西南交大網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院《自動(dòng)控制原理A》第1、2、3、4、5次作業(yè)

1、自動(dòng)控制原理第1 次作業(yè)，注釋如下：一、不定項(xiàng)選擇題(有不定個(gè)選項(xiàng)正確，共4道小題 )1. 自動(dòng)控制的基本控制方式包括: 不選全或者選錯(cuò)，不算完成(A) 開環(huán)控制(B) 閉環(huán)控制(C) 復(fù)合控制(D) 手動(dòng)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(diǎn)是: 不選全或者選錯(cuò)，不算完成(A) 采用了反饋(B) 系統(tǒng)的響應(yīng)對(duì)擾動(dòng)不敏感(C) 構(gòu)造簡(jiǎn)單(D) 存在穩(wěn)定性問(wèn)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(cè)量元件的輸入信號(hào)是該控制系統(tǒng)的： 不選全或者選錯(cuò)，不算完成(A) 輸入信號(hào)(

2、B) 輸出信號(hào)(C) 偏差信號(hào)(D)反饋信號(hào)你選擇的答案：B正確正確答案：B解答參考：4. 自動(dòng)控制系統(tǒng)按輸入特征分類，可分為 "不選全或者選錯(cuò)，不算 完成(A)恒值系統(tǒng)和隨動(dòng)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(duì)控制系統(tǒng)的基本要求主要包括 穩(wěn)、準(zhǔn)、和快 。6. 自動(dòng)控制系統(tǒng)的偏差是指系統(tǒng)的 輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的差值。7. 簡(jiǎn)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(guò)測(cè)量元件返回到輸入端，與給定輸入相比較得到

3、偏差信號(hào)。偏差信號(hào)經(jīng)過(guò)控制器產(chǎn)生控制作用，控制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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)如下圖，簡(jiǎn)述其工作原理，并說(shuō)明系統(tǒng)中的輸入量、輸出量、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測(cè)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(zhuǎn)臺(tái)速度（實(shí)際上是設(shè)置一定的電壓），實(shí)際的轉(zhuǎn)臺(tái)速度通過(guò)轉(zhuǎn)速計(jì)（測(cè)量元件）轉(zhuǎn)換成與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速成比例的電壓信號(hào)返回輸入端與設(shè)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(jī)中，使直流電機(jī)控制轉(zhuǎn)臺(tái)的速度朝偏差減小的方向變化，從而使轉(zhuǎn)臺(tái)速度盡快恢復(fù)到期望值。輸入量：轉(zhuǎn)臺(tái)期望的轉(zhuǎn)速輸出量：轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)際的轉(zhuǎn)速測(cè)量元件：轉(zhuǎn)速

4、計(jì)控制器：直流放大器執(zhí)行機(jī)構(gòu)：直流電機(jī)被控對(duì)象：轉(zhuǎn)臺(tái)該轉(zhuǎn)臺(tái)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(xué)期的第2 次作業(yè)，注釋如下：一、不定項(xiàng)選擇題（有不定個(gè)選項(xiàng)正確，共4道小題 ）1. 在經(jīng)典控制理論中，常用的數(shù)學(xué)模型包括： 不選全或者選錯(cuò)，不算完成 (A) 微分方程(B) 傳遞函數(shù)(C) 結(jié)構(gòu)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(duì)傳遞函數(shù)描述正確的是： 不選全或者選錯(cuò)，不算完成(A) 它是頻率域中的數(shù)學(xué)模型，包含了系統(tǒng)有關(guān)動(dòng)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

5、之間的關(guān)系。(D) 物理結(jié)構(gòu)不同的系統(tǒng)，可能有相同的傳遞函數(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：3. 在經(jīng)典控制理論中，采用的頻域數(shù)學(xué)模型為： 不選全或者選錯(cuò)，不算完成 (A) 微分方程(B) 傳遞函數(shù)(C) 結(jié)構(gòu)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(cuò)，不算完成(A)輸入信號(hào)(8) 輸出信號(hào)(C)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)(D)擾動(dòng)信號(hào)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

6、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(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(jì)算傳遞函數(shù)Y(s)/R(s)。8. 假設(shè)下圖中所示的運(yùn)算放大器是理想的，各個(gè)參數(shù)取值為C=1F R1=167kQ , R2=240kQ , R3=1kQ, R4=100kQ,試計(jì)算運(yùn)算放大器電路的傳遞函數(shù)G(s)=Vo(s)/V(s) 。9. 假設(shè)以下兩個(gè)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(xué)期的第3 次作業(yè)，注釋如下：一、不定項(xiàng)選擇題(有不定個(gè)選項(xiàng)正確，共4道小題 )1. 根據(jù)系統(tǒng)結(jié)

7、構(gòu)和參數(shù)選擇情況，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程可以表現(xiàn)為： 不選全或者選錯(cuò)，不算完成(A) 衰減(B) 發(fā)散(C) 等幅振蕩(D) 保持你選擇的答案：A B C 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(cuò)，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(gè)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(gè)數(shù)你選擇的答案：A B 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 -1± j5 ，則該系統(tǒng)： 不選全或者選錯(cuò)，不算完成(A) 臨界穩(wěn)定(B) 穩(wěn)定(C) 不穩(wěn)定(D) 不

