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控制工程与控制理论考试试卷及答案.
课程名称: 控制理论与控制工程 考试方式: 开卷考试 考试时间: 90 分钟
试卷一A卷
一.(15分)根据图一所示系统回答或填空:
(1)图一所示系统的输入量是 ,被控量是 ,系统中所使用的直流伺服电动机的作用是 ,测速发电机的作用是 ,
一对电位计的作用是 。
(2)假设电位计的转换系数为k1,放大倍数为k2,减速器的传动比i1,电动机的传递函数为,测速发电机的传递函数为,试画出系统方框图,并求出闭环传递函数。
(3)对控制系统的基本要求是什么?
二.(10分)某系统结构如图二所示,求系统的开环传递函数和闭环传递函数。当C值为200时,求R的值。
三.(15分)已知单位反馈系统的开环传递函数为系统输入量为r(t),输出量为C(t),试求:
当r(t)=1(t)时,输出C(t)的稳态值和最大值;
为了减少超调量,使阻尼比等于0.6,对系统实施速度反馈控制,试画出速度反馈系统方框图,并确定速度反馈系数。
四.(10分)已知系统的开环传递函数为保证系统稳定,并且在作用下的稳态误差,试确定K的取值范围。
五.(15分)已知某系统的开环传递函数为,
画出以K为参数的闭环系统根轨迹图;
求出使系统不出现衰减振荡的K值范围。
六.(20分)填空:
1.右图所示RC电路的传递函数为 ,频率特性为 ,当时,稳态输出为 。
2.右图所示为某最小相角系统的开环对数幅频特性,该系统的开环传递函数为 ,静态误差系数Kp= , Kv= , Ka= 。稳定性为 。
3.一个设计良好的系统,中频区斜率为 ,相角裕度应大于 。
4.开环频率特性的幅相曲线如图五所示,其中V为积分环节数,P为开环右极点数,判别闭环系统稳定性。
5.当增加系统的开环放大倍数时,对系统性能的影响是: 变好,
变差。系统的校正就是为了克服这两者的矛盾。串联超前校正的原理是 ,串联迟后校正的原理是:
。
七.(15分)已知某最小相角系统的对数幅频特性如图六中所示:
求系统的开环传递函数并计算相角裕量,判别闭环系统稳定性;
为了改善系统性能,采用的校正装置进行串联校正,试画出校正后系统的Bode图,求出相角裕量;
在Bode图上标出相角裕量及幅值裕量。
试卷一答案
一.(15分)
5分 (1)输入量 被控量为c,电动机执行元件,测速发电机速度反馈,
一对电位计测量比较元件
7分 (2)(图3分,化简4分)
3分 (3)稳定性、快速性、准确性
二.(10分)
解:5分
5分
当时,
三.(15分)
解: 8分 (1)
7分 (2)
四.(10分)
要使系统稳定:
5分 即:
要使时的
4分 一型系统
1分 综合得:
五.(15分 )
10分
(1) 渐近线
(2) 实轴上
(3) 分离点:
(4) 与虚轴交点:
5分 (5)分离点处K值为:
不出现衰减振荡的K值范围为
六.(20分)
1. 传函为 (1分) 频率特性(1分)
(2分)
开环传函为:,(1分)
(一个1分) 稳定性为稳定。 (2分)
中频区,相角裕量应大于。(一空1分)
a)(图略)稳定。(1分)
b)(图略)不稳定。(1分)
稳态精度(准确性)变好,稳定性变差。2分
利用超前网络的相角超前原理。2分
利用迟后网络的变频衰减特性。2分
七.(15分)
5分 (1)
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