控制工程與控制理論考試試卷及答案(已修改)
2025-08-18 01:13 本頁(yè)面
【正文】 課程名稱： 控制理論與控制工程 考試方式： 開(kāi)卷考試 考試時(shí)間： 90 分鐘 試卷一A卷圖一一．（15分）根據(jù)圖一所示系統(tǒng)回答或填空：（1）圖一所示系統(tǒng)的輸入量是 ,被控量是 ，系統(tǒng)中所使用的直流伺服電動(dòng)機(jī)的作用是 ，測(cè)速發(fā)電機(jī)的作用是 ,一對(duì)電位計(jì)的作用是 。（2）假設(shè)電位計(jì)的轉(zhuǎn)換系數(shù)為k1，放大倍數(shù)為k2，減速器的傳動(dòng)比i1，電動(dòng)機(jī)的傳遞函數(shù)為，測(cè)速發(fā)電機(jī)的傳遞函數(shù)為，試畫出系統(tǒng)方框圖，并求出閉環(huán)傳遞函數(shù)。（3）對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求是什么？二．（10分）某系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖二所示，求系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)和閉環(huán)傳遞函數(shù)。當(dāng)C值為200時(shí)，求R的值。三．（15分）已知單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為系統(tǒng)輸入量為r(t)，輸出量為C(t)，試求：(1) 當(dāng)r(t)=1(t)時(shí)，輸出C(t)的穩(wěn)態(tài)值和最大值。(2) 為了減少超調(diào)量，對(duì)系統(tǒng)實(shí)施速度反饋控制，試畫出速度反饋系統(tǒng)方框圖，并確定速度反饋系數(shù)。四．（10分）已知系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，并且在作用下的穩(wěn)態(tài)誤差，試確定K的取值范圍。五．（15分）已知某系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，（1） 畫出以K為參數(shù)的閉環(huán)系統(tǒng)根軌跡圖；（2） 求出使系統(tǒng)不出現(xiàn)衰減振蕩的K值范圍。六．（20分）填空：1．右圖所示RC電路的傳遞函數(shù)為 ，頻率特性為 ,當(dāng)時(shí)，穩(wěn)態(tài)輸出為 。2．右圖所示為某最小相角系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性，該系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 ，靜態(tài)誤差系數(shù)Kp= , Kv= , Ka= 。穩(wěn)定性為 。3．一個(gè)設(shè)計(jì)良好的系統(tǒng)，中頻區(qū)斜率為 ,相角裕度應(yīng)大于 。4．開(kāi)環(huán)頻率特性的幅相曲線如圖五所示，其中V為積分環(huán)節(jié)數(shù)，P為開(kāi)環(huán)右極點(diǎn)數(shù)，判別閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性。5．當(dāng)增加系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)時(shí)，對(duì)系統(tǒng)性能的影響是： 變好， 變差。系統(tǒng)的校正就是為了克服這兩者的矛盾。串聯(lián)超前校正的原理是 ，串聯(lián)遲后校正的原理是： 。七．（15分）已知某最小相角系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性如圖六中所示：(1) 求系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)并計(jì)算相角裕量，判別閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性；(2) 為了改善系統(tǒng)性能，采用的校正裝置進(jìn)行串聯(lián)校正，試畫出校正后系統(tǒng)的Bode圖，求出相角裕量；(3) 在Bode圖上標(biāo)出相角裕量及幅值裕量。試卷一答案一．（15分） 5分 （1）輸入量 被控量為c，電動(dòng)機(jī)執(zhí)行元件，測(cè)速發(fā)電機(jī)速度反饋， 一對(duì)電位計(jì)測(cè)量比較元件 7分 （2）（圖3分，化簡(jiǎn)4分） 3分 （3）穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性二．（10分） 解：5分 5分 當(dāng)時(shí)， 三．（15分） 解： 8分 （1） 7分 （2） 四．（10分）要使系統(tǒng)穩(wěn)定： 5分 即： 要使時(shí)的 4分 一型系統(tǒng) 1分 綜合得： 五．（15分 ） 10分 （1） 漸近線 （2） 實(shí)軸上 （3） 分離點(diǎn)： （4） 與虛軸交點(diǎn)： 5分 （5）分離點(diǎn)處K值為： 不出現(xiàn)衰減振蕩的K值范圍為六．（20分）1． 傳函為 （1分） 頻率特性（1分） （2分）1， 開(kāi)環(huán)傳函為：，（1分） （一個(gè)1分） 穩(wěn)定性為穩(wěn)定。 （2分）2， 中頻區(qū)，相角裕量應(yīng)大于。（一空1分）3， a）（圖略）穩(wěn)定。（1分） b）（圖略）不穩(wěn)定。（1分）4， 穩(wěn)態(tài)精度（準(zhǔn)確性）變好，穩(wěn)定性變差。2分 利用超前網(wǎng)絡(luò)的相角超前原理。2分 利用遲后網(wǎng)絡(luò)的變頻衰減特性。2分七．（15分） 5分 （1） 系統(tǒng)不穩(wěn)定。 5分 （2）加入后 5分 圖略。 課程名稱： 控制理論與控制工程 考試方式： 開(kāi)卷考試 考試時(shí)間： 90 分鐘 試卷二一．計(jì)算題（5分）：系統(tǒng)微分方程如下：試畫出結(jié)構(gòu)圖，并求傳遞函數(shù)。二．計(jì)算題（１5分）：某系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖所示，圖中放大器參數(shù)，電動(dòng)機(jī)參數(shù)秒, 秒,（１） 求系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)及其和；（２） 如要求穩(wěn)態(tài)誤差小于或等于，應(yīng)該變哪一參數(shù)，并計(jì)算該參數(shù)的值。試分析該參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響。三．計(jì)算題（１5分）：設(shè)單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為，試證明系統(tǒng)在單位斜坡函數(shù)作用下，穩(wěn)態(tài)誤差為零。（設(shè)閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定的）四．計(jì)算作圖題（１０分）： 已知閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程為，畫出時(shí)的根軌跡，當(dāng)k=12時(shí)，已知一個(gè)閉環(huán)極點(diǎn)為－２，問(wèn)該系統(tǒng)是否能等效為一個(gè)二階系統(tǒng)。五．計(jì)算作圖題（１０分）：試求圖示電路的頻率特性，并畫出Bode圖和極坐標(biāo)圖。六．簡(jiǎn)答題（６分）：已知系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的奈奎斯特曲線如圖所示，它們的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)分別為：,試根據(jù)奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)，判定閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。七．計(jì)算作圖題（１５分）：已知單位反饋控制系統(tǒng)，原有的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如圖（a）所示，兩種串聯(lián)校正裝置的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如圖（b）（c）所示。要求：（１） 寫出每種校正方案的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)；（２） 試比較這兩種校正方案對(duì)系統(tǒng)性能的影響（計(jì)算及）（３） 試畫出兩種校正方案的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線。試題二答案一．計(jì)算題（5分）：。二．計(jì)算題（１5分）：，(1), (2) 要減小，需改變放大器放大倍數(shù)，取，則，,
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