自动控制原理.doc

山西大同大学 2011 -20 12学年第 一 学期期末考试试题纸 专业： 09 电子信息 考试科目： 自动控制A (共4页) 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 得分 签字 一、 填空题 （每小题3分，共30分） 1、控制系统按控制方式分为开环控制系统和 。 2、控制系统的基本要求是： 好，响应迅速和准确性高 3、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 与反馈量的差值进行的。 4、控制系统的数学模型有 ，传递函数，动态结构图。 5、两个传递函数分别为G1(s)与G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为，则G(s)为 （用G1(s)与G2(s) 表示）。 6、若某系统的单位脉冲响应为，则该系统的传递函数G(s)为 。 7、根轨迹起始于 ，终止于 。 8、设某最小相位系统的相频特性为，则该系统的开环传递函数为 。 9、PI控制器的输入－输出关系的时域表达式是　　　　　　　　　　　， 其相应的传递函数为　　　　　　　　　　，由于积分环节的引入，可以改善系统的　　　　　　　性能。 10、控制系统的设计也叫控制系统的校正，校正的方式有 校正，并联校正， 反馈校正等。 一、 判断题（每小题3分，共30分） 频率响应是系统在正弦输入信号下的全部响应。（ ） 对于线性定常系统，其单位脉冲响应可以通过对单位阶跃响应求导获得。( ) 阻尼比为0的二阶系统称为临界阻尼系统。（ ） 0型系统，当过渡过程结束后，系统对斜坡输入信号的跟踪误差不为零。（ ） 频域分析法是利用闭环频率特性研究系统性能的方法。( ) 绘制对数频率特性图（Bode）图时，横轴是按照频率的自然对数线性分度的。（ ） 线性稳定系统的开环幅相频率特性靠近（-1，j0）点的程度表征了系统的相对稳定性，它距离（-1，j0）点越远 ，闭环系统相对稳定性就越高。（ ） 对于线性定常系统，若开环传递函数不包括积分和微分环节，则当时，开环幅相特性曲线（Nyquist图）从虚轴开始。（ ） PI控制是一种相位超前校正方式。（ ） 系统的带宽越宽，系统调整时间越短。( ) 简答题与绘图题 (每小题10分，共40分)： 2、化简下列系统框图，求其传递函数 3、、已知某单位反馈系统的开环传递函数为，绘制该系统以根轨迹增益Kr为变量的根轨迹（求出：渐近线、分离点、与虚轴的交点等）。 解： (1)系统有有3个开环极点（起点）：0、-3、-3，无开环零点（有限终点）；（1分） (2)实轴上的轨迹：（-∞，-3）及（-3，0）； （1分） (3) 3条渐近线： （2分） (4) 分离点： 得： （2分） (5)与虚轴交点： （2分） 绘制根轨迹如右图所示。 4、用劳斯判据确定使下图系统稳定的K的范围。 计算题 (每小题10分，共30分) 1、单位反馈控制系统的开环传递函数为 若K=16，T=0.25，试求： （1）闭环二阶系统的阻尼比ε、自然频率ωn （2）暂态性能指标超调量σ%，调整时间ts 2、已知某负反馈系统的开环传递函数是：， 位置误差系数，速度误差系统、和加速度误差系数 输入r(t)=3t时的稳态误差 输入r(t)=1+2t+3t2时的稳态误差 3、设单位负反馈系统的开环传递函数为 ，试粗略绘制系统开环幅相曲线，并判断系统稳定时K值的范围。（20分） 答案：= 令Im(G(jw))=0，可得=，代入Re(G(jw))=， 又该系统开环传函分母的阶次n=3，分子的阶次m=0，故可得系统的开环幅相曲线如图2所示： 若要系统稳定，临界点的情况是= -1，得K=11。 故当0K11时系统稳定。 4、（共22分）某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如图5所示： 1、写出该系统的开环传递函数；（8分） 2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性。（3分） 3、求系统的相角裕度。（7分） 4、若系统的稳定裕度不够大，可以采用什么措施提高系统的稳定裕度？（4分） 5、采用串联校正，校正装置的传递函数