自动控制原理试题(B卷)答案.doc

装 订 线 考 生 答 题 不 得 超 过 此 线
广东技术师范学院
20 —20 学年度第( )学期期末考试试卷
（参考答案及评分标准）

科 目：自动控制原理 （B）卷
考试形式：闭卷 考试时间: 120 分钟

题 目
一
二
三
四
五
六
七
八
总分
标准分数
20
20
20
25
15

100
实得分数

评卷人

一、填空题（每空2分，共20分）
1、闭环控制系统，对主反馈而言，只有按 负反馈 原理组成的闭环控制系统才能实现自动控制任务。因为这种系统能使 偏差 越来越小，甚至被消除。
2、闭环系统的开环传递函数是指 闭环系统的主反馈信号与偏差信号的拉式变换之比 。
3、设系统开环传递函数为，则开环根轨迹增益5 ; 静态速度误差系数 10 。
4、已知系统开环传递函数，有 3 条渐近线。
5、一个稳定的线性定常系统，当输入为正弦信号时，其稳态输出也是同频率的正弦信号，其系统的幅频特性定义为 输出与输入的振幅之比 。
6、频率法校正的实质是利用引入的校正装置的特性去
改变原系统开环对数幅频特性的形状，使其满足性能指标要求 。

7、右图所示为典型的 死区 非线性特性。
8、离散控制系统稳定的充分必要条件是：系统特征方程
的根全部位于Z平面上以圆点为圆心的单位圆内 。

二、单项选择题（每题2分，共20分）
1、适合应用传递函数描述的系统是：（ A ）
A、单输入，单输出的线性定常系统；
B、单输入，单输出的线性时变系统；
C、单输入，单输出的定常系统；

D、非线性系统。
2、典型二阶系统闭环极点分布如右图时，则
无阻尼自然频率、阻尼比、单位阶跃响应分别是：（ D ）
A、1，0.5，衰减正弦振荡；
B、，0.707，单调上升曲线；
C、，0.5，单调上升曲线；
D、，0.707，衰减正弦振荡。
3、系统特征方程为 ，则系统（ C ）：
A、 稳定； B、右半平面闭环极点数；
C、 临界稳定； D、 型别。
4、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的（ C ）：
A、闭环零点和极点 B、开环零点
C、闭环极点 D、阶跃响应
5、已知系统的传递函数为，其幅频特性应为（ D ）：
A、 B 、 C 、 D、
6、某系统的传递函数为，在输入作用下，其输出稳态分量的幅值为（ B ）
A、 B、 C、 D、

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7、为使控制系统获得良好的动态性能，系统开环对数幅频特性截止频率附近的斜率应为（ C ）dB/dec，且要有一定的宽度。
A、20 B、0 C、-20 D、-40
8、下列串联校正装置的传递函数中，能在处提供最大相位超前角的是（ B ）：
A、 B 、 C 、 D、
9、适用于描述函数法分析非线性系统的前提条件之一是（ B ）：
A、必须是二阶的； B、G（s）具有低通滤波特性；
C、非线性特性具有偶对称性；D、非线性环节为单值函数 。
10、离散系统差分方程，则脉冲传递函数为（ A ）
A．；　B．；　C．；　D．

三、简答题（共20分）
1、系统结构图如图2所示，试求系统传递函数 和 。（8分）

图2

化简：

各4分
评分标准：方法不限，答案对给满分；变换法则不全对,可适当给分
2、设开环系统的零极点分布如下图，试绘制相应的根轨迹草图。（4分）

各2分

3、与线性系统相比，非线性系统具有哪些特点？（4分）
非线性系统与线性系统相比，具有如下特点：
稳定性问题：稳定性除与系统的结构和参数有关外，还与系统的外作用和初始条件有关。
自持振荡问题：非线性系统在无外作用时，可能产生自持振荡。
叠加原理不能应用于非线性系统
频率法不适用于非线性系统。
评分标准：4个特点各1分，可视表达的程度给分

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4、离散控制系统中脉冲传递函数的定义？为了使离散控制系统具有较好的动态性能，其闭环极点最好分布在Z平面的何处？（4分）
答：初始条件为零时，离散系统输出量的Z变换与输入量的Z变换之比，称为脉冲传递函数。（2分）
要想离散控制系统具有较好的动态性能，其闭环极点最好分布在Z平面上的单位圆右半边靠原点处。（2分）
评分标准：可视表达的程度给分

四、简单计算题（共25分）
1、求下图所示系统的传递函数。（5分）

评分标准：方法不唯一、表达形式不唯一，对，均给满分。列方程对或部分方程对，可酌情给分。
2、某控制系统结构图如下图，比例系数k=4，微分时间常数=0.25。（10分）
（1）求无串联比例微分时，系统的动态性能（超调量，调节时间）；
（2）求有串联比例微分时，系统的动态性能（超调量，调节时间）；
（3）比较以上的两种结果，分析并说明串联比例微分的作用。

答案：
（1）无串联比例微分时，；（4分）
超调量，47%；调节时间6s，(5%)。
（2）有串联比例微分时，；（4 分）
超调量，16.8%；调节时间3s，(5%)
（3）加入串联比例微分，可减小超调量和调节时间，即可增加系统平稳性
和快速性 。（2分）
评分标准：公式对答案错可给4分。

3、设单位负反馈系统，其开环传函为
(1) 判定闭环系统的稳定性；
(2) 当系统输入量为2时，求稳态误差值。（共10分）
答：1、稳定（5分）； 2、当系统输入量为2时，稳态误差值0.8（5分）。
评分标准：方法、公式均对或部分对，但答案错可适当给分。

五、综合分析题（15分）
己知某系统的开环传递函数
1、请在下面的对数坐标纸中作出开环对数幅频特性；
2、闭环系统是否稳定性，为什么？
3、系统分别在单位阶跃、单位斜坡输入下的精度。

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解：1、（6分）

2、稳定。（5分） 方法不限
3、r(t)=1，ess=0 （2分）
r(t)=t，ess=0 (2分)
7