自動(dòng)控制原理試題庫含答案(編輯修改稿)
2025-07-23 12:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 作用，下列觀點(diǎn)正確的有(A)A、可使系統(tǒng)開環(huán)傳函的型別提高，消除或減小穩(wěn)態(tài)誤差；B、積分部分主要是用來改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的；C、比例系數(shù)無論正負(fù)、大小如何變化，都不會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性；D、只要應(yīng)用P I控制規(guī)律，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差就為零。關(guān)于線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的判定，下列觀點(diǎn)正確的是 (C)。A、線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是：系統(tǒng)閉環(huán)特征方程的各項(xiàng)系數(shù)都為正數(shù)；B、無論是開環(huán)極點(diǎn)或是閉環(huán)極點(diǎn)處于右半S平面，系統(tǒng)不穩(wěn)定；C、如果系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)特征方程某項(xiàng)系數(shù)為負(fù)數(shù)，系統(tǒng)不穩(wěn)定；D、當(dāng)系統(tǒng)的相角裕度大于零，幅值裕度大于1時(shí)，系統(tǒng)不穩(wěn)定。關(guān)于系統(tǒng)頻域校正，下列觀點(diǎn)錯(cuò)誤的是(C)A、一個(gè)設(shè)計(jì)良好的系統(tǒng)，相角裕度應(yīng)為45度左右；B、開環(huán)頻率特性，在中頻段對數(shù)幅頻特性斜率應(yīng)為；C、低頻段，系統(tǒng)的開環(huán)增益主要由系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能要求決定；D、利用超前網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行串聯(lián)校正，是利用超前網(wǎng)絡(luò)的相角超前特性。已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，當(dāng)輸入信號是時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是(D)A、 0 B、 ∞ C、 10 D、 20三、(8分)試建立如圖3所示電路的動(dòng)態(tài)微分方程，并求傳遞函數(shù)。圖3解：建立電路的動(dòng)態(tài)微分方程根據(jù)KCL有 即求傳遞函數(shù)對微分方程進(jìn)行拉氏變換得 得傳遞函數(shù) 三、(8分)寫出下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)（結(jié)構(gòu)圖化簡，梅遜公式均可）。解：傳遞函數(shù)G(s):根據(jù)梅遜公式 4條回路:, ， 無互不接觸回路。特征式： 2條前向通道: ； 一G(s)R(s)C(s)圖 1 三、(16分)已知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1 所示，其中，輸入信號為單位斜坡函數(shù)，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差(8分)。分析能否通過調(diào)節(jié)增益 ，使穩(wěn)態(tài)誤差小于 (8分)。解：Ⅰ型系統(tǒng)在跟蹤單位斜坡輸入信號時(shí)，穩(wěn)態(tài)誤差為 而靜態(tài)速度誤差系數(shù) 穩(wěn)態(tài)誤差為 。）要使 必須 ，即要大于5。但其上限要符合系統(tǒng)穩(wěn)定性要求。可由勞斯判據(jù)決定其上限。系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程是 構(gòu)造勞斯表如下為使首列大于0， 必須 。 綜合穩(wěn)態(tài)誤差和穩(wěn)定性要求。三、寫出下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)（結(jié)構(gòu)圖化簡，梅遜公式均可）。