试卷一及其答案.doc

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考卷一

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考试时间：110分钟考试形式：闭卷学生自带普通计算器:允许

一、单项选择题（本大题共5小题，每小题2分，总计10分）

1.下列性能中哪个不是自动控制系统的基本性能要求（）。

A.准确性 B.稳定性 C.平稳性 D.快速性

2.系统稳定的充分必要条件是其所有的（）在s平面左半平面。

A.闭环极点 B.开环极点 C.闭环零点 D.开环零点

3.用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是（）。

A.脉冲信号 B.斜坡信号 C.阶跃信号 D.正弦信号

4.下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果()。

A、增加开环极点；B、在积分环节外加单位负反馈；

C、增加开环零点；D、引入串联超前校正装置。

5.当采样频率和最高次谐波角频率满足（）时，采样信号可无失真地恢复原信号。

A. B. C. D.

二、判断题（本大题共5小题，每小题2分，总计10分）

1.当时，二阶系统处于临界阻尼状态。 （）

2.根轨迹画得是系统闭环极点的轨迹。 （）

3.奈奎斯特图又称对数频率特性曲线。 （）

4.最小相位系统在s右半平面既没有闭环零点也没有闭环极点。 （）

5.离散系统稳定的充要条件是其所有的开环极点都在单位圆内。 （）

三、（25分）已知系统的结构图如下图所示

（1）求系统的闭环传递函数；

（2）当，，，，时，求系统的闭环传递函数，并判断其稳定性。

四、（15分）已知单位负反馈系统的开环传递函数，绘制系统的根轨迹。

五、（25分）某控制系统及其串联校正装置的对数幅频特性如图中所示和所示。

（1）求控制系统、校正装置、校正后系统的开环传递函数；

（2）绘制校正后系统的伯德图；

六、（15分）某离散系统结构如图所示，采样周期T=0.1s，

（1）求系统的开环脉冲传递函数和闭环脉冲传递函数；

（2）判断K=10时系统的稳定性。

附：常见z变换

，

一、（10分）答案（本大题共5小题，每小题2分，答错、不答、多答均不得分）

1.C2.A3.D4.A5.D

二、（10分）答案（本大题共5小题，每小题2分，答错、不答均不得分）

1.X2.√3.X4.X5.X

三、（25分）答案（根据答题要点给分，答对给相应分数，不答或答错不给分）

（1）采用梅逊公式求解：

图中有2条前向通路，2个回路。

P1=G1G2

P2=G

Δ=1+G1G

Φ(s)=G

或采用等效变换法求解：

(2分)

(4分)

(4分)

得到传递函数为

Φ(s)=G

（2）将G1=1s+1，G2=1

Φ(s)=s3

根据系统的闭环传递函数分母的系数，列劳斯表

s

劳斯表第一列未发生变号，系统稳定。 (5分)

四、（15分）答案（根据答题要点给分，答对给相应分数，不答或答错不给分）

（1）n=3,m=0,有3条根轨迹分支，终止于无穷远处 （2分）

（2）实轴上的根轨迹段为(-∞,-10],[

（3）渐近线σa=-5-8

（4）分离点AB-AB=0?d

（5）系统特征方程D(s)=

s

求得K=520,ω=±210j

（5分）

五、（25分）答案（根据答题要点给分，答对给相应分数，不答或答错不给分）

（1）根据图示，写出控制系统的开环传递函数为

G0(s)=10s(0.1s+1)

校正装置为

Gc(s)=s+110s+1

因此求得校正后系统的开环传递函数为

G(s)=10(s+1)s(0.1s+1)(10s+1)

（2）求出校正后系统的转折频率

一阶微分环节ω1=1rad/s，一阶惯性环节ω2=0.1rad/s

当ω=1rad/s时，L(ω)=20lgK

相角从-90°

绘制出系统的伯德图为

(5分)

(3分)

六（15分）答案（根据答题要点给分，答对给相应分数，不答或答错不给分）

G(z)=ZKsZ1

Φ(z)=G(z)1+G(z)=K

（3）Δ(z)=101z2-1.368z+0.368，解得z1