华水自控原理试题及答案（内部）.doc

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1、华北水利水电学院考试试卷（A卷）2008~2009学年一学期时间110分钟08年12月19日自动控制原理课程64学时4学分考试形式：闭卷1.简答题(每小题5分，共15分)1）简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。2）什么叫相位裕量？系统的相位裕量影响系统的哪些动态指标？3）画出计算机控制系统的方框图。并简述它与模拟控制系统的异同。2.求系统的传递函数或输出(共20分)2.1画如下RC无源网络的方框图，并求其传递函数(8分)题2.1图RC无源网络2.2已知某单位反馈系统的开环Bode图如下所示，求其闭环传递函数。(6分)题2.2图[-1][-2][-3]400-12w15

2、w22.3求如下系统的闭环传递函数（采样周期为1s）。(6分)题2.3图r(t)ZOHc(t)TS=13.一控制系统的动态结构图如图3所示。（1）求当s≤20%、tS（5%）=1.8s时，系统的参数K1及t值。（2）求上述系统的位置误差系数KP、速度误差系数KV、加速度误差系数Ka及输入r(t)=1+2t时的稳态误差。（15分）题3图4.某单位反馈系统其开环传递函数为，绘制系统根轨迹（12分）5.某单位反馈系统其开环传递函数为（32分）（1）绘制Nyquist图；并根据奈氏稳定判据求K0的稳定范围（2）设计串联校正装置，使系统的稳态速度误差系数KV=30s-1，g≥40，20lgK

3、g≥10dB，wc≥2.3rad/s。6.图示分别为负反馈系统Nyquist图，判断系统是否稳定，如不稳定，指出不稳定根个数（共6分）b)v=1,p=0-1-1题6图a)v=2,p=0-1c)p=1热动2004级自动控制原理试题(A卷)解题要点2.1画如下RC无源网络的方框图，并求其传递函数(8分)题2.1图RC无源网络解：用复阻抗写电路方程式：(1)将以上四式用方框图表示，并相互连接即得RC网络结构图如下。（4分）(2)用梅逊公式直接由图2－6(b)写出传递函数Uc(s)/Ur(s)。独立回路有三个：回路相互不接触的情况只有L1和L2两个回路。则由上式可写出特征式为：通向前路只有

4、一条:由于G1与所有回路L1，L2，L3都有公共支路，属于相互有接触，则余子式Δ1=1代入梅逊公式得传递函数（8分）2.3已知某单位反馈系统的开环Bode图如下所示，求其闭环传递函数。题2.3图[-1][-2][-3]400-12w15w2解：由图可得：(2分)L(5)=40-40lg5/w1=0èw1=0.5èT1=2(3分)L(w1)=L(0.5)=20lgK/w1=40èK=50(4分)L(w2)=-40lgw2/5=-12èw2=10èT2=0.1(5分)(6分)2.4求如下系统的闭环传递函数（采样周期为1s）。题2.4图r(t)ZOHc(t)TS=1解：【1分】【2分】【

5、3分】【4分】其闭环脉冲传递函数为【6分】3.一控制系统的动态结构图如图3所示。（1）求当s≤20%、tS（5%）=1.8s时，系统的参数K1及t值。（2）求上述系统的位置误差系数KP、速度误差系数KV、加速度误差系数Ka及输入r(t)=1+2t时的稳态误差。（15分）题3图解(1)系统开环传递函数为【3分】与标准型相对比，得【4分】由,得【6分】由，得所以K1=13.1【8分】【10分】（2）系统的稳态误差系数分别为：【13分】输入为r(t)=1+2t时的稳态误差为【15分】4.设一单位反馈系统其开环传递函数为，(1)试画出其根轨迹图，求K0的稳定范围。(12分)解①系统有三个开

6、环极点，没有开环零点，故根轨迹有三个分支，对称于实轴并全部终止于无穷远零点，有3条渐近线。【1分】②根轨迹渐近线与实轴交点为根轨迹渐近线与实轴交角为【3分】③在实轴上的（-∞，－10]、[-5,0]区间存在根轨迹【4分】④显然，根轨迹在[-5,0]区间有分离，由可得：3S2+110S+250=0，其解为S1=-7.88，S2=-2.11经验证S2为分离点。【6分】⑤将代入特征方程式S3+15S2+50S+K=0得K-15w2+j(50w-w3)=0解方程得为根轨迹起点，故根轨迹与虚轴交点为，此时K=750，即K0=15，故稳定范围为0

7、【12分】5.设一单位反馈系统其开环传递函数为，(1)绘制其Nyquist图，求K0的稳定范围；(2)设计串联校正装置，使系统的稳态速度误差系数KV=30s-1，g≥40，20lgKg≥10dB，wc≥2.3rad/s。（44分）解：(1)绘制Nyquist图,【4分】j(0)=-90，j(+∞)=-270，且j(0+)<-90，所以Nyquist图从负虚轴的左边开始顺时针转动，最后终止于原点,如图所示。【10分】开环幅相曲线与负实轴相交，交点坐标如下：故交点处频率w