1、浙江工 业大学 2011/2012（1）期终考试自动控制原理试题课程 自动控制原理 姓名 班级 学号 题序 简答题 填空题 9 10 11 12 总评计分第一部分 简答题（共 4 题，每题 4 分，共 16 分。答题必须简明扼要。 ）1 从控制的观点分析飞机在气流中能保持预定航向行驶的原因。飞行控制系统是采用反馈的闭环控制系统，对于外部的扰动有一定的抑制能力。气流相当于对于系统的扰动。在扰动作用下，闭环反馈系统能够保持原来的性能。2 列举控制理论中的几种数学模型。 （4 种以上）（1）传递函数， （2）微分方程， （3）结构框图， （4）频率特性， （5）状态模型。3 简述滞后串联校正改善系统
2、性能的原因。（1）降低截止频率，有助于增加相位裕度；（2）降低高频增益，有助于抑制高频扰动和噪声；（3）在不太影响暂态性能情况下，可以提高增益减低稳态误差。4 如何测量得到一个含积分环节（例如， ）的频率特性？1()sT构成一个稳定的闭环控制系统。在闭环系统中分别测量环节的输入和输出处信号，而获得频率特性。第二部分 填空题（共 20 分。 ）5 图示闭环系统稳定时参数 的取值范围为 。 （5 分）K42K)7(12.0s-第 5 题图6 零初始条件下，某系统在单位脉冲 作用下的响应为 ，该系统()t25()10ttkte的输入输出间的传递函数为 ，该系统输入215470s与输出 间的微分方程为
3、 。 （每空 2()ut()yt()()154()yttytutt分）7 已知单位负反馈系统的开环传递函数为， (1)()23KsGsH0,在单位阶跃 、单位斜坡 、单位加速度 作用下系统的稳态误差分别为1()ttt0 ， 1/K ， 无穷大 。 （每空 2 分）8 某离散系统及初始状态如下：则该离散系统在初始状态作用下的系统输出响应 y(k)为：。 （5 分）第三部分 计算分析和证明题（共 4 题，共 64 分。要求写出详细的解答步骤。）9 已知描述某控制系统的运动方程组如下： 112132543520()()()()()xtrctntKttxtdxTtntcdKxttt其中， 为输入量，
4、为输出量； 为系统的扰动信号。()rtct12,()为控制系统的中间变量， 为常量， 为时间常数。试画出该15x 3KT系统的结构框图，并求传递函数 。 （本题满分 18 分 ）()/CsN()rt 1()nt 2()nt1()xt 5()xt4()xt3()xt2()xt 0(1)Ks1K 2K1Ts_ _ _ ()ct(2)3(1)2(00ykyk()1(),kky0232 01()(1)KTsCsN10 图示为采用速度反馈控制的系统（ ） ，试分析速度反馈对整个系统性能的影响。（本题满分 16 分 ）Rc(s)-kt2()ns()s第 10 题图校正后，系统的开环（内环的闭环）传递函数为
5、 222222()()()1()(/)(),(2)1)nnnnnnnnnnsGsKsKsseGKes与原有系统相比较，误差系数有所减小。这增大了稳态误差，因而降低了系统的精度。速度反馈同样可以增大系统的阻尼比,从而可以改善系统的动态性能，但不改变无阻尼振荡频率。11 某系统的开环对数幅频特性的渐近线和开环相频特性曲线如图所示。（1）求该系统的开环传递函数。 （有关的数据和斜率请在图中读出） （10 分）（2）判断闭环系统的稳定性，并说明原因。 （5 分）（1） 根据幅频特性渐进线的斜率特点，确定系统开环传递函数的结构为， 211K(s)T参数根据幅频特性渐进线的转折频率得到;所以 。 120.
6、4,10.T12 .5,T0.1根据频率 w=0.01 处对应的幅值为 60db,得到 K=10. （2） 闭环系统稳定，因为根据系统的 Bode 图，系统有一定的相位裕度和幅K值裕度。 第 11 题图12 某离散控制系统如图所示。采样周期 T=4 时，在实验中发现系统的输出端信号在示波器上显示振荡并发散。请分析原因。(15 分)4T第 12 题图本题即为分析闭环离散系统的稳定性。系统的开环 z 传递函数 W(z)为： -1-122-12TT1 1W()(z)(z)()()sTzeeTses因而当 T=4 时，系统的开环 z 传递函数 。 3.018z.94W()(3)闭环 z 传递函数 为：(s)2W3.018z.943.018z.94(s) /1()()()3)(z.+67因而闭环离散系统的极点为：z1=-1.2707, z2=-0.7293。由于极点 z1 处在单位圆外，所以闭环系统不稳定，所以输出端发散。t()ct
