課程教學(xué)

大綱編號：100102

課程名稱：自動控制原理____________學(xué)分4.5試卷編號：1001名001

考試方式：閉卷考試考試時(shí)間:120分鐘滿分分值：100

組卷年月：2000/5組卷教師：審定教師；

一,（15分）根據(jù)圖一所示系統(tǒng)回答或填空:

圖一

（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

服電動機(jī)的作用是,測速發(fā)電機(jī)的作用是,

一對電位計(jì)的作用是O

（2）假設(shè)電位計(jì)的轉(zhuǎn)換系數(shù)為kl,放大倍數(shù)為k2,減速器的傳動比i>l,電動機(jī)的

傳遞函數(shù)為％”，測速發(fā)電機(jī)的傳遞函數(shù)為試畫出系統(tǒng)方框圖，并求出

5（小+1）

閉環(huán)傳遞函數(shù)。

（3）對控制系統(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。

圖二

三.(15分)已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=一=系統(tǒng)輸入量

($+1)(5+3)

為r(t),輸出量為C(t),試求：

(1)當(dāng)r(t)=l(t)W,輸出C(t)的穩(wěn)態(tài)值和最大值;

(2)為了減少超調(diào)量，使阻尼比等于0.6,對系統(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)的開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)”(s)=——q_丁為保證系統(tǒng)穩(wěn)定,

s(s+2)(s+10)

并且在r(/)=1(。+2(。作用下的穩(wěn)態(tài)誤差/<0.2,試確定K的取值范圍。

五.(15分)已知某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=而忘而

(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)對⑺=5sin2f時(shí)，穩(wěn)態(tài)輸

出/⑴為o

2.右圖所示為某最小相角系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特

性，該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為,靜態(tài)

誤差系數(shù)Kp=,Kv=,

Ka=o穩(wěn)定性為o

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為開環(huán)右極點(diǎn)數(shù),

判別閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性。

圖五

5.當(dāng)增加系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)時(shí)，對系統(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)的對數(shù)幅頻特性如圖六中43)所示：

(1)求系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)并計(jì)算相角裕量了,判別閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性；

⑵為了改善系統(tǒng)性能，采用。")=粵史的校正裝置進(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/及幅值裕量力(d5)。

圖六

課程名稱：自動控制原理學(xué)分4.5教學(xué)大綱編號：100102

試卷編號：100102006考試方式:閉卷考試滿分分值100考試時(shí)間:120分鐘

一?（15分）

5分（1）輸入量L被控量為白電動機(jī)執(zhí)行元件,測速發(fā)電機(jī)速度反饋,

一對電位.測量比較元件

7分（2）（圖3分，化簡4分）

0（s）=---------------------------------------------

S（TS^\）+k2kniktS+kxk2kmH

3分（3）穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性

二.（10分）

解：5分

濟(jì)1+迎*色=荻=而

185

103

當(dāng)c=200時(shí)，/?=—*C=206

100

三.（15分）

解：8分(1)

22

。（5）=F+4S+25

R(s)=g

J

222——*1=—=0.88

C(oo)=lim.v*C(s)=lim.?*

s->05->0S2+45+25S25

4

。=5——=0.4,.\a%=e*100%=25.4%

2*4

Cmax=C(oo)*(l+cr%)=0.88*(l+0.254)=1.1

7分（2）

22

(S+l)(S+3)

{bS>

2222

Ms)=

(S+1)(5+3)+22(1+bS)S?+(4+22b)S+25

叱=5s”,J包絲=。6/6*2*5-4=o.⑼

2*69,22

四.(10分)

要使系統(tǒng)穩(wěn)定：S(S+2)(S+10)+K=0

5分BP：S3+12S2+20S+/f=0

S3120

S212K

S}20--

12

S°K

0<7C<240

17

要使r?)=l+2，時(shí)的V0.2;即又一+夭一W0.2

△「.旦。.2

K=8,K

4分一型系統(tǒng)0v20K

KN200

1分綜合得：2004K<240

五.（15分）

10分G(s)”(s)=

S(S+2)(S+7)

兀

+—

~3

(1)漸近線7T

-217&

4=-7—=-3

(2)實(shí)軸上(-00,-7),[-3,0]

(3)分離點(diǎn)：--++」=0

dd+2d+1

3d2+184+14=0

-18±V182-12*14-5.08（舍去）

d=

6-0.92（是分離點(diǎn)）

(4)與虛軸交點(diǎn)：S3+9S2+14S+A：=0

S3114

S29K

S'14--

9

S°K

2

K=9*14=12時(shí),9S+126=0=Sl2=+jV14=+/3.74

5分(5)分離點(diǎn)處K值為：

一0.92(—0.92+2)(-0.92+7)

K=6.04

不出現(xiàn)衰減振蕩的K值范圍為0VKK6.04

六.（20分）

0.5S0.5jco

1.傳函為（1分）頻率特性（1分）

0.5S+「0.5jco+1

u0(t)=^-sin(2/+45°)(2分)

50(X5+10)

1,開環(huán)傳函為:

金