1、第 1 页/共 6 页山东科技大学 20072008 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 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 则该系统的开环极点 -5，-0.2 )5s1(2.0(.)sH(G1)s(F，为闭环极点为 -
2、10，-2 。 4、如下图所示系统的开环放大倍数为 100 ，当输入信号 时，系统稳态误差为 4)t(r4/101 ，当输入信号 t 时，系统稳态误差为 。4)(r 5、系统传递函数 ，其可控标准型为2345)(2ssG xyuxx54,1032。可观测标准型动态方程为 。yuxx10,5410二、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 ，对应的传递函数记为 G(s)，)(,0sxi则下列说法是不正确的有（B ）A 在零初始条件下， ；B ，描述了系统的全部信息；)(0sXiG)(Gs0Xi题号 一 二 三 四 总得分 评卷人 审核人得分第 2
3、页/共 6 页C 若 为单位脉冲响应，则 ；D G(s)反映了系统本身的固有特性。g(t) Lg(t)G(s2、已知系统的状态方程和输出方程为 ，则系统状态（ A ） 。xyuxx 532,132A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 曲线有两个交点 1、2，下列说法正确的是（ G)(AND ）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
4、稳定的。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 的直线，且当20dB/ec-时幅值为 ，相频 ，则该系统（B）0dB90)(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 ；D 是 I 型系统，开环放大倍数为 。1 105、已知系统特征方程 ，下列说法正确的是（ B ）023234ssA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。解：依题可知21R第 3 页/
5、共 6 页（3 分）%910.75)(pth（1 分）)( 22)(22 nnaKsKas（1 分）)4( 75.012npt（2 分）221 2ln0.9.7651%0.9 (5).765.83(.e :)4(5（1 分）(6) 236.508.17. 秒弧n)(6)5(（2 分）7.422naK2、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 4 页/共 6 页321213241132422134)()()( GHGHsRC 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 。)(z2）判断系统稳定性。解：1） (
6、4 分)368.0.124)(1)1() 22zsZzG(2 分)63.048.)()(2zz2）系统闭环特征方程为： (2 分)0632.(2zD特征根 ，在单位圆内，系统稳定。(2 分)18.5.2,1jz4、系统的动态方程为， ， ，能否通过状态反馈把系统的极点配uxx230 xy0r ( t ) c ( t )seT1)1(sK-第 5 页/共 6 页置在-10 ，-10 处，若可以，求出实现上述极点配置的反馈矩阵 K。 ， 420AbSranks=2，系统可控，可以通过状态反馈实现极点配置。 （3 分）， 21kK（3 分）211() ()23ssIAbsks（2 分）*20a, （
7、2 分）21()3k125.k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 ，)2(1)(sKsHG1）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。解：开环极点: 210321p,p渐近线: （2 分）806a实轴上的根轨迹: （2 分）,1,(分离点: （3 分） 57.143066)2,1ssdsHG与虚轴交点: （2 分）3ks时， 有 ,kss0123260632s得： 21j,单位阶跃响应呈阻尼衰减振荡的 k 值范围为: （3 分）第 6 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 ，要求：)14.0)(1.(5)(ssHG1）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：， （1 分）90)(0jHG终点： （1 分）27)(j与实轴的交点： , (4 分)5x4.)(xxjj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) （2 分）5.)(1xxjHjGh（2 分）.3)(ccc（2 分） 164.01.09180)(180 ccartgartgjj
