自动控制理论B答案

~ 1 ~ 自动控制理论自动控制理论 B B 一、填空题：一、填空题：( (每空每空 1 1 分，共分，共 1515 分分) ) 1 1、、在水箱水温控制系统中，受控对象为 水箱水箱 ，被控量为 水温水温 。 2 2、、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作 用而无反向联系时，称为 开环控制系统开环控制系统 ；当控制装置与受控对象之间不但有顺 向作用而且还有反向联系时，称为 闭环控制系统闭环控制系统 ；含有测速发电机的电动机 速度控制系统，属于 闭环控制系统闭环控制系统 。 3 3、、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡， 则该系统 稳定稳定 。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用 劳斯判据 ；在频域分析中采用 奈奎斯特判据奈奎斯特判据 。 4 4、、传递函数是指在 零零 初始条件下、线性定常控制系统的 输出拉氏变输出拉氏变 与 输入拉氏变换输入拉氏变换 之比。 5 5、、设系统的开环传递函数为 K(s1) ，则其开环幅频特性为 2 ， 222s (Ts1)T1  K221 相频特性为 arctan180 T arctan T 。或：180 arctan 21T 6 6、、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值穿 越频率 c 对应时域性能指标 调整时间调整时间t s ，它们反映了系统动态过程的 快速快速 性性。 二、选择题（每题二、选择题（每题 2 2 分，共分，共 2020 分）分） 1、关于传递函数，错误的说法是 (B) B B传递函数不仅取决于系统的结构参数，传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响；给定输入和扰动对传递函数也有影响； 2、下列哪种措施对改善系统的精度没有效果 (C)。C C、增加微分环节、增加微分环节 ~ 2 ~ 3、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的 (D) 。D D、响应速度越慢、响应速度越慢 4、已知系统的开环传递函数为 50 ，则该系统的开环增益为 ( C )。C C、、1010 (2s1)(s5) 5、若某系统的根轨迹有两个起点位于原点，则说明该系统(B) 。 B B、含两个积分环节、含两个积分环节 6、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标(A) 。A A、超调、超调% 7、已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是( B B )B B 、、 8、若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是 (B B ) B B、会增加系统的信噪比；、会增加系统的信噪比； 9、开环对数幅频特性的低频段决定了系统的(A A )。A A、稳态精度、稳态精度 10、下列系统中属于不稳定的系统是( D D )。 D D、脉冲响应为、脉冲响应为h(t) 8e0.4t的系统的系统 (s)  C (s)1  22R(s)T s 2Ts 1 ，试求：，试求： K(s1) s(s5） 三、三、 （共（共 2424 分）设系统闭环传递函数分）设系统闭环传递函数 T 0.2； ；1 1、、  0.08s； ； T  0.08s时单位阶跃响应的超调量 时单位阶跃响应的超调量%、、  0.8； ； 调节时间调节时间t s 及峰值时间及峰值时间t p。 。 （（9 9 分）分） 解解：系统的闭环传函的标准形式为： 1 n 21  (s) 2 2  22 ，其中 n T s 2Ts1 s 2 ns  n T   / 120.2/ 10.22 e52.7% %e  44T40.08t  1.6s  s  0.2  n 0.2 当时，  T  0.08s  T0.08 0.26s t p  222  d  n 1110.2  ~ 3 ~   / 120.8/ 10.82 e1.5% %e  44T40.08  0.8 0.4s ts   n 0.8 当  时， T  0.08s   T0.08 t 0.42s  p 222  d  n 1110.8  T 2 2、、  0.4； ；  0.04s和 和  0.4； ； T  0.16s时单位阶跃响应的超调量 时单位阶跃响应的超调量 %、 、 调节时间调节时间t s 和峰值时间和峰值时间t p。 。 （（9 9 分）分）   / 120.4/ 10.42 e25.4% %e  44T40.04 0.4s ts   0.4 n 0.4 解解：当  时，  T  0.04s T0.04 t 0.14s  p 222  1110.4 d  n    / 120.4/ 10.42 e25.4% %e  44T40.16 1.6 s ts   0.4  n 0.4 当  时，  T  0.16s T0.16 0.55 s tp  222110.4    d  n 1 3 3、根据计算结果，讨论参数、根据计算结果，讨论参数、、T对阶跃响应的影响。对阶跃响应的影响。 （（6 6 分）分） 答：(1)系统超调  % 只与阻尼系数有关，而与时间常数T无关，增大，超调  % 减小； ~ 4 ~ (2)当时间常数T一定，阻尼系数增大，调整时间t s 减小，即暂态过程缩短；峰 值时间t p 增加，即初始响应速度变慢； (3)当阻尼系数一定，时间常数T增大，调整时间t s 增加，即暂态过程变长；峰值时 间t p 增加，即初始响应速度也变慢。 G(S)H(S)  Kr(s1) s(s－3) ，试：，试：四、四、( (共共 1919 分分) )已知某单位反馈系统的开环传递函数为已知某单位反馈系统的开环传递函数为 1 1、、绘制该系统以根轨迹增益绘制该系统以根轨迹增益 K Kr r为变量的根轨迹为变量的根轨迹（求出：（求出：分分 离点、与虚轴的交点等）离点、与虚轴的交点等） ；； （（1010 分）分） 答答：(1)系统有有 2 个开环极点（起点） ：0、3，1 个开环零点（终点）为：-1； (2)实轴上的轨迹： （-∞，-1）及（0，3） ； (3)求分离点坐标 111 ， 得d 1 1,d 2  3； 分别对应的根轨迹增益为K r 1,K r 9 d 1dd 3 (4)求与虚轴的交点 3) K r (s1) 0 ,即 s 系统的闭环特征方程为 s(s－ 2s (K r 3)sK r令sj 2(K r 3)s K r  0 0 ,得  3, K r 3 根轨迹如图 1 所示。 图 1 ~ 5 ~ 2 2、求系