内蒙古科技大学自动控制原理11考题及答案

第1页共6页内蒙古科技大学2010/2011学年第一学期《自动控制原理》（B卷）考试试题课程号：67106308考试方式：闭卷使用专业、年级：自动化08、电气08、测控08任课教师：李爱莲、李少波、刘丕亮考试时间：备注：带计算器一、选择题（共10题，每空3分，共30分）1.下列属于线性定常时不变系统的数学模型是（）a）222()()()drtcttrtdtb）222()()()5drtctrtdtc）3232()()()368()()dctdctdctctrtdtdtdtd）以上都不是2.某系统的输入信号为单位斜坡信号，其输出响应为1tte，则该系统是（）。a）惯性环节b）一阶微分c）振荡环节d）以上都错3．对图1根轨迹所表示的系统性质描述不正确的是：（）。a）增大根轨迹增益不会使系统变得不稳定。b）当根轨迹增益从a1向a2增大时，系统调节时间变短。c）当根轨迹增益从a1向a2增大时，系统超调量增大。d）当根轨迹增益小于a1或大于a2时，系统无超调。4．系统的开环传递函数及其开环幅相特性曲线如下，则系统闭环稳定的是（）。a）b）c）d）以上都不稳定5．最小相位系统的开环对数幅频渐近特性曲线如下图，则下列说法错误的是（）a）在单位斜坡输入信号下，系统稳态误差为0。b）该系统为稳定系统。c）低频段反向延长线与横轴的交点值为开环增益K。d）增大开环增益，系统的相角裕度减小。学生班级________________学生学号：□□□□□□□□□□□□学生姓名：________________………………装订线………装订线………装订线…………试卷须与答题纸一并交监考教师…………装订线………装订线………装订线………………第2页共6页6．最小相位系统的开环对数幅频渐近特性曲线如下图，则系统的开环传递函数为（）A60(1)(10)(100)ssssB.60(1)(0.11)(0.011)sssC.1000(1)(10)(100)sssD.1000(1)(0.11)(0.011)sss7．下列需要用系统闭环传递函数求取的是：（）a）绘制根轨迹b）求取幅值裕度、相角裕度c）奈奎斯特稳定判据d）劳斯稳定判据8．某校正装置的传递函数为13.7()141sGss，则该校正装置是（）a）超前校正装置b）滞后校正装置c）滞后—超前校正装置d）不确定9.开环传递函数012()(1)(1)KGsTsTs，按照二阶最佳模型校正系统，需要采用（）。a）比例环节Pb）比例积分环节PIc）比例积分微分环节PIDd）不确定10.下面关于保持器说法错误的是（）a）零阶保持器程低通特性；b）零阶保持器带有滞后性；c）一阶保持器的精度要比零阶保持器高；d）一阶保持器的频率特性要比零阶保持器好.二、（共10分）系统的结构图如下1、求系统闭环传递函数()s；2、判断系统稳定性。三、（共15分）.控制系统如下图所示，1,、选择参数K1和Kt，使满足系统动态性能指标%20%、2(5%)st的要求；2、当输入信号为()10rtt，求选定参数下的系统稳态误差。第3页共6页四、（共15分）按下列要求绘制根轨迹（画在一张图上，并回答相关问题），控制系统开环传递函数为()()(2)(3)KGsHssss1、画出实轴上的根轨迹，该根轨迹有几个无穷远处的零点？2、求根轨迹的渐近线、分离点、与虚轴的交点（要求写计算过程）。3、绘制系统根轨迹，并指出系统稳定时，根轨迹增益的取值范围。4、给系统添加开环零点，系统开环传递函数变为：(5)()()(2)(3)KsGsHssss，增大K值是否会使系统变的不稳定？为什么？五、（共15分）设单位反馈系统的开环传递函数为0()(1)(0.21)KGssss，要求系统满足性能指标Kv=8，0()40c。1、绘制待校正系统的开环对数幅频渐进特性曲线，并求出待校正系统的相角裕度'；2、若要达到性能指标要求，是否可以试用串联超前校正装置？请说明理由。六、（共15分）已知采样控制系统如下图所示，（1）试求系统的脉冲传递函数()()()CzzRz；（2）试确定使系统稳定K的取值范围。注：1()1zZsz1()aTzZsaze第4页共6页内蒙古科技大学考试标准答案及评分标准（B卷）课程名称：自动控制原理考试班级：自动化2008、测控2008、电气2008考试时间：标准制订人：李爱莲、李少波、刘丕亮一、选择题（共10题，每题3分，共30分）1—5．C、A、C、C、C6—10.D、D、B、B、D二、（本题10分）1结构图化简1）（3分）2）（2分）推出传递函数为：2()s232（s+s+1）s+2s+2s+2（2分）2稳定性：（3分）列劳斯表：S312S222S11S02由劳斯判据可知系统稳定。三、（本题15分）解：1、选择参数1K和tK由图知，系统的开环传递函数为211()()(2)ntnKGsssKKss（3分）解得：21nK（2分）2tnK动态性能指标要求：（4分）3.52snt2/1%%e=20%解得（1分）0.453.89/nrads进而推出：115.13K、0.23tK（1分）2、由开环传递函数的结构知，该系统为型系统，其静态速度误差系数vK与开环增益K相等。（２分）1114.35vttKKKKKK系统稳态误差10()2.30ssveK（２分）第5页共6页四：（共１５分）解：1该系统有三个无穷远的的开环零点。（２分）2渐近线：0233a（２分）(21)3ak分离点：111023ddd（２分）解得：0.78d2.55d（舍去）与虚轴交点：令sj（３分）代入系统特征方程32()560DssssK得：360250K解得6、30K，与虚轴的交点为6sj3（２分）当30K时，系统稳定。（２分）4答：不会；（１分）因为增加开环零点后，根轨迹的渐近线变为虚轴，K值增加时，右半平面没有根轨迹，系统稳定。（１分）五（共１５分）解：1）由题意：8KKv，系统开环传递函数为：08()(1)(0.21)Gssss（２分）对数幅频渐进特性曲线：（６分）截止频率：20lg840lg'0c得出'2.83/crads（２分）000'18090arctan'arctan0.2'10.05cc（２分）2）（３分）答：不可以使用超前校正装置。因为要达到要求的性能指标，超前校正装置需要提供的相角裕度约为：000004010.051060.0560，所以不适合采用超前校正。六（共１５分）解：1系统的开环脉冲传递函数：（４分）1111()[]*[]*[]*[](1)(1)(1)KGzKKKssssss=(1)(1)()TTKzezze0.632()(1)(0.368)KzGzzz（２分）系统脉冲传递函数：2()0.632()1()(0.6321.368)0.368GzKzzGzzKz（３分）第6页共6页2令11z，代入系统特征方程，整理得：（３分）20.6321.264(2.7360.632)0KK列劳斯表：（２分）20.632K2.736–0.632K11.26402.736–0.632K根据劳斯判据得，系统稳定的条件为：（１分）04.329K