《自动控制原理》A卷答案（电气工程及自动化专业） 

山东科技大学2007—2008学年第一学期

《自动控制原理》考试试卷（A卷）答案及评分标准

班级 姓名 学号 题号 得分 一 二 三 四 总得分 评卷人 审核人

一、填空题（每空1分，共15分）

1、对自动控制系统的基本性能要求可归纳为三个方面，这三个方面是 稳 、

快 、 准 。

2、对于最小相位系统，开环对数幅频特性的低频区决定了系统的准确性能；中频区决定了系统的 快速性能。高频区决定了系统 抗干扰 性能。若要求提高系统的响应速度应选择 超前 校正装置。若要求提高系统抑制噪声的能力应选择 滞后 校正装置。 3、某反馈控制的特征函数F(s)?1?G(s)H(s)?(1?0.1s)(1?0.5s)(1?0.2s)(1?5s)则该系统的开环极点 -5，-0.2 ，为闭环极点为 -10，-2 。

4、如下图所示系统的开环放大倍数为 100 ，当输入信号r(t)4/101 ，当输入信号r(t)?4t时，系统稳态误差为 ??4时，系统稳态误差为

。

5、系统传递函数G(s)?5s?4s?3s?22?，其可控标准型为x?0????21??0?x????u,y???4?3??1??5?x

?0?x?。可观测标准型动态方程为??1?2???4?x????u,y??0?3???5?1?x。

二、选择题（每题3分，共15分）

1、若系统（或元件）的某输入 输出的拉氏变换分别为xi(s),x0(s)，对应的传递函数记为G(s)，则下列说法是不正确的有（B ） A 在零初始条件下，G(s)?X0(s)Xi(s)；B G(s)?X0(s)Xi(s)，描述了系统的全部信息；

第 1 页/共 6页

C 若g(t)为单位脉冲响应，则G(s)?L[g(t)]；D G(s)反映了系统本身的固有特性。

??2???2、已知系统的状态方程和输出方程为x?????1????x?2u,y??2?????1???1???335?x，则系统状态（ A ）。

A．可控，可观 ；B．可控，不可观；C．不可控，可观；D．不可控，不可观

3、非线性系统周期运动如下图，?曲线和?G1N(A)曲线有两个交点1、2，下列说法正确的是（ D ）

A、1对应的周期运动是稳定的，2 对应的周期运动是稳定的。 B、1对应的周期运动是不稳定的，2 对应的周期运动是不稳定的。 C、1对应的周期运动是不稳定的，2 对应的周期运动是稳定的。 D、1对应的周期运动是稳定的，2 对应的周期运动是不稳定的。

1 2 4、若某系统的Bode图已知，其低频处的幅频特性是一条斜率为-20dB/dec的直线，且当??1时幅值为20dB，相频?(0)??90?，则该系统（B）

A 是0型系统，开环放大倍数为10； B 是I型系统，开环放大倍数为10； C 是0型系统，开环放大倍数为10；D 是I型系统，开环放大倍数为10。 5、已知系统特征方程s4?3s3?3s2?3s?2?0，下列说法正确的是（ B ） A．系统稳定。B.系统临界稳定。C.系统不稳定。D.无法判断。

三、计算题（每题10分，共40分）

1、如下图所示系统，其单位阶跃响应曲线h(t)所示，试确定参数k及a。

R

解：依题可知

第 2 页/共 6页

??h(?)?1 （3??t?0.75''?1.09?1??%??9%?1p分）

?(s)?Ks?as?K2??22n2ns?2??s??n?K??（1分）

?? (1)?a?2??nn2tp??1???n2（1?0.75 (4)分）

?%?e???1??2?ln0.09????0.7665?2??1??（?0.09 ?(5)2

2?0.7665?0.60833(??52.55?)???21?0.7665?分）

(5)?(4):

?n??0.751?0.6082（1?5.236弧秒 (6)分）

(5).(6)?(1)

?K???5.236?27.4（2

??a?2???2?0.608?5.236?6.3722nn分）

2、系统结构图如下图所示，求系统的闭环传递函数?(s).

解（1）：等效变换法：(每步2分)

第 3 页/共 6页

??(s)?C(s)R(s)?G1(G4?G2G3)G1G2H11?[G1?H2?](G4?G2G3)G4?G2G3G1G4＋G1G2G31＋G1G4＋G4H2＋G2G3H2＋G1G2H1＋G1G2G3

　　　　　　＝

3、采样系统结构如下图所示，其中K=1，T=1s，

1）求闭环脉冲传递函数?(z)。 2）判断系统稳定性。 解：1）G(z)?(1?z?1)Z?G(z)1?G(z)??0.368z?0.264?22?z?1.368z?0.368?s(s?1)?1r(t)-1?eTssKs(s?1)c(t)(4分)

?(z)??0.368z?0.264z?z?0.6322(2分)

2）系统闭环特征方程为：D(z)?z2?z?0.632?0(2分) 特征根 z1,2?0.5?j0.618，在单位圆内，系统稳定。(2分)

???4、系统的动态方程为，x?x???u，y??20?x，能否通过状态反馈把系统的极点配??32??2?第 4 页/共 6页

?01??0?

置在-10，-10处，若可以，求出实现上述极点配置的反馈矩阵K。S??b系统可控，可以通过状态反馈实现极点配置。（3分）

K??k1k2?，

s3?2k1?1s?2?2k2?s?2(k2?1)s?2k1?32?0Ab????22??4?， ranks=2，

sI?(A?bK)?（3分）

a(s)?s?20s?100（2

*2分）

?2(k2?1)?20?k1?51.5????2k1?3?100,?k2?11 （2分）

四、绘图题（每题15分，共30分） 1、已知某系统的开环传递函数为G(s)H(s)?1）画出以K为参数的闭环系统根轨迹图； 2）求出使系统稳定的K值范围。

Ks(s?1)(s?2)，

解：开环极点:p1?0,p2??1,p3??2

??a??1???渐近线: ???60 （2分） ??a?????180?实轴上的根轨迹:(??,?2],[?1,0] （2分）

d[G(s)H(s)?0123s?6s?2?0??0.433????1.577舍2分离点:

s1,2?ds?6?6 （3分）

与虚轴交点:s3?3s2?2s?k?0 （2分）

ss32132?k22kk3

ss1

k?6时， 有3s2?6?0,

0得：s1,2??j

单位阶跃响应呈阻尼衰减振荡的k值范围为: 0?k?6 （3分）

第 5 页/共 6页

绘图（3分）

2、已知单位反馈系统的开环传递函数为G(s)H(s)?5s(0.1s?1)(0.4s?1)，要求：

1）绘制概略开环幅相曲线（要求确定起点，终点，与实轴的交点）； 2）利用奈氏判据判定系统稳定性（步骤，结论）。 3）确定系统的幅值裕度和相角裕度。 解：1)起点：，G(j0)H(j0)????90?（1分） 终点： G(j?)H(j?)?0??270?（1分）

与实轴的交点：?x?5 ,G?j?x?H(j?x)??0.4(4分) 概略幅相曲线为：（1分）

2)R=0，P=0 Z=0，由奈氏判据可知系统不稳定。（2分） 3)h?1G(j?x)H(j?x)?2.5 （2分）

G(j?c)H(j?c)?1??c?3.5（2分）

??180???G(j?c)H(j?c)?180??90??arctg0.1?c?arctg0.4?c?16?（2分）

第 6 页/共 6页

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说教育文库《自动控制原理》A卷答案（电气工程及自动化专业） 在线全文阅读。