自動(dòng)控制原理及其應(yīng)用試卷A

2012-2013學(xué)年第1學(xué)期期末試卷

《自動(dòng)控制原理及其應(yīng)用》（A）題號(hào)—-四五六平時(shí)成績(jī)滿(mǎn)分402040扣分一、單項(xiàng)選擇題（每小題2分，共40分）:關(guān)于系統(tǒng)零極點(diǎn)位置對(duì)系統(tǒng)性能的影響，下列觀點(diǎn)中正確的是（）A、如果閉環(huán)極點(diǎn)全部位于S左半平面，則系統(tǒng)一定是穩(wěn)定的。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)一定是衰減振蕩的；C、超調(diào)量?jī)H取決于閉環(huán)復(fù)數(shù)主導(dǎo)極點(diǎn)的衰減率，與其它零極點(diǎn)位置無(wú)關(guān)；D、如果系統(tǒng)有開(kāi)環(huán)極點(diǎn)處于S右半平面，則系統(tǒng)不穩(wěn)定。5若某負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為s（s+D,則該系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為()。A、s(s+l)=0C、s(s+l)+l=03.如圖1所示系統(tǒng),G+G—I2-a1+GGA、23Bs(s+l)+5=0D、與是否為單位反饋系統(tǒng)有關(guān)?、C(s)G(s)=傳遞函數(shù)"(S)為()。D、以上都錯(cuò)G+GG+G—I2-—13-口1+GGr1+GG￡5、1323圖14.同一系統(tǒng)，不同輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間傳遞函數(shù)的特征方程()A、相同B、不同C、不存在D、不定TOC\o"1-5"\h\z某系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳函°s(s+l),相角穩(wěn)定裕量『=45。，則爪為：()A、1B、2C、HD、2已知某些系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)如下，屬于最小相位系統(tǒng)的是()K(2—s)K(s+1)KK(l—s)As(s+l)bs(s+5)Cs($2—s+1)ds(2—s)開(kāi)環(huán)頻域性能指標(biāo)中的相角裕度『對(duì)應(yīng)時(shí)域性能指標(biāo)()。A、超調(diào)B、穩(wěn)態(tài)誤差氣C、調(diào)整時(shí)間。D、峰值時(shí)間'〃八，、10G(s)=單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳函為：°53+352+25+10,系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)在S左半平面分布的個(gè)數(shù)為：()A、0個(gè)B、1個(gè)C、2個(gè)D.3個(gè)對(duì)于以下情況應(yīng)繪制0°根軌跡的是()A、主反饋口符號(hào)為“-”；B、除土外的其他參數(shù)變化時(shí)；C、非單位反饋系統(tǒng)；D、根軌跡方程(標(biāo)準(zhǔn)形式)為G(s)H(s)=+l。根軌跡的模值方程可用于()A、確定根軌跡的起始角與終止角B、確定實(shí)軸上的根軌跡分布C、確定根軌跡上某點(diǎn)對(duì)應(yīng)的開(kāi)環(huán)增益D.繪制根軌跡若某系統(tǒng)的根軌跡有兩個(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0D、速度誤差系數(shù)為0系統(tǒng)在如5作用下的穩(wěn)態(tài)誤差七說(shuō)明()A、型別v<2B、系統(tǒng)不穩(wěn)定C、輸入幅值過(guò)大D.閉環(huán)傳遞函數(shù)中有一個(gè)積分環(huán)節(jié)C(z)線性離散系統(tǒng)如圖2所示，則R⑵為:()G(z)G(z)G(z)G(z)G(z)G(z)JQ—J21Qr-A、l+G^eg)b、1+GRH(z)c、l+q(z)G2(z)H(z)D.以上答案都不對(duì)

圖WI?、100G(s)=單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)Ms+10),在單位加速度信號(hào)作用下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為()D.00A、0.1B、0.01C、0確定根軌跡與虛軸的交點(diǎn)，可用()D.dk/ds=O10(25+1)A.勞斯判據(jù)B.幅角條件C.幅值條件G(s)=已知單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為s2(s2+6s+100),當(dāng)輸入信號(hào)是心)=2+力+〃時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是()A、0B、8c、10D、20非單位負(fù)反饋系統(tǒng)，其前向通道傳遞函數(shù)為G(，，反饋通道傳遞函數(shù)為當(dāng)輸入信號(hào)為戰(zhàn)，，則從輸入端定義的誤差頊，為()A、E(S)=R(S)?G(S)；B、E(S)=R(S).G(S)?H(S)；C、E⑸=R(S)?G⑸—H⑸.°、E⑸=R(S)—G⑸H⑸。D.00D.dk/ds=O10(25+1)關(guān)于線性系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，正確的說(shuō)法是：()A、一型系統(tǒng)在跟蹤斜坡輸入信號(hào)時(shí)無(wú)誤差；e=lim穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算的通用公式是ssiol+G(s)H(s)；增大系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益K可以減小穩(wěn)態(tài)誤差；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。S2夫(S)B、C、A、e=lim穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算的通用公式是ssiol+G(s)H(s)；增大系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益K可以減小穩(wěn)態(tài)誤差；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。A、增加積分環(huán)節(jié)；B、提高系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益K；C、增加微分環(huán)節(jié)；D、引入擾動(dòng)補(bǔ)償。系統(tǒng)在心)。2作用下的穩(wěn)態(tài)誤差七說(shuō)明()A、型別v<2；B、系統(tǒng)不穩(wěn)定；C、輸入幅值過(guò)大；D、閉環(huán)傳遞函數(shù)中有一個(gè)積分環(huán)節(jié)。二、填空（每題2分，共20分）：能表達(dá)控制系統(tǒng)各變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式或表示方法，叫系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，在古典控制理論中系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型有、等。一階系統(tǒng)傳函標(biāo)準(zhǔn)形式是,二階系統(tǒng)傳函標(biāo)準(zhǔn)形式是O單位拋物線函數(shù)信號(hào)的拉氏變換式。一階慣性環(huán)節(jié)的頻率特性為。二階欠阻尼振蕩系統(tǒng)的最大超調(diào)量為。當(dāng)擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)入系統(tǒng)破壞系統(tǒng)平衡時(shí)，用其動(dòng)態(tài)過(guò)程中給定值與測(cè)量值之間產(chǎn)生的最大偏差來(lái)衡量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的。系統(tǒng)特征方程的根具有一個(gè)根為零或?qū)嵅繛榱銜r(shí)，該系統(tǒng)為。復(fù)合控制有兩種基本形式：即按的前饋復(fù)合控制和按的前饋復(fù)合控制。一階微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為。純遲延環(huán)節(jié)的頻率特性為。系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)中有兩個(gè)積分環(huán)節(jié)則該系統(tǒng)為型系統(tǒng)。32.最小相位系統(tǒng)指。三、計(jì)算題（每題10分，共40分）：C（s）33.寫(xiě)出下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)如）（結(jié)構(gòu)圖化簡(jiǎn)，梅遜公式均可）rv、k(l—Cs)G{s)H(s)=,k,t,T34.已知系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為s(Ts+l)均大于0,試用奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。已知系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為xO（t）=l-1.8^-4f+0.8e-9fo試求：（1）閉環(huán)傳遞函數(shù)；（2）系統(tǒng)的阻尼比&和無(wú)阻尼自然振蕩頻率3（3）系統(tǒng)的超調(diào)量。和調(diào)節(jié)時(shí)間t。PS確定下圖所示閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)K的取值范圍。s(妒+s+l)(?+4)【答案】======-、單項(xiàng)選擇題1.A2.B10.C11.B18.C19.C、填空題3.A1.A2.B10.C11.B18.C19.C、填空題12.A13.A14.D15.A16.D17.D20.A能表達(dá)控制系統(tǒng)各變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式或表示方法，叫系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，在古典控制理論中系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型有微分方程、傳遞函數(shù)等。（或結(jié)構(gòu)圖、信號(hào)流圖）（任意兩個(gè)均可）

G(s)=——一階系統(tǒng)傳函標(biāo)準(zhǔn)形式是公+1,二階系統(tǒng)傳函標(biāo)準(zhǔn)形式是CD2G(s)=G(s)=)°$2+2。①$+(02『命T252+2TC5+1nn23.單位拋物線函數(shù)信號(hào)的拉氏變換式l/s31一階慣性環(huán)節(jié)的頻率特性為g+1。)°em如二階欠阻尼振蕩系統(tǒng)的最大超調(diào)量為。當(dāng)擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)入系統(tǒng)破壞系統(tǒng)平衡時(shí)，用其動(dòng)態(tài)過(guò)程中給定值與測(cè)量值之間產(chǎn)生的最大偏差來(lái)衡量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的準(zhǔn)確性。系統(tǒng)特征方程的根具有一個(gè)根為零或?qū)嵅繛榱銜r(shí)，該系統(tǒng)為臨界穩(wěn)定系統(tǒng)。復(fù)合控制有兩種基本形式：即按輸入的前饋復(fù)合控制和按擾動(dòng)的前饋復(fù)合控制。一階微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為T(mén)s+1。純遲延環(huán)節(jié)的頻率特性為e-jm。系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)中有兩個(gè)積分環(huán)節(jié)則該系統(tǒng)為北型系統(tǒng)。TOC\o"1-5"\h\z最小相位系統(tǒng)是指系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)零點(diǎn)和開(kāi)環(huán)極點(diǎn)全部位于左半S平面。二、計(jì)算題乎PAC(s)iiG(s)=——解：傳遞函數(shù)仔⑸.?根據(jù)梅遜公式*3)△*同政?乙=一G(s)H⑴L=—G(s)H(s)L=-G(s)H(s)3殺回正念111I222，333攻LL=G(s)H(s)G(s)H(s)1對(duì)互不接觸回路：131713V73V7A=l-^L+LL=l+G(s)H(s)+G(s)H(s)+G(s)H(s)+G(s)H(s)G(s)H(s)i131122331133i=l1條前向通道：..G(s)=R(s)P=G(s)G(s)G(s),A=1

1121條前向通道：..G(s)=R(s)PAG(s)G(s)G(s)—b=129A1+G(s)H(s)+G(s)H(s)+G(s)H(s)+G(s)H(s)G(s)H(s)1122331133G(s)H(s)=34.解：由題已知:K(lf)

s(7s+l)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率特性為K[—0+T)co—j(l一沖2)]co(1+T2CO2)開(kāi)環(huán)頻率特性極坐標(biāo)圖起點(diǎn):幺您占?八、、?與實(shí)軸的交點(diǎn)：令虛頻特性為零，即G(g)H(g)=-Kt頭口|5xx

,=60。)90+;(pOop=(—)o27091CO=1—Te2=0得x』T氣開(kāi)環(huán)極坐標(biāo)圖如圖2所示。由于開(kāi)環(huán)傳函無(wú)右半平面的極點(diǎn)，則尸=°當(dāng)Kivl時(shí)，極坐標(biāo)圖不包圍(一1,j0)點(diǎn)，系統(tǒng)穩(wěn)定。當(dāng)時(shí)，極坐標(biāo)圖穿過(guò)臨界點(diǎn)(一1,j0)點(diǎn)，系統(tǒng)臨界穩(wěn)定。當(dāng)KT>1時(shí)，極坐標(biāo)圖順時(shí)針?lè)较虬鼑?-1,j0)點(diǎn)一圈。N=2(N-N)=2(0—1