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自动控制原理试题(A卷)答案


广东技术师范学院

20

— 20 学年度第(

)学期期末考试试卷

(参考答案及评分标准)

科 目:自动控制原理
考试形式:闭卷

( A)卷
考试时间 : 120 分钟

线

一 20

二 20

三 20

四 25

五 15

总分 100

标准分数 实得分数 评卷人

考 生 答 题

一、填空题(每空 2 分,共 20 分) 1、大多数控制系统具有 闭环 方式的控制结构,它是根据 负反馈 按 偏差 量进行控制的。 2、线性定常系统传递函数是指,在零初始条件下, 输出量和输入量的 拉式变换(拉普拉斯变换)之比。 4、已知系统的传递函数为

原理,

K e ? ? s ,其幅频特性 TS ? 1

不 得

G( j? ) 应为

K 1 ? T 2? 2


Ts?1 , 参数 ? Ts?1

)? 5、 经增益补偿的相位超前校正装置的传递函数形式为 G c (s

超 过 此 线

? 与 1 的大小关系: ? ? 1。
6、非线性系统在无外作用时,产生频率和振幅一定的持续振荡,这种现象 称为 自激振荡(自持振荡、自振) 。 7、离散控制系统是指 系统中有一处或几处的信号是以脉冲或数码的形式 传递的系统(含有采样开关的系统) 二、单项选择题(每题 2 分,共 20 分) 1、下图系统中,开环传递函数是指( A
1

A、B(s)/E(s); B、 Y(s)/R(s); C、 E(s)/R(s); D、 Y(s)/E(s)。


2、系统在 r(t) ? t 2 作用下的稳态误差 ess ? ? ,说明( B ) A、系统不稳定; B、 型别 v ? 2 ; C、闭环传递函数中有一个积分环节; D、 输入幅值过大。 3、单位反馈系统稳态速度误差的正确含义是( C ) A、在 r(t)=A 时,输出速度与输入速度的稳态误差; B、在 r(t)=A 时,输出位置与输入位置的稳态误差; C、在 r(t)=At 时,输出位置与输入位置的稳态误差; D、在 r(t)=At 时,输出速度与输入速度的稳态误差。
4 3 2 4、系统特征方程为 D ,则系统( B ( s ) ? s ? 2 s ? 3 s ? 4 s ? 5 ? 0 A、 稳定; B、右半平面闭环极点数 Z ? 2 ; C、 临界稳定; D、 型别 v ? 1 。

线

) :

考 生 答 题
6、积分环节的幅频特性,其幅值与频率成( C ) : A、指数关系 B、正比关系 C、反比关系 D、不定关系

7、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的( D ) : A、低频段 B、开环增益 C、高频段 D、中频段 8、关于串联校正,下列说法正确的是( B ) A、超前校正会减小截止频率; B、超前校正提供正相移,可增大相位裕度; C、滞后校正具有高频衰减特性,可增大截止频率; D、滞后校正可使系统响应变快 9、适用于描述函数法分析非线性系统的前提条件之一是( C ) :

不 得

超 过 此 线

A、 G ( s ) 必须是二阶的;

B、非线性环节为单值函数;

C、非线性特性具有奇对称性;D、G(s)不稳定。

2

10、离散系统差分方程 c ,则脉冲传递函 ( k ? 2 ) ? 3 c ( k ? 1 ) ? 2 c ( k ) ? 3 u ( k ? 1 ) ? u ( k ) 数为( ) 3z ? 1 A. 2 ; z ? 3z ? 2 A
? 3z ? 1 ; z ? 3z ? 2
2

B.

C.

3z ? 1 ; z ? 3z ? 2
2

D.

? 3z ? 1 z ? 3z ? 2
2

三、简答题(共 20 分) 1、化简下图的系统结构图,求系统传递函数

C (s) C (s) 和 。 ( 8 分) R (s) N (s)

解:化简结构图

3

G 2 ( s ) ? G ? ? ( G ? G ) 其中 G 1 3 5 1 ? G G H 2 3 2
所以
G G G ( G ? G ) C ( s ) 1 24 5 3 (4 分) ? R ( s )1 ? G G H ? G G G G H ? G G G G H 2 32 1 2 3 41 1 2 541

G ( 1 ? G G H ) C ( s ) 4 2 3 2 ? ( 4 分) N ( s )1 ? G G H ? G G G G H ? G G G G H 2 3 2 1 2 3 4 1 1 2 4 5 1
评分标准:方法不限,答案对给满分;变换法则不全对 ,可适当给分 3、非线性系统中描述函数的定义?改善非线性系统的性能可采取哪些措施?( 4 分) 答:非线性系统中描述函数的定义是,非线性元件输出的 基波分量与输入的正弦量的复数比。 (2 分) 改善非线性系统的性能可采取两种措施是,一是改变线性部分的 传递函数,例如改变放大系数,或引入校正装置;二是改变非线 性部分特性,例如可引入其它类型的非线性特性去抵消或消除系 统中的非线性特性。 (2 分)
4

评分标准:可视表达的程度给分。

4、离散控制系统与连续控制系统相比较,离散控制系统在结构上有什么不

同?离散控制系统稳定的充分必要条件是什么?( 4 分) 答: 离散控制系统与连续控制系统相比较, 离散控制系统在结构上有不同是: 有采样开关( 2 分) 。离散控制系统稳定的充分必要条件是系统的闭环极点均位 于 Z 平面单位圆内( 2 分) 。 评分标准:可视表达的程度给分。

线

四、简单计算题(共 25 分) 1、下图为控制系统中的校正电路,求传递函数 U 。 (5 分 ) ( s ) / U ( s ) 2 1

考 生 答 题
1 R 2? C s ( R C s ? 1 )( R C s ? 1 ) 2 1 1 2 2 U ( s ) / U ( s )? ? 2 1 / C s ( 1 R R C s ? 1 )( R C s ? 1 ) ? R C s 1 1 2 2 1 2 R ? 1 1 2? 1 C s 2 R 1? C s 1

不 得

超 过 此 线

评分标准:方法不唯一、表达形式不唯一,对,均给满分。列方程对或部 分方程对,可酌情给分。 2、某速度控制系统结构图如下图, ( 10 分) ( 1)求无速度反馈时,系统的动态性能(超调量,调节时间) ; ( 4 分)
5

( 2)求有速度反馈时,系统的动态性能(超调量,调节时间) ; ( 4 分) ( 3)比较以上的两种结果,分析并说明并联反馈的作用。 ( 2 分)

答: ( 1)无速度反馈时,系统的动态性能: ? % ? 60 % ;t 6 s s? (? ; ??0 ) 3 . 16 rad / s .158 n? ( 2)有速度反馈时,系统的动态性能: ? % ? 16 . 4 % ;t ? 1 . 89 s s (? ) ? 3 . 16 ; ? ? 0 . 5 ; n ( 3)比较以上的两种结果,说明并联反馈不但能使系统平稳性增加, 而且增加了系统快速性。 评分标准: (1)公式对,答案错可适当给分; (2)只算出

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