自动控制原理答案.doc

西北民族大学 电气工程 学院（部）期末考试 自动控制原理 试卷（ E 卷）专业: 课程代码: 题号一二三四五总分学号: 姓 名: 得 分评卷人一、简答题（每题5分，共10分）1、开环控制和闭环控制有何区别与联系？2、什么叫稳态误差？都和哪些因素有关？得 分评卷人二、看图回答问题（每小题10分，共20分）1、已知某最小相位系统的对数幅频渐近特性曲线如图3所示，试确定系统的开环传递函数。2、已知某系统单位阶跃响应曲线如图2所示，试求其调节时间，超调量，若设其为典型二阶系统，试求其传递函数。图2 得 分评卷人三、画图题（每小题10分，共10分）已知某单位负反馈系统开环传递函数为：，试绘制闭环系统根轨迹。得 分评卷人四、计算题（每小题15分，共45分）1、已知系统结构图如图3所示，试化简该图并求系统传递函数（要求画出化简步骤）。2、已知某单位负反馈系统结构图如下图4所示，试判断当时，系统的闭环稳定性，并求当输入时系统的稳态误差。3、设系统的结构图如图5所示，采样周期，试求系统的临界放大倍数。得 分评卷人五、综合设计题（每小题15分，共15分）已知某单位负反馈控制系统开环传递函数为：，若要校正后的系统的静态速度误差系数等于，相角裕度不低于，幅值裕度不小于，截至频率不小于，试设计串联无源滞后校正装置。第 6 页 共 6 页西北民族大学 电气工程 学院（部）期末考试 自动控制原理 试卷（ E 卷）参考答案及评分标准专业: 课程代码: 一、简答题（每空5分，共10分）1、开环控制的输入和输出之间只有顺向作用没有反向联系，闭环控制是按偏差进行控制，输入与输出之间既有顺向作用，又有反相联系的反馈控制。（分）相较而言，开环控制比较便宜，结构简单、控制精度取决于系统本身固有部分，抗干扰能力差；而闭环控制结构复杂，昂贵，控制精度取决于测量元件，抗干扰能力较强。（分）2、控制系统的稳态误差定义为误差信号的稳态分量，即系统达到稳态时，系统实际输出与期望值的差值（分）。稳态误差和系统型别、输入信号类型及开环增益有关（分）。二、看图回答问题（每小题10分，共20分）1、解：由图知，低频段斜率为，故有两个积分环节；（分）当时，所以；（分）时，曲线斜率由变为，则有一一阶微分环节，其传函为；（分） 时，曲线斜率由变为，则有一一阶惯性环节，其传函为；（分）则可得系统开环传函为：（分）2、解：由图知，（分）若其为典型二阶系统，则其开环传递函数为：第1页 共 5 页闭环传递函数为:（分）三、画图题（每小题10分，共10分）解：由题意及根轨迹绘制法则知，共有三条根轨迹分支，分别起始于系统的开环极点0，-5，-10，均终止于无限零点即无穷远处。因此实轴上区域-，-10和-5，0是根轨迹。（分）根轨迹的渐近线与实轴的交点坐标为：（分） ，分离点坐标为，与虚轴交点为（分）根据以上条件可以画出系统根轨迹如下：（分） 四、计算题（每小题15分，共45分）1、解：将交错反馈变为无交错反馈（分），再将三个反馈环由内环到外环层层打开（分），系统传递函数为：第 2 页 共 5 页移点A、点B到点C，将交错反馈变为无交错反馈，其中， 再将三个反馈环由内环到外环层层打开，其中， 结论正确分2、（1）由题意知系统开环传递函数为，（分）所以闭环特征方程为： （分）第 3 页 共 5 页列劳斯表用劳斯判据来判断系统的K的取值范围，得（分）（2）当时，因为系统为零型系统，在阶跃函数作用下的稳态误差为（分）3、解：由题图得 ，则系统开环脉冲传递函数为：（分）求得系统的特征方程为：（分）进行W变换得到：（分）列劳斯表计算（分）要使系统稳定，必须有劳斯表第一列各项系数为正的条件，即必须有（分）所以可得系统得临界放大系数为：（分）五、综合设计题（每小题15分，共15分）解：首先确定开环增益，（2分）故待校正系统的开环传递函数为：，然后画出待校正系统的对数幅频渐进曲线如下图示：（分）第 4 页 共 5 页由图知，算出，（2分）因为，因为要求且估计值，所以，（2分）可选得，可由上图查出当时，则由下式及 （分）计算可得：，（分）则滞后网络的传递函数就为：（分）最后校验相角裕度和幅值裕度，可求出，满足指标要求。（分）第 5 页 共 5 页