8、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(dāng)輸入為單位斜坡信號(hào)時(shí)，其輸出的穩(wěn)態(tài)誤差為： 不選全或者選錯(cuò)，不算完成(A) 不能確定(B) 零(C) 常數(shù)(D) 無(wú)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(fù)反饋控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)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(diǎn))都具有負(fù)實(shí)部，即都位于S平面的左半部。7 .某負(fù)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(wú)阻尼自然頻率為3rad/s,阻尼比為,系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的調(diào)節(jié)時(shí)間為 。8 .若某

9、單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)是 G(s)=100/s2+1), 則該系統(tǒng)為 之型系統(tǒng)，其靜態(tài)位置誤差系數(shù)Kp= 無(wú)窮大 。9 .設(shè)某控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖所示，試計(jì)算該系統(tǒng)的暫態(tài)性 能： 超調(diào)量0 %峰值時(shí)間Tp,上升時(shí)間Tr和調(diào)整時(shí)間Ts。10 .單位反饋系統(tǒng)如圖E2所示，受控對(duì)象傳遞函數(shù)為:試確定系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)和斜坡響應(yīng)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(xué)期的第4 次作業(yè)，注釋如下：一、不定項(xiàng)選擇題(有不定個(gè)選項(xiàng)正確，共4道小題 )1. 以下關(guān)于控制系統(tǒng)根軌跡法描述正確的是： 不選全或者選錯(cuò)，不算完成 (A) 根軌跡法是求解閉環(huán)系

10、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(diǎn)在s 平面分布的情況下，繪制系統(tǒng)閉環(huán)極點(diǎn)在s 平面隨某一參數(shù)變化時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡。(C) 繪制根軌跡時(shí)，凡是滿足幅值條件的點(diǎn)都在根軌跡上。(D) 根軌跡起始于系統(tǒng)開環(huán)極點(diǎn)終止于系統(tǒng)開環(huán)零點(diǎn)。你選擇的答案：A B D 正確 正確答案：A B D解答參考：2. 以下關(guān)于控制系統(tǒng)根軌跡法描述錯(cuò)誤的是： 不選全或者選錯(cuò)，不算完成 (A)根軌跡法的分支數(shù)與開環(huán)有限零點(diǎn)數(shù)m和開環(huán)有限極點(diǎn)數(shù)n 中的大者相等。(B)當(dāng)開環(huán)有限零點(diǎn)數(shù)m小于開環(huán)有限極點(diǎn)數(shù)n時(shí)，有n-m條 根軌跡分支終止于無(wú)窮遠(yuǎn)處。(C) 實(shí)軸上某區(qū)域，若其右側(cè)開環(huán)實(shí)數(shù)零、極點(diǎn)個(gè)數(shù)之和為偶數(shù)，則

11、該區(qū)域具有根軌跡。(D) 一部分根軌跡分支向右移動(dòng)則必定有一部分根軌跡分支向左移動(dòng)。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(wú)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(cuò)，不算完成(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(fù)平面上相遇又立即分開的點(diǎn)，稱為根軌跡的： 不選全或者選錯(cuò)，不算完成(A) 與虛軸的交點(diǎn)(B) 起始點(diǎn)(C) 漸近線與實(shí)軸的交點(diǎn)(D) 分離點(diǎn)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(shí)的

12、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(wú)窮 時(shí),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(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：(1)確定實(shí)軸上的根軌跡；確定根軌跡的分離點(diǎn)；確定根軌跡的漸近線；求系統(tǒng)臨界穩(wěn)定的K*值；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(shí)軸上的分離點(diǎn)和與該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的增益 K;(2) 當(dāng)有兩個(gè)閉環(huán)特征根位于虛軸上時(shí)，系統(tǒng)的增益值和特 征根;(3) K=6 時(shí)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(xué)期的第5 次作業(yè)，注釋

13、如下：本次作業(yè)是本門課程本學(xué)期的第5 次作業(yè)，注釋如下：一、不定項(xiàng)選擇題(有不定個(gè)選項(xiàng)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(cuò)，不算完成 (A) 根軌跡圖(B) Bode 圖(C) Nyquist 圖(D) 信號(hào)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(diǎn)在s 右半平面的個(gè)數(shù)，當(dāng)w從-oo變化到oo時(shí)，下列關(guān)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(cuò)，不算完成(A) 奈奎斯特曲線不包圍(-1,j0) 點(diǎn)， 且 p=0， 則閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。(B) 奈奎斯特曲線

14、按逆時(shí)針?lè)较虬鼑?-1,j0) 點(diǎn) p 周， 則閉環(huán)系 統(tǒng)穩(wěn)定。(C)奈奎斯特曲線按順時(shí)針?lè)较虬鼑?-1,j0)點(diǎn)p周，則閉環(huán)系 統(tǒng)穩(wěn)定。(D)奈奎斯特曲線按順時(shí)針?lè)较虬鼑?-1,j0)點(diǎn)p周，無(wú)論p為 何值，閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。你選擇的答案：A B D正確正確答案：A B D解答參考：3 .在一階慣性環(huán)節(jié)的伯德圖中，當(dāng)3-s 時(shí)，其相位為：不選全 或者選錯(cuò)，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)頻率函件來(lái)判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的一種準(zhǔn)則，其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是復(fù)變換數(shù)中的幅角原理。5 .開環(huán)頻率特性的幅值等于1所對(duì)應(yīng)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(duì)數(shù)幅頻特性曲線。8 .某條件穩(wěn)定的系統(tǒng)的極坐標(biāo)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(wú)極點(diǎn)，試判斷閉環(huán)系統(tǒng)是否穩(wěn)定；答：(1)