解：傳遞函數(shù)G(s):根據(jù)梅遜公式 （2分）3條回路:,， （1分）1對互不接觸回路: （1分）（2分）1條前向通道: （2分）（2分）四、（共20分）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示：圖4寫出閉環(huán)傳遞函數(shù)表達(dá)式；（4分）要使系統(tǒng)滿足條件：,試確定相應(yīng)的參數(shù)和；（4分）求此時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)；（4分）時(shí)，求系統(tǒng)由產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差；（4分）確定，使干擾對系統(tǒng)輸出無影響。（4分）解：（4分） （4分） （4分） （4分） （4分）令：得：四、（共20分）設(shè)系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù) ，試求：1；； ；時(shí)單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間及峰值時(shí)間。（7分）2；和；時(shí)單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間和峰值時(shí)間。（7分）根據(jù)計(jì)算結(jié)果，討論參數(shù)、對階躍響應(yīng)的影響。（6分）解：系統(tǒng)的閉環(huán)傳函的標(biāo)準(zhǔn)形式為：，其中 當(dāng) 時(shí)， （4分）當(dāng) 時(shí)， （3分）當(dāng) 時(shí)， （4分）當(dāng) 時(shí)， （3分）根據(jù)計(jì)算結(jié)果，討論參數(shù)、對階躍響應(yīng)的影響。（6分）(1)系統(tǒng)超調(diào)只與阻尼系數(shù)有關(guān)，而與時(shí)間常數(shù)T無關(guān)，增大，超調(diào)減?。唬?分）(2)當(dāng)時(shí)間常數(shù)T一定，阻尼系數(shù)增大，調(diào)整時(shí)間減小，即暫態(tài)過程縮短；峰值時(shí)間增加，即初始響應(yīng)速度變慢； （2分）(3)當(dāng)阻尼系數(shù)一定，時(shí)間常數(shù)T增大，調(diào)整時(shí)間增加，即暫態(tài)過程變長；峰值時(shí)間增加，即初始響應(yīng)速度也變慢。 （2分）四、(16分)設(shè)負(fù)反饋系統(tǒng)如圖2 ，前向通道傳遞函數(shù)為，若采用測速負(fù)反饋，試畫出以為參變量的根軌跡(10分)，并討論大小對系統(tǒng)性能的影響(6分)。圖2 H (s)一G(s)R(s)C(s)解：系統(tǒng)的開環(huán)傳函 ，其閉環(huán)特征多項(xiàng)式為，（1分）以不含的各項(xiàng)和除方程兩邊，得 ，令 ，得到等效開環(huán)傳函為 ?。?分）參數(shù)根軌跡，起點(diǎn)：，終點(diǎn)：有限零點(diǎn) ，無窮零點(diǎn) （2分）實(shí)軸上根軌跡分布：?。郏?，0］ （2分）實(shí)軸上根軌跡的分離點(diǎn)： 令 ，得 合理的分離點(diǎn)是 ，（2分）該分離點(diǎn)對應(yīng)的根軌跡增益為，對應(yīng)的速度反饋時(shí)間常數(shù)?。?分）根軌跡有一根與負(fù)實(shí)軸重合的漸近線。由于開環(huán)傳函兩個(gè)極點(diǎn)，一個(gè)有限零點(diǎn)且零點(diǎn)不在兩極點(diǎn)之間，故根軌跡為以零點(diǎn)為圓心，以該圓心到分離點(diǎn)距離為半徑的圓周。根軌跡與虛軸無交點(diǎn)，均處于s左半平面。系統(tǒng)絕對穩(wěn)定。根軌跡如圖1所示。（4分） 討論大小對系統(tǒng)性能的影響如下：（1）、當(dāng) 時(shí)，系統(tǒng)為欠阻尼狀態(tài)。根軌跡處在第二、三象限，閉環(huán)極點(diǎn)為共軛的復(fù)數(shù)極點(diǎn)。系統(tǒng)阻尼比隨著由零逐漸增大而增加。動(dòng)態(tài)響應(yīng)為阻尼振蕩過程，增加將使振蕩頻率減小（），但響應(yīng)速度加快，調(diào)節(jié)時(shí)間縮短（）。（1分）（2）、當(dāng)，為臨界阻尼狀態(tài)，動(dòng)態(tài)過程不再有振蕩和超調(diào)。（1分）（3）、當(dāng)，為過阻尼狀態(tài)。系統(tǒng)響應(yīng)為單調(diào)變化過程。（1分）圖1 四題系統(tǒng)參數(shù)根軌跡四、(共15分)已知某單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)根軌跡圖如下圖所示寫出該系統(tǒng)以根軌跡增益K*
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