《自动控制原理期末考试题.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动控制原理期末考试题.pdf（7页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、.自动控制原理 B 试题 A 卷答案 一、单项选择题（本大题共 5 小题，每小题 2 分，共 10 分）1若某负反馈控制系统的开环传递函数为5(1)s s，则该系统的闭环特征方程为()。A(1)0s s B.(1)50s s C.(1)10s s D.与是否为单位反馈系统有关 2梅逊公式主要用来（）。A.判断稳定性 B.计算输入误差 C.求系统的传递函数 D.求系统的根轨迹 3关于传递函数，错误的说法是()。A.传递函数只适用于线性定常系统；B.传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响；C.传递函数一般是为复变量 s 的真分式；D.闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性
2、。4一阶系统的阶跃响应（）。A当时间常数较大时有超调 B有超调 C无超调 D当时间常数较小时有超调 5.如果输入信号为单位斜坡函数时，系统的稳态误差为无穷大，则此系统为（）A 0 型系统 B.I 型系统 C.II 型系统 D.III 型系统 二、填空题（本大题共 7 小题，每空 1 分，共 10 分）1一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：_、快速性、_。2.对控制系统建模而言，同一个控制系统可以用不同的 来描述。3.控制系统的基本控制方式为 和 。4.某负反馈控制系统前向通路的传递函数为()G s，反馈通路的传递函数为()H s，则系统 的开环传递函数为 ，系统的闭环传递函数为 。5
3、 开环传递函数为2(2)(1)()()(4)(22)K ssG s H ss sss，其根轨迹的起点为 6.当欠阻尼二阶系统的阻尼比减小时，在单位阶跃输入信号作用下，最大超调量将 。7.串联方框图的等效传递函数等于各串联传递函数之 。稳定性 _准确性 数学模型 开环控制 闭环控制 ()()G s H s ()1()()G sG s H s 0,4,1j 增大 积 得分.三、简答题（本题 10 分）图 1 为水温控制系统示意图。冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。试绘制系统方框图，并说明为了保持热水温度为期望值，系统是如何工作的？系统的被控对象和控
4、制装置各是什么？图 1 水温控制系统原理图 解 工作原理：温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温，并在温度控制器中与给定温度相比较，若低于给定温度，其偏差值使蒸汽阀门开大，进入热交换器的蒸汽量加大，热水温度升高，直至偏差为零。如果由于某种原因，冷水流量加大，则流量值由流量计测得，通过温度控制器，开大阀门，使蒸汽量增加，提前进行控制，实现按冷水流量进行顺馈补偿，保证热交换器出口的水温不发生大的波动。其中，热交换器是被控对象，实际热水温度为被控量，给定量（希望温度）在控制器中设定；冷水流量是干扰量。系统方块图如图解 1 所示。这是一个按干扰补偿的复合控制系统。图 1 水温控制系统方框图 四、计算
5、题（本大题共 3 小题，每小题 10 分，共 30 分）1.一阶系统如图 2 所示，要求系统闭环增益2K，调节时间4.0st（秒）（5%）。试确定参数21,KK的值。图 2 一阶系统方块图 得分.1.解：系统闭环传递函数为：111)(212211211KKsKKKsKsKKsKs （4 分）令闭环增益212KK，得：5.02K （3 分）令调节时间4.03321KKTts，得：151K。（3 分）2.系统动态结构图如图 3 所示，求闭环传递函数)()(sRsC。图 3 控制系统的结构方框图 2.解：法一：梅森增益公式 图中有 1 条前向通路，3 个回路 （4 分），211132111GGLGG
6、GP，)(13213213322LLLGGGLGGL 3213221321111)()(GGGGGGGGGGPsRsC （6 分）法二：结构图的等效化简 .所以：32132213211)()(GGGGGGGGGGsRsC 3.已知二阶系统222,(0)2nnnnss，定性画出当阻尼比0,01,1和10 时，系统在s平面上的阶跃响应曲线。解：五、综合应用（本大题共 3 小题，共 40 分）1.（本题 15 分）已知系统的开环传递函数为()(1)(0.21)KG ss ss，（1）试绘制系统的根轨迹图（计算渐近线的坐标、分离点、与虚轴交点等）;（2）为使系统的阶跃响应呈现衰减振荡形式，试确定 K
7、的取值范围。解：5()(1)(0.21)(5)(1)KKG ss sss ss（1）系统有三个开环极点：01p,21p ,53p （1 分）实轴上的根轨迹：5,1,0 （1 分）渐近线：0 1 523(21),33aak （2 分）分离点：111051ddd （2 分）.解之得：10.47d ，23.52d (舍去)。与虚轴的交点：特征方程为 32()6550D ssssK 令 23Re()650Im()50D jKD j 解得56K （3 分）与虚轴的交点（0，5j）。根轨迹如图解(a)所示。（3 分）（2）因为分离点10.47d 对应的*0.470.53 4.530.2355KK 呈现衰减
8、振荡形式，K的取值范围为 0.236K （3 分）2.（本题 10 分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为32()1220KG ssss，试求：（1）利用 Routh 判据确定使系统稳定的K值范围；（2）当输入分别为单位阶跃响应、单位斜坡函数和单位抛物线函数时，系统的稳态误差分别为多少？解：32()12200D ssssK 3210:120122400240120RouthssKKsKsKK 0240K 这是一个 I 型系统，则,/20,0pvaKKKK，即有 101ssppeK，单位阶跃输入.120/sspveKK 单位斜坡输入 1sspaeK 单位抛物线输入 3（本题 15 分）电子心脏起博器心律控制系统结构图如图 5 所示，其中模仿心脏的传递函数相当于一纯积分环节。图 5 电子心律起搏器系统 （1）若5.0对应最佳响应，问起博器增益K应取多大？（2）若期望心速为 60 次/min，并突然接通起博器，问瞬时最大心速多大？参考公式：二阶欠阻尼系统单位阶跃响应最大超调量：%10021/ep 解 依题，系统传递函数为 2222205.005.0105.0)(nnnssKssKs nnK205.0105.0 令 5.0可解出 2020nK 5.0时，系统超调量%3.16%，最大心速为 min78.69163.1163.01(次次）sthp .DCBCA