自动控制原理期末考试(DOC)

Ａ卷

2011—2012学年第1学期

《自动控制原理》

（闭卷，适用于：自动化、电气、测控）

参考答案与评分标准

专业班级

姓 名 学 号 开课系室 自动化系 考试日期 2012年1月6日

题号 一 二 三 四 五 六 七 合计 得 分 阅卷人

《自动控制原理》期末试题

一、填空题（20分，每空0.5分）

1. 自动控制基本控制方式包括 开环控制 、 闭环控制 和复合控制。 2. 反馈形式包括 正 反馈和 负 反馈两种，控制系统一般利用的是 负 反馈。 3. 自动控制系统的基本要求归结为三个方面： 稳定性 、 快速性 和准确性。 4. 线性系统的稳定性取决于系统的 系统的固有特征（结构、参数） ，与系统的输入信号无关。

5. 线性定常连续系统稳定，要求所有的闭环特征根位于 S左半平面；线性定常离散系统稳

定，要求所有的闭环特征根位于单位圆内部 。

6. 分析线性连续控制系统的数学基础是 拉氏变换 ，主要数学模型是 传递函数 。分析线性离散控制系统的数学基础是 Z变换 ，主要数学模型是 脉冲传递函数 、差分方程等。

7. 系统结构图的基本连接形式包括串联形式、 并联 形式和 反馈 形式。

8. 结构图等效变换的原则，是保证变换前后输入输出信号之间的传递函数保持 不变 。 9. 在信号流图中节点表示系统的 变量 ，节点的输出信号等于所有输入支路信号的 和 。 10. 线性系统对输入信号导数的响应，就等于系统对该输入信号响应的 导数 ；线性系统对输入信号积分的响应，就等于系统对该输入信号响应的 积分 。

11. 对于稳定的高阶系统，闭环极点负实部的绝对值越大，其对应的响应分量衰减得越 快_

（快/慢）。因此高阶系统的阶跃响应，可以利用其 主导 极点的响应成分近似代替。 12. 建立劳斯表是依据控制系统的 闭环 特征方程建立的；根轨迹是依据控制系统的

开环 传递函数绘制的。

13. 根轨迹是描述系统的参数从零变化到无穷大时的 闭环 极点在S平面的变化轨迹。根轨

迹是关于 实轴 对称的，当根轨迹与虚轴相交时，控制系统处于 临界稳定 状态。 14. 奈奎斯特判据判定系统稳定，系统开环幅相频率曲线逆时针围绕（-1，0j）点的圈数，必

须等于系统S右半平面的 开环 极点个数，其实质是判定系统S右半平面内 闭环 极点个数。

《自动控制原理》期末试题

15. 系统带宽是指当 闭环 频率响应的幅值下降到零频率值以下3分贝时对应的频率，也称

为带宽频率。系统带宽频率越大，则系统响应速度越 快 （快/慢）。

16. 串联超前校正是利用了校正环节的 相角超前 特性， 增大 （增大/减小）了系统截

止频率和系统带宽，增加稳定裕度。

17 串联滞后校正是利用校正环节的 高频衰减 特性， 减小 （增大/减小）了截止频率

和系统带宽，但增加了原系统的相角裕度。

18. 非线性系统的特点是，不适用叠加原理，并可能有 多 个平衡点。非线性系统分析方法包括近似线性化、 相平面法 和 描述函数法 。其中， 相平面法 方法有一定的局限性，仅适用于一阶和二阶系统。

二、(10分) 求图1所示系统输入输出之间的传递函数

C(s)。 R(s)

图1

解：（1）回路共有4条

L1??G1G2H1,L2??G3G4H2，L3??G2G3H3,L3??G1G2G3G4H4 【2分】

两两不相交回路：

L1L2?G1G2G3G4H1H2 【1分】

???1??Li?L1L2?1?G1G2H1?G3G4H2?G2G3H3?G1G2G3G4H4?G1G2G3G4H1H2 【2分】

i?14（2）前向通道共有1条

《自动控制原理》期末试题

P1?G1G2G3G4 【2分】

?1?1 【1分】

（3）传递函数为

G1G2G3G4C(s)1??Pi?i? 【2分】 R(s)?1?G1G2H1?G3G4H2?G2G3H3?G1G2G3G4H4?G1G2G3G4H1H2

三、 (13分) 某二阶系统的结构图以及其对r(t)的单位阶跃响应曲线(n(t)=0)如图2和图3所

示。

（1）确定传递函数的K和b; （2）求调节时间和上升时间；

（3）求r(t)?2t和n(t)?1(t)同时作用下系统的稳态误差。

图2 图3

???1??2解：（1）由超调量?%?e*100%=31% 求出 ??0.3493

由峰值时间tp?系统开环传递函数

??n1??2?1.5s 求出 ?n?2.24 【3分】

2?nK5 求出K= 5 b?0.56 【2分】 G(s)???s(s?1?b)s(s?2??n)s(s?1.56)（2）调节时间

ts?3.5??n?4.47(5%误差带) 或 ts?4.4??n? 5.62(2%误差带) 【2分】