21秋西电《自动控制原理》模拟考试题(二)答案

100分

一 填空题（每空1分，共15分）
1.对控制系统的基本要求是：         、          、和          。
2. 分析系统性能的基本方法有         、根轨迹法和          。其中          和频率法属于图解分析法。
3. 根轨迹描述某一开环参数与          极点间的关系，绘制根轨迹的条件分为          和          。
4. 线性系统的基本控制规律分为       、        、和       。
5. 串联校正的主要形式有         、          、和          。
二 简答题（共25分）
1. 绘制图示炉温控制示意图的控制方框图。

2. 简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。
3. 某控制系统结构图，试确定使系统稳定的 值范围。（10分）

三  设某系统的结构及其单位阶跃响应如图所示。试确定系统参数  和 。（共15分）
四  某最小相角系统的开环对数幅频特性如图示。要求（共25分）

1）写出系统开环传递函数；
2）利用相角裕度判断系统的稳定性；
3）将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试讨论对系统性能的影响。

五．对图示的反馈校正系统，试分析：（共20分）

1) 若 ，分析反馈校正对系统性能的影响。
2) 若 ，分析反馈校正对系统性能的影响。

模拟试题(二)参考答案
一．填空
1. 稳定性  准确性  快速和平稳性
2．时域分析法 频率分析法 根轨迹法
3. 闭环  幅值条件  相角条件
4. 比例   积分  微分
5. 相位超前校正、相位滞后校正、相位滞后-超前校正
二 简答题
1. 解：炉温控制系统的方框图：

2. 解：

3. 解  由结构图，系统开环传递函数为：

系统的特征方程

劳斯表：
  S5         1              4        2 K
          S4         1             4K        K
    S3             K      
          S2         K         
          S  　　  
          S0       K　      
使系统稳定的K值范围是：        。
三．解  由系统阶跃响应曲线有

系统闭环传递函数为

由           联立求解得  
由式（1）
另外        
四．解：（1）由图可以写出系统开环传递函数如下：

（2）系统的开环相频特性为

截止频率      
相角裕度      
故系统稳定。
（3）将其对数幅频特性向右平移十倍频程后，可得系统新的开环传递函数

其截止频率      
而相角裕度      
故系统稳定性不变。由时域指标估算公式可得
           =

所以，系统的超调量不变，调节时间缩短，动态响应加快。
五． 解：1）

反馈系数Kh越大, 时间常数越小, 惯性减弱。通过在G1(s)中加入适当的放大器弥补比例系数的减小。
2）

保持惯性环节, 但时间常数增大了。Kh越大, 时间常数越大。利用反馈校正可使原系统中各环节的时间常数拉开, 从而改善系统的动态平稳性。