D、7、關(guān)于P I控制器作用，下列觀點(diǎn)正確得有（）A、可使系統(tǒng)開環(huán)傳函得型別提高，消除或滅小穩(wěn)態(tài)誤差：B、積分部分主要就是用來(lái)改基系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能得：C、比例系數(shù)無(wú)論正負(fù)、大小如何變化，都不會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性；D、只要應(yīng)用P I控制規(guī)律，系統(tǒng)得穩(wěn)態(tài)誤差就為零.8. 關(guān)于線性系統(tǒng)穩(wěn)定性得判定，下列觀點(diǎn)正確得就是（）.A、線性系統(tǒng)穩(wěn)定得充分必要條件就是：系統(tǒng)閉環(huán)特征方程得各

26、項(xiàng)系數(shù)都為正數(shù);B、無(wú)論就是開環(huán)極點(diǎn)或就是閉環(huán)極點(diǎn)處于右半S平面，系統(tǒng)不穩(wěn)定：C、如果系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)特征方程某項(xiàng)系數(shù)為負(fù)數(shù)，系統(tǒng)不穩(wěn)定；D、當(dāng)系統(tǒng)得相角裕度大于零.幅值裕度大于1時(shí)，系統(tǒng)不穩(wěn)定。9、關(guān)于系統(tǒng)頻域校正,下列觀點(diǎn)錯(cuò)誤得就是（）A、一個(gè)設(shè)計(jì)良好得系統(tǒng)，相角裕度應(yīng)為45度左右：B、開環(huán)頻率特性，在中頻段對(duì)數(shù)幅頻特性斜率應(yīng)為；C、低頻段，系統(tǒng)得開環(huán)增益主要由系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能要求決定；自動(dòng)控制原理試題與答案解析D、利用超前網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行串聯(lián)校正,就是利用超祈網(wǎng)絡(luò)得相角超前特性。10、已知單位反饋系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù)為，當(dāng)輸入信號(hào)就是時(shí)，系統(tǒng)得穩(wěn)態(tài)誤差就是（）A、 0B、 8C 10D、 20自動(dòng)控制原理試題與答案解析三、寫出下圖所示系統(tǒng)得傳遞函數(shù)（結(jié)構(gòu)圖化簡(jiǎn)，梅遜公式均可）。（8分）四、（共15分）已知某單位反饋系統(tǒng)得閉環(huán)根軌跡圖如下圖所示1、寫出該系統(tǒng)以根軌跡增益為變量得開環(huán)傳遞函數(shù)；（7分）2、求出分離點(diǎn)坐標(biāo)，并寫出該系統(tǒng)臨界阻尼吋得閉環(huán)傳